自動化與信息技術的高度融合

葡萄牙著名汽車零部件生產企業Sodecia集團在全球共有32家工廠，一直保持著其領先的解決方案供應商和汽車制造商的地位?？偛吭O在加拿大安大略省倫敦市的Sodecia全球技術與自動化中心（GTAC）主要交付用于生產和裝配汽車零部件的全自動生產線。其裝配線采用的是倍?；赑C 的控制技術，以確保在提供高品質的同時能夠控制成本。

“ 我們目前的‘ 主打’ 產品是我們成功的交鑰匙機器人焊接單元解決方案?！盨odecia GTAC的控制系統方案開發工程師 Brent Lekx-Toniolo說道?！捌駷橹梗覀冏鲞^的最大項目是2015年春天完成的一個項目，該項目涉及到了21臺各種型號尺寸的KUKA機器人（KR 210、KR 30 和KR 6系列），它們主要用于車身框架架構和汽車底盤（即白車身，BIW）的裝配、焊接、物料搬運和密封。”Sodecia GTAC 的控制專家Jon Bysma表示道。

“一開始，各種小沖壓廢料由機器人焊接成子配件。這些子配件自動卸載并輸送到后續工序中，各種零部件都在這里組裝，形成白車身。從這里開始，工藝過程被分為兩個相同的產品線——這一劃分產生了冗余，并提高了吞吐量。各個傳感器進行綜合分析，例如，以確保所有緊固件正確放置在組件上，并將數據發送給控制器。在經過進一步的裝配工序后，兩個產品線合并成一個，組件移到最后的夾具中?！?br/>
基于PC 的控制技術貫穿整個系統

自2008年起，Sodecia GTAC就一直使用倍福公司（Beckhoff）的PC 控制器來控制其車身的裝配。“到目前為止，Sodecia GTAC已經憑借這一控制技術總共建造了49條生產線，從配備一臺機器人的機器到配備20臺關節型機器人的生產線?！盝on Bysma說道。目前實現的配備有21臺機器人的焊接單元使用一臺 15英寸的、采用Intel? Celeron? ULV處理器的 CP6202面板型PC控制。值得一提的是，面板型PC 還可以檢測機器人之間的干擾和跟蹤OEE（設備綜合效率），同時作為機器的HMI 管理總體故障檢測和報警情況，并整合機器的所有安全問題。機器人則由KUKA 的KR C4控制器控制。

“倍福TwinCAT控制器的開發環境和各種軟件庫大幅縮短了機器人單元的編程時間?！盨odecia GTAC的主管控制工程師Rob Remillard敘述道?！霸赥winCAT中，我們可以使用任何IEC 61131-3語言開發代碼段，然后將它們部署在多個實例中。如果使用其它平臺，這就沒那么容易了?！?br/>
集成的安全解決方案

EtherCAT現場總線系統也充分考慮了具體應用。高速通訊系統通過TwinSAFE I/O端子模塊實現所有機器人通訊、I/O和安全功能?！斑@條生產線通過TwinSAFE 共集成了228臺安全設備?！北陡＜幽么蠓止镜膮^域銷售經理Calvin Wallace解釋說道?！斑@一安全方案的模塊化性和可擴展性為Sodecia GTAC帶來了巨大好處。”Brent Lekx-Toniolo補充道?！斑@樣一來，我們的安全配置無需進行大的改動，不管我們是設計配備一臺機器人的機器，還是設計一個如之前提到的配備21臺機器人的系統。只需從預構建的框架中移除不需要的部分，但基本功能仍然是相同的。

Sodecia甚至在進行機器人編程時還使用了TwinSAFE 技術。“在示教和程序驗證過程中，TwinSAFE用于實現機器人之間的閉鎖?！?Sodecia GTAC的控制專家Jon Bysma解釋說?！叭绻诮o一臺機器人示教機器人技術，就可以通過給其它機器人發送一個e-stop信號的方式將所有可能進入到操作區域的其它機器人鎖在外面。授權開關都在TwinSAFE 中進行監控。”

Sodecia GTAC機器人裝配線中每個主要的自動化組件都與一個“EL6900 TwinSAFE邏輯端子模塊”連接，一系列EL1904和EL2904 數字量輸入和輸出端子模塊用于處理安全I/O，并與其它安全設備通訊。EL6900用作安全通訊的主站，用于分析安全I/O的數據。集成的安全功能包括e-stops、機器監控、“AND” 和 “OR”功能以及解耦器。EtherCAT 伺服驅動器AX5103 中集成的TwinSAFE 選項卡具有諸如STO（安全轉矩關斷）和 Ss2（安全停止2）功能，確保焊接設備的安全運行。此外還有雙手同步啟動機器的安全功能。

控制柜內的零空間需求：EtherCAT端子盒

除了防護等級為IP 20的 EtherCAT端子模塊之外，可以直接安裝在機器上的EtherCAT IP 67端子盒也可以用在整條裝配線上。例如，EP1908 TwinSAFE 端子盒可以安全地連接每個安全門入口處的開關板。各個 EtherCAT端子盒也可以用于非安全技術設置、傳感器連接、氣缸、空氣壓力開關、電磁閥以及測量設備?！癐P 67端子盒的優點包括減少控制柜需求，簡化安裝和布線工作，并具有出色的物理耐久性?！盩oniolo接著道。同時，可以在現場輕松診斷 EtherCAT端子盒的通訊狀態，因為所有信號狀態指示都是非常明顯的。

優化診斷功能

“EtherCAT還讓我們能夠執行所有相關的診斷功能。”Toniolo說道。“例如，我們已經使用這一信息來精確定位生產線中哪根電纜有破損，其結果通過HMI 的指示器閃爍來顯示。同樣，我們在項目中使用的大量診斷信息也都由TwinSAFE 提供。由于EtherCAT具有良好的開放性和兼容性，我們可以輕松集成其它制造商相同的診斷功能并監控EtherCAT從站。目前，我們僅處于潛在診斷功能的入門階段，因此未來在這一基礎上構建的潛力非常巨大?！?br/>
高系統吞吐量 縮短調試時間

任何生產環境中都希望避免出現非計劃停機，而它在汽車行業的成本尤其高?！白钚碌腜C控制生產線的平均周期時間僅為不到50秒，每個小時可以生產72個復雜的零部件，每年的零部件產量高達355,000件?！盩oniolo說道。通過基于PC 的控制技術及EtherCAT中固有的功能，Sodecia GTAC也能夠顯著縮短產品上市時間。“如果使用一臺傳統的控制器，一套配備一臺或兩臺機器人的系統的PLC配置和編程需要差不多兩個月的時間。而使用TwinCAT可以將這一時間縮短到兩周，且控制的調試時間也可以縮短至少50%：“在目前配備有21 臺機器人的項目中，總共花費了約兩個月的時間完成生產線的建立、機器人示教和PLC編程、以及調試和最終客戶的第一批試生產零部件的生產?！盉rent Lekx-Toniolo說道。

“由于倍福的產品一直能保證長期供貨，且運行穩定可靠，自2008 年起，Sodecia就一直使用相同型號的CP6202面板型PC。”Toniolo 解釋說道?！八鼒怨棠陀茫⒕哂泻芨叩男詢r比。”不久的將來，Sodecia GTA將標準化使用倍福的一款全新的多點觸控面板型PC，以便將其裝配線中改善后的HMI技術和功能囊括進去?！巴瑫r，我們將進一步改進我們的控制編程，以便可以使用TwinCAT 3，這樣，我們就能夠更好地利用自動化技術與信息技術的融合帶來的優勢?！?/p>