运筹帷幄尽在 EtherCAT.docx

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1、运筹帷幄，尽在 EtherCAT运筹帷幄，尽在 EtherCAT 中国代表处 导语：德国 f | glass 公司致力于消费优质的平板玻璃，位于德国 Osterwedding 市的先进消费厂可日产平板玻璃 700 吨。除普通玻璃外，该公司还消费诸如平安玻璃或者涂层玻璃等特种产品，用于门窗隔热和光伏发电行业等。德国 f | glass 公司的玻璃涂层消费线自动化解决方案由德国 iSATT 公司提供，采用了德国倍福公司先进的控制技术。 作为荷兰太阳能玻璃制造商 Scheutern 公司和德国Interpane 公司的合资企业，德国 f | glass 公司是玻璃消费与光伏组件制造领域的领先制造商，

2、有着多年的经历和专业技术，并拥有最先进的消费设施和尖端的消费工艺。其涂层工艺方面的技术实力源自于德国 Interpane 开发与咨询公司，该公司一直专注于平板玻璃特殊涂层的应用工程、涂层工艺、机械制造以及工厂工程等方面。 高度复杂的涂层工艺可消费加工面积约 180m 6 m 的平板玻璃。涂层消费线的初始端和末端分别是玻璃板的装载与卸载单元，通过滚筒传送带与玻璃消费线耦合。可对尺寸高达 7 x 3.30 m (23 x 10.8-英尺)的平板玻璃进展涂层加工。 先进的涂层技术 喷溅涂覆法是德国 Interpane 公司近几年所采用的涂层技术，可在真空环境中进展连续的涂层处理。玻璃从进料口开场通过

3、一系列操纵间，经过传送室进入真正的涂层工作区 溅射室。溅射室的气压低至 10-3 mba，几乎相当于真空环境。为使涂层均匀，玻璃会在工装夹具的导向下匀速运动。 在喷溅涂覆经过中，真空环境的阴极和阳极之间会施加以高电压以获取等离子。然后，将惰性气体氩气灌入溅射室。当氩气分子与溅射室中的电子发生碰撞后成为带正电的重氩离子，由此产生所需的等离子体。高电压使得氩离子朝着阴极的涂层材料比方银加速运动。在高电压下，氩离子获取了更多能量撞击目的材料引起喷射，喷射物质沉积到玻璃上，形成薄膜。为使溅射的目的材料产生化学反响，还需将氧气引入到溅射室内。 这种处理工艺可以应用于多种类型的涂层。经过涂层工艺之后，还能

4、对玻璃板进展进一步的处理，如加工为具有出色绝热性能的隔热玻璃，可应用于建筑物的门窗。 以创新的理念知足复杂的需求 在 Interpane 公司使用多年、并彻底把握了涂层系统的工艺控制之后，iSATT 受托开发一种新的控制理念，以知足以下需求： 扩大工厂规模，整合工厂，这意味着现场总线 I/O 分布范围扩大。 数目庞大的现场总线 I/O，以及 PROFIBUS 和CANopen 设备 通过一个通用的现场总线集成平安 I/O 集成玻璃传输伺服驱动系统与驱动柜 溅射室采用模块化设计，在控制器运行中即可插装独立单元，无需重新配置 自动识别溅射室内各个功能模块的状态 装载和卸载机械装置通过 PROFIB

5、US 进展通讯 与经过控制系统的连接 在德国 iSATT 公司的创新理念下，中央控制平台取代了多个外部 CPU 控制系统。配有 Intel Core 2 Duo CPU 的倍福工业 PC C5102 、倍福 PLC 与运 动控制软件TwinCAT PTP，以及作为控制系统中枢的 EtherCAT 现场总线，均具备相当高的性能，是知足上述需求的理想设备。德国 f | glass 公司涂层工艺总监 J rg M nnekes 补充道： TwinCAT 的灵敏性与模块化可以很好地知足我们加工经过中的复杂需求。 出于以下考虑促使我们选择这种集中化的理念。 iSATT总经理 Peter Hennes 讲

6、道， 一方面，不同位置的控制器之间不再需要穿插通讯，其主要上风表达在集中的数据治理上。操纵员/维护工程师能随时看到所有的数据，信号跟踪、程序修改以及系统维护等工作都可以在一个位置上完成。此外，只需要使用一个中央远程访问点，具有灵敏的拓扑构造，一个 EtherCAT 主站便可以知足所有分布式 I/O 的需求。 EtherCAT 网络总共包括：20 个带有 EtherCAT 从站连接的伺服控制器，22 个 EtherCAT 端子站其中含有 1000个数字量 I/O，60 个模拟量 I/O，以及 57 个平安通道，30 个热连接组带有 830 个数字量 I/O，41 个PROFIBUS 主站和 21

7、 个 CAN 主站。工厂的扩大完成以后，还会另外添加 30 个带有一样配置的热连接组。 涂层处理之后的质量控制。在电阻测量之前，光学传感器会测量玻璃板的反射光与透射光。 热连接组可在设备运行时进展热插拔 热连接组的作用尤其重要 ，德国 Interpane 公司的控制开发总监 Manfred Czybik 解释道， 自动化理念的关键需求之一，是装备有阴极和/或者涡轮分子泵的溅射室的功能灵敏性，在运行时无需重新进展配置。此外，该系统还让操纵人员得悉当前需优先处理的任务。 溅射室更像是一个巨型的卧式箱体，目的材料的阴极、涡轮分子泵分别或者同时从上方进入溅射室，而无需进展任何工艺处理。 消费线上的所有

8、平安设备，包括传送途径上的全部急停按钮，都可以通过集成到倍福 I/O 系统中的TwinSAFE 端子来进展操纵。 溅射室总共划分为 60 个隔间。不同类型的阴极需要使用不同的处理工艺，并且就控制技术而言，需要由假设干 I/O 以及 PROFIBUS/CAN 主站所组成的热连接组，这详细取决于设备的类型。阴极通过集中式的插头连接件与控制器进展通讯。这样设计的好处在于，在控制器运行时，热连接组可在任意位置上与 EtherCAT 进展连接。 主站和从站协同更严密 除支持整组设备的热连接外，集成了现场总线主站或者从站功能是 EtherCAT 端子模块 系统的另一大上风。凭借EtherCAT 强大的高速

9、带宽资源，用户无需在 PC 上集成现场总线主站，而通过 PROFIBUS 或者 CANopen 主站模块集成在现场层，并将其插入任何 EtherCAT 总线端子排即可。这就意味着，现场总线主站/从站端子模块之间的数据交换，可以直接整合到 EtherCAT 协议 逻辑/物理转换为端子适用的现场总线协议。因此，分布在一个 EtherCAT网络中的现场总线主站数目几乎无任何限制，都可执行其相应任务。另一个有效改善是显著缩短了现场总线设备之间的电缆长度。使主站和从站间隔 更近，正如本应用案例中的阴极装置所示。 在 EK1101 EtherCAT 耦合器中有一个 ID 开关，用于地址的分配。不仅可以在溅

10、射室内任意位置执行操纵，还可以识别阴极的类型。每个阴极类型均会分配到一个地址范围，并将被导入到 PLC 程序中，集成到所需的控制工艺。 运动控制系统保证了玻璃输送的统一性 将玻璃送入和送出溅射室的操纵均由伺服驱动系统来完成。集中计算所得的整定值会周期性地通过 EtherCAT 传送到伺服驱动系统。首先，物料搬运机器人会将消费出的玻璃板放在消费线的滚筒式传送带上。这些玻璃板经过清洗，去除掉存放玻璃板时用于防止粘连的别离物。 控制室 最后一道工序是由物料搬运机器人将玻璃板成品搬离消费线，并放置到运输架上。在正常轮班消费中，平均每分钟都会消费出一块玻璃板成品。 之后，玻璃板通过真空度依次递增的三个工

11、作室，按特定间隔排开，比方 10cm4 英寸，进入溅射室，并进展上文所述的涂层处理工艺。为了确保涂层材料均匀沉积，必须确保玻璃的传送经过不出现任何波动。 玻璃完成涂层处理并从溅射室传送出车间后，需要对涂层进展检查。光学传感器会测量出玻璃板的反射以及折射情况，然后测量玻璃板的电阻，这也是检查涂层质量的一种方法。最后一步那么是由物料搬运机器人将玻璃板成品搬离消费线，并放置到运输架上。在常规的流水消费经过中，消费线上平均每分钟消费一块玻璃板成品。 集成平安技术 消费线上的所有平安设备，包括输送途径上的急停按钮，都可以通过集成的倍福 TwinSAFE 系统来进展操纵。一旦激活了急停按钮，所有驱动系统、

12、阀门以及产生等离子体的动力装置便会统一关闭。4 个 KL6904 TwinSAFE 逻辑终端评估输入的平安信号，并关闭输出。TwinSAFE 端子之间的通讯，控制器与 I/O 之间的数据交换均通过 EtherCAT 完成。 集中控制理念 尽管系统具有一定的复杂性，但德国 f | glass 公司还是选择使用集中式控制系统。 我们以为该系统具有明显的上风 ，德国 f | glass 自动化方面的专家 Alexander Kick 解释道， 一方面，我们不再需要像分布式控制系统那样，在控制器之间进展穿插通讯；另一方面，集中化的数据治理可以让操纵人员或者开发人员对所有信息一目了然。此外，信号跟踪、程序修改、系统治理及存档，连同集中式远程访问的治理本钱都将大大降低。 复杂但易于操纵的控制技术 涂层消费线的可视化与主站控制系统通过倍福 ADS 接口连接到TwinCAT。控制 PC 与主站 PC 之间有超过 5,000 个变量通过以太网实现数据交换。以太网 TCP/IP 构成了控制系统与控制器之间的物理接口。 德国 f | glass 公司 fglass.de 德国 iSATT 公司 isatt.de 德国 Interpane 开发与咨询公司网址: interpane