ОткрепитьЗакрепитьЗакрыть
 © Trumpf GmbH + Co. KG/Oliver Graf Fotostudio GmbH
© Trumpf GmbH + Co. KG/Oliver Graf Fotostudio GmbH

26 авг. 2021 г.

Промышленные ПК и технология EtherCAT улучшают систему лазерной 3D-резки

Открытая и адаптируемая технология автоматизации для оптимизации станков

Являясь пионером в области трехмерной лазерной обработки, Trumpf предлагает не только лазерную технику, но и готовые станки и установки, в которых все компоненты оптимально согласованы друг с другом. Серия инновационных систем TruLaser Cell основана на технологии промышленных ПК и EtherCAT-модулях ввода/вывода от Beckhoff. Актуальным примером является второе поколение установок TruLaser Cell 8030, сочетающее в себе максимальную надежность процесса производства и высокую производительность трехмерной резки деталей, изготовленных методом горячего формования.

Гибко конфигурируемая система TruLaser Cell 8030 разработана для применения в автомобильном секторе. На выбор предлагаются как крупногабаритные модели для резки так называемых дверных колец и сложных боковых панелей, так и более компактные варианты для изготовления отдельных деталей и сегментов каркаса кузова. Оптимизированное ротационное устройство смены обеспечивает сокращение на 20% времени вращения (1,8 с), что снижает непроизводственные затраты времени и увеличивает общую производительность при обработке каждой заготовки. По сравнению с предыдущей моделью станок вырезает, например, поперечину транспортного средства горячей штамповки с увеличенной на 10% динамикой, сниженным на 10% временем простоя и повышенной на 30% скоростью контроля пробок.

Эксплуатационная гибкость установок и систем управления имеет важное значение

Станки TruLaser Cell 8030 могут экономически эффективно и с высокой гибкостью обрабатывать детали при крупносерийном производстве. ЧПУ-программирование предлагает максимум гибкости в отношении геометрических параметров компонентов, которые можно в дальнейшем модифицировать в соответствии с новыми требованиями при использовании различных лазерных инструментов. То же самое относится и к выбранной компании по автоматизации, как объясняет Томас Браухле, менеджер по обеспечению качества обслуживания Trumpf в г. Плимут (США, штат Мичиган) и бывший руководитель проекта TruLaser Cell 8030: «В лице Beckhoff у нас есть партнер, который предоставляет нам современные технологии автоматизации, способные адаптироваться к особым требованиям системы лазерной обработки. Широкое портфолио уже включает почти все необходимые компоненты. В тех редких случаях, когда в стандартном диапазоне не было решения, оптимальный продукт разрабатывался в короткие сроки».

Система передачи данных EtherCAT была одним из решающих факторов при выборе технологии Beckhoff. Томас Браухле объясняет: «Мы используем EtherCAT во всех станках TruLaser Cell. Было важно, что EtherCAT обеспечивает оптимальную систему полевых шин для модульного оснащения шкафов управления. Таким образом, наша концепция компактных шкафов управления была реализована идеальным образом – всего несколько сигналов ввода/вывода в сочетании с ПАЗ-сигналами в одном модуле. EtherCAT-коплер EK1914 является конкретным результатом данных требований. Он сочетает функции EtherCAT-коплера EK1100 с цифровыми стандартными сигналами ввода/вывода и сигналы обеспечения безопасности в исключительно компактном корпусе и может быть расширен, чтобы при необходимости включить дополнительные EtherCAT-модули. По сравнению с другими системами полевых шин EtherCAT-система ввода/вывода от Beckhoff позволила нам снизить потребность в пространстве внутри шкафов управления». Другим ключевым фактором для TruLaser Cell была высокая производительность сети EtherCAT для управления высокодинамичными осями лазерной оптики при достаточной быстрой передачи заданных значений на сервоусилители.

Система лазерной обработки TruLaser Cell 8030 удобно управляется посредством кастомизированных панелей управления от Beckhoff (слева).
Система лазерной обработки TruLaser Cell 8030 удобно управляется посредством кастомизированных панелей управления от Beckhoff (слева).

По словам Томаса Браухле, EtherCAT предлагает многочисленные возможности: «Доступная пропускная способность сети прекрасно соответствует системе лазерной обработки. Это позволяет использовать сеть EtherCAT для всех технологий монтажа и не идти на какие-либо компромиссы. Кроме того, еще одним преимуществом является то, что это широко используемый международный стандарт обмена данными. Поскольку передача сигналов на вращающуюся ось является чрезвычайно важной функцией в 5-осевой установке, мы совместно с поставщиком разработали бесконтактную и неизнашиваемую систему для передачи данных по сети EtherCAT».

Томас Браухле также оценил расширенные диагностические возможности EtherCAT для локализации причин любых неполадок. Например, в случае, когда сервисный специалист удаленно выявил неисправность в кабеле источника питания: «После получения подходящей запасной детали и ее замены, система вновь заработала безупречно, а заказчик остался доволен техническим обслуживанием». Для некоторых систем компактные компоненты управления также важны для снижения потребности в занимаемом пространстве. Таким образом, система Beckhoff как единое целое гарантирует, что системы будут современными, эксплуатационно гибкими, очень надежными, высокопроизводительными и при этом экономически эффективными.

Высокие требования к HMI

По словам Томаса Браухле, поскольку предъявляемые требования к панели управления станка Trumpf являлись очень высокими, то в конце концов было принято решение использовать кастомизированные панели управления от Beckhoff: «С одной стороны, HMI должен быть универсальным и подходить к различным технологическим установкам, с другой стороны – должно обеспечиваться соответствие нашим высоким требованиям касательно эргономики и дизайна. Все это возможно только при использовании специально разработанной панели управления. Высокая гибкость Beckhoff в отношении конструктивного исполнения была особенным преимуществом. Например, мы могли указать поставщика для встроенных кнопок. Также мы быстро получили полнофункциональный прототип для собственных испытаний. Совместимость варианта «Open Frame» с дизайном панелей управления являлась еще одним преимуществом, поскольку это позволило интегрировать конструкцию новой панели управления внутрь устройств существующей серии».

Промышленный ПК для шкафов управления C6930 с двумя SSD и аккумулятором C9900-U330 используется в качестве управляющего компьютера TruLaser Cell 8030. По словам Томаса Браухле, компания Trumpf применила множество критериев отбора и рассматривала промышленные ПК и панели управления как комплексное решение. Помимо высокой производительности решающее значение имела гибкость монтажа на максимально возможном количестве различных установок. Возможность размещения панели управления в любом желаемом положении при использовании однокабельного решения CP-Link 4 было другим сопутствующим фактором.

Открытость и согласованность системы

Следует принимать во внимание большое разнообразие систем полевых шин, учитывая, что OEM заказчики Trumpf, в частности, интегрируют источники лазерного излучения в производственные линии. По мнению Томаса Браухле, компания Beckhoff предлагает подходящее решение, потому что открытая система управления на базе ПК в сочетании с большим выбором контроллеров с поддержкой широкого диапазона полевых шин, обеспечивает гибкую адаптацию установок к каждой среде промышленной эксплуатации. Например, PROFINET RT соединен с модулем контроллера/устройства EL6631, а также EtherNet/IP (EL6652), DeviceNet (EL6752) или PROFIBUS (EL6731).

Установки TruLaser Cell и лазерные устройства также используют другие EtherCAT-компоненты ввода/вывода. Они включают стандартные модули ввода/вывода, в том числе в исполнении с высокой плотностью подключения (HD), компактные EtherCAT-коплеры EK1818 и EK1914, IO-Link Box-модули (со степенью защиты IP 67) для подключения различных датчиков (температуры, давления, уровня), а также модуль распределения напряжений EP9214 24 В для EtherCAT Box-модулей. Защитные и предохранительные устройства станка также интегрированы посредством различных ПАЗ-модулей и Box-модулей (технология TwinSAFE). Логические связи реализованы в модуле EL6910 (TwinSAFE Logic). Томас Браухле добавляет: «TwinSAFE позволил заменить многочисленные электромеханические компоненты на неизнашиваемое программное обеспечение. Это позволило значительно снизить число стандартных компонентов, а также количество требуемых проводных соединений. Все функции, не связанные с обеспечением безопасности привода, были реализованы с помощью TwinSAFE Editor, графический обзор логических связей которого мы по достоинству оценили. Возможность показывать и скрывать ПАЗ-функции чрезвычайно важна при расширении функционала стандартных установок».

Дополнительная информация