使用PC控制和EtherCAT技術對吸頭注塑機進行自動化改造

 Hekuma 公司總部位于德國 Eching，他們通過創(chuàng)新的理念、激動人心的新技術和高性能自動化系統(tǒng)幫助塑料行業(yè)創(chuàng)造可持續(xù)的競爭優(yōu)勢。除了注塑工藝上游和下游自動化中的裝脫模系統(tǒng)用到的復雜的中子之外，公司的核心競爭力還包括開發(fā)專用的交鑰匙解決方案和產(chǎn)品方案，如用于動態(tài)部件搬運的“Sigma Inside”。Hekuma 專注于醫(yī)學和汽車工程市場領域，以及快速消費品行業(yè)。

技術升級帶來性能大幅提升

最近，Hekuma 公司的醫(yī)學工程部門打造出了最新一代吸頭生產(chǎn)設備。如果公司要繼續(xù)用其先進的機械設立新的行業(yè)標準的話，控制技術的升級就變得非常關鍵。Hekuma 公司軟件開發(fā)&服務部門主管 Gorazd Jeri?解釋說道：“Beckhoff 開放的自動化技術，特別是在和超高速 EtherCAT通訊系統(tǒng)配套使用時，能夠實現(xiàn)真正意義上的突破。與我們的競爭對手相比，我們的設備體積只有一半，但卻能夠實現(xiàn)兩倍的產(chǎn)量。高速EtherCAT 通訊技術為實現(xiàn) 100 % 的質量控制做出了重要貢獻。聯(lián)機檢測各個不合格工件的能力，將它們分揀出來，并從一個緩沖區(qū)里替換掉這些不合格工件，這為我們的客戶帶來了無與倫比的附加值。”

小型吸頭需要復雜的加工工藝

這一生產(chǎn)系統(tǒng)的第一個部分要用到兩個電動注塑機，每個注塑機有一個64腔模具。自動化主要包括下列工藝步驟：

1. 從模具高速移除注塑件

2. 將成品件堆放到循環(huán)工件輸送系統(tǒng)中

3. 使用一個攝像系統(tǒng)來完成 100 % 質量控制

4. 分揀出檢測到的不合格工件

5. 從緩沖區(qū)填補空白

6. 用檢查的合格品填補組合架

7. 在架子上打印日期和批號

8. 堆垛并用可撕的保護膜給填滿的架子打包

精確處理和優(yōu)化質檢

快速和精確的運動控制和高效的“實時”質量檢驗需要使用龐大且功能強大的控制系統(tǒng)和高速數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)。Gorazd Jeri? 解釋說道：“設備的復雜程度高，這也意味著它們會有很多系統(tǒng)接口，這在以前用 PLC 技術是很難滿足的。若要在一個傳統(tǒng)的 PLC 架構中實現(xiàn)這一點，則需要花費巨額成本，而且還會對運行的性能帶來不利的影響。無論如何，這都需要在 PC 上完成復雜的運算，反之，這也表示要使用額外的硬件和軟件，且這兩者之間通訊也需要產(chǎn)生巨額費用。而選用了 Beckhoff 控制技術之后，所有問題都迎刃而解。而且，諸如文件傳輸、數(shù)據(jù)庫連接和以太網(wǎng)通訊等典型的 PC 任務都可以輕松地集成。”EtherCAT 通訊為高精度定位和高速加工奠定了堅實的基礎。Hekuma 已采用此項技術實現(xiàn)了最大偏差僅為 0.005 mm 的軸向控制，從而實現(xiàn)了良好的參考值處理，軸的運行也極為平穩(wěn)。Gorazd Jeri? 補充說道：“還增加了其它很多新的功能，如超調功能，以減少廢品站的速度，這些功能都可以非常簡單地實施，而且由于采用了 TwinCAT NCPTP 軟件，工程工作量也顯著減少了。”Gorazd Jeri? 以貨架的分揀和堆垛站為例描述緊湊性和模塊化性以及速度和精度的重要性：“三根配備了 Beckhoff AM3121 伺服電機通過緊湊型 EtherCAT 伺服電機端子模塊 EL7201 控制，負責實現(xiàn)這些運動任務。”也可以通過使用 TwinSAFEPLC 端子模塊 EL6900 將先進的安全功能集成到系統(tǒng)中。

Gorazd Jeri? 通過將 PLC 技術轉向使用基于 PC 的控制技術在 Hekuma 吸頭注塑機生產(chǎn)線的性能上取得了巨大突破，并預見到了未來的性能提升潛力，特別是通過使用TwinCAT 3 進行的一致的面向對象的編程和 XTS eXtended Transport System 的部署

EtherCAT 端子模塊系統(tǒng)能夠實現(xiàn)緊湊的自動化解決方案，它可以根據(jù)機器模塊精確調整。EtherCAT 還包含完整的設備安全功能 — 從注塑機上的監(jiān)控到通過 TwinSAFE通訊系統(tǒng)實現(xiàn)的急停功能

一致的模塊化機器設計的基礎

將近 11000 個變量和 3000 多個組件，這一驚人的數(shù)目很好地證明了整套吸頭注塑生產(chǎn)線的復雜性有多高。盡管如此，Gorazd Jeri? 充分利用了基于 PC 的控制技術的另一個優(yōu)點，實現(xiàn)了能夠非常輕松地從工程設計過渡到運行的機器設計：“通過使用 Beckhoff 的自動化技術，我們實現(xiàn)了一致的模塊化機器設計 — 不管是在硬件上，還是在軟件上。各種模塊通過這一方式提取出來，使得它們能夠不管應用和機器類型都能夠通用。此外，后續(xù)的生產(chǎn)線修改變得簡單很多。”