近年來，特種設備制造商 Sonplas 緊跟移動出行領域不斷涌現的新趨勢，開始逐漸加強新能源電動汽車領域的市場開拓，大力研發電機轉子和定子裝配設備。在定子的預裝配方面，Sonplas 采用了倍福基于 PC 的控制技術，充分利用 TwinCAT 縮短生產周期的優勢，最大限度地提升了生產效率和產能。
TwinCAT 助力提升定子預裝配效率
Sonplas 有限公司總部位于下巴伐利亞行政區的 Staubring 市，專為乘用車和商用車行業領域的客戶開發各種專用設備。公司的產品范圍包括試驗臺、下線檢測、定制化的加工和裝配設備以及全自動裝配生產線。Sonplas 自 1993 年成立以來，從未停止過產品的研發和更新換代，產品范圍越來越廣：從最初專注于提供燃油噴射系統的相關設備，發展至今，公司將產品戰略重點轉移到電動汽車和電力電子裝置以及動力電池制造和氫能技術領域。“作為一家創新型公司，我們必須要對未來的發展趨勢保持敏銳的洞察力，并將我們的專業技術知識運用到這些領域中，緊跟時代發展潮流，方能立于不敗之地。”Sonplas 公司銷售工程師 Florian Klimmer 感慨道。
在 Sonplas 開發的定子預裝配設備中，所有工藝步驟都通過旋轉分度臺完成
TwinCAT 和 EtherCAT 的高速度是關鍵
Sonplas 公司自 2014 年以來一直致力于開發電機轉子和定子裝配系統，現在發現自己正面臨一些全新的挑戰：“電動汽車領域的創新發展速度非常快。我們必須根據越來越短的產品研發周期進行調整，這意味著我們的設備必須具有相對應的模塊化設計和高靈活性。”Florian Klimmer 解釋道。這也需要循環時間必須足夠短，提高了對控制技術在速度和靈活性方面的要求。因此，Sonplas 公司選擇了倍福基于 PC 的控制技術實現定子預裝配。設備完全由 TwinCAT 3 控制，所有工藝步驟都在一個旋轉分度臺上完成：定子導線預定位，完成卷繞后切斷，連接電纜端子并壓接。這樣，裝配線下一個工藝流程需要的導線就準備好了。此設備可以應用到諸如電動輔助裝置中電機定子的裝配生產中。
據 Sonplas 公司軟件開發主管 Martin Amann 介紹，倍福基于 PC 的控制技術的超高運算速度是他們做出選擇時的主要考慮因素：“我們裝配設備的循環時間是 5.5 秒。除去旋轉分度臺的定位時間，留給我們處理各種工藝流程的時間僅有 4.5 秒，這就意味著我們需要短至 1 毫秒的 PLC 循環周期。”傳感器和執行機構完全由 TwinCAT 控制，甚至還通過 TwinSAFE 集成了安全功能。它與高速 EtherCAT 現場總線相結合，確保高效同步。
除了 C6032 超緊湊工業 PC 之外，定子預裝配過程還是用了各種 EtherCAT 端子模塊
控制平臺使用的是集高性能與小體積優點于一體的 C6032 超緊湊型工業 PC。現場級還使用了 EPP 系列 EtherCAT 端子盒，它們可以直接安裝在設備上。EtherCAT P 單電纜解決方案的使用簡化了集成工作，并顯著減少了安裝時間和布線工作量。“這也使得 EtherCAT 的高速通信可以直達傳感器，同時超采樣功能的使用使得信號的采樣頻率得到大幅度提高。”Martin Amann 在描述 EPP 系列為 Sonplas 帶來的優勢時指出。伺服電機的驅動任務由 EL72xx 伺服電機端子模塊完成，該系列模塊的特點是設計緊湊，可以大大節省占用控制柜內的空間。裝配設備的控制程序全部都在 TwinCAT 3 中編程，自動生成 PLC 代碼：使用自主開發的工具鏈，借助 Automation Interface 將電氣設計數據直接加載到相應的框架中，生成設備專用的 TwinCAT 項目。
其中一個用于加工導線的裝配工位的細節圖
基于 PC 的控制器用作中央控制平臺
Sonplas 公司長期以來一直信賴倍福基于 PC 的控制技術，將其工業 PC 用作中央控制平臺，實現定子的預裝配：“基于 PC 的控制技術使得所有設備功能都在同一臺 PC 上同步運行。PC 中甚至還集成了數據庫和視覺系統。我們不需要再額外購置任何用于測量技術、分析或下線檢測的子系統；所有功能的運行都只需一個控制平臺和一個開發工具。”Florian Klimmer 在總結這些優勢時興奮地說道。“除了將所有功能集成在同一個平臺上之外，TwinCAT 和 EtherCAT 的高性能對這一應用項目的成功也起到了關鍵作用。”
關于德國倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注于自動化新技術的德資企業，創立于 1980 年，總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術的驅動者，倍福定義了自動化領域的許多標準，是國際標準的制定者和推動者。公司所生產的工業 PC、現場總線模塊、驅動產品和 TwinCAT 自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控制系統，可為各個工控領域提供開放式自動化系統和完整的解決方案。經過 40 年的發展和努力，倍福已在世界各地設立 30 多家分支機構，加上全球的合作伙伴，業務遍及 70 多個國家和地區。
倍福于 1997 年進入中國市場，中國區總部落戶于上海市北高新產業園區，現有員工 300 人，辦事處遍及國內 30 座大中城市。創新產品和解決方案廣泛應用于風力發電、半導體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機械、印刷機械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業以太網于 2014 年成為中國國家推薦性標準，并已入編工信部的《國家智能制造標準體系建設指南》。作為一家技術驅動型公司，倍福一直注重在技術上尋求突破創新，在業內享有“創新引擎”的美譽。倍福基于 PC 的控制技術具有良好的開放性，它支持所有主流的工業通信協議，將 IT 技術、互聯網和自動化技術完美融合在一起，為實現工業 4.0 和智能制造奠定了堅實的技術基礎。
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