模塊化毛巾生產(chǎn)線需要靈活及緊湊的控制和驅(qū)動(dòng)技術(shù)

S.Ziegler

德國(guó)倍福自動(dòng)化有限公司(德國(guó))

家用紡織品包括床單、枕套、窗簾和毛巾等產(chǎn)品，所有這些產(chǎn)品都是在各種模塊化機(jī)器上生產(chǎn)的。

1 基于個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)的靈活系統(tǒng)配置控制

倍福公司的新型轉(zhuǎn)移縫紉生產(chǎn)線是專為毛圈織物毛巾而開發(fā)，具有更簡(jiǎn)易的設(shè)置轉(zhuǎn)換功能，并提供了從各種調(diào)直系統(tǒng)中輕松選擇的可能性。例如，客戶可以根據(jù)接縫尺寸或標(biāo)簽分發(fā)的不同個(gè)體需求，從模塊化系統(tǒng)中配置機(jī)器。

轉(zhuǎn)移縫紉生產(chǎn)線長(zhǎng)約12 m，寬約7 m，可以從大卷筒里的連續(xù)織物材料中生產(chǎn)各種規(guī)格的毛巾，從30 cm×30 cm尺寸的小方巾到2 m×2 m尺寸的桑拿毛巾。操作員可通過(guò)可視化系統(tǒng)輸入?yún)?shù)對(duì)機(jī)器進(jìn)行控制。最小尺寸毛巾的最大輸出速率為1 800條/h。

首先，整塊連續(xù)的毛圈織物被送入調(diào)直和裁剪站。該設(shè)備可確保織物直接進(jìn)入，這對(duì)于毛圈織物十分重要，以保證其無(wú)暇褶邊。隨后，織物被裁剪成一定尺寸，并轉(zhuǎn)移至傳送帶上。接下來(lái)織物經(jīng)過(guò)4個(gè)標(biāo)簽站，在此可以縫上多達(dá)8個(gè)不同的標(biāo)簽、掛繩或吊牌。在后續(xù)的包邊縫紉站給毛巾鎖邊，并轉(zhuǎn)送到計(jì)算機(jī)控制的剪經(jīng)線處。

圖1 新型轉(zhuǎn)移縫紉生產(chǎn)線的包邊縫紉工作站(照片來(lái)源:德國(guó)倍福)

這是該公司首次在工業(yè)以太網(wǎng)中部署極速控制(XFC)技術(shù)和分布式時(shí)鐘，以彌補(bǔ)在切換兩個(gè)切割輪上氣動(dòng)閥時(shí)所延遲的時(shí)間。這樣，機(jī)器運(yùn)行可更加精準(zhǔn)，如在全速傳送速度下，所需的紗線長(zhǎng)度更精確。整個(gè)系統(tǒng)使用17個(gè)XFC以太網(wǎng)輸入/輸出終端，特別是EL1252和EL2262終端。以太網(wǎng)的時(shí)間戳功能對(duì)Texpa十分有用，通過(guò)該功能，信號(hào)曲線可以通過(guò)分布式時(shí)鐘在整個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行協(xié)調(diào)。

2 強(qiáng)大且開放的控制平臺(tái)

Texpa在2005年轉(zhuǎn)向基于計(jì)算機(jī)控制的主要原因是，自不再使用以前的硬件可編程邏輯控制器(PCL)后，其希望對(duì)所有機(jī)器任務(wù)使用同一控制硬件。例如，通過(guò)將人機(jī)界面和機(jī)器控制等功能集成在一套獨(dú)立的設(shè)備中，不再需要單獨(dú)的PCL。由此產(chǎn)生的成本優(yōu)勢(shì)非常明顯，基于以太網(wǎng)的通信系統(tǒng)不再需要昂貴的現(xiàn)場(chǎng)總線主機(jī)并簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)傳輸。從2007年開始，該公司還采用了倍福TwinCat NC PTP技術(shù)將以前集成于驅(qū)動(dòng)控制器中的移動(dòng)功能轉(zhuǎn)移至系統(tǒng)的控制軟件中。利用該方法使自動(dòng)化技術(shù)集成于一體，從而明顯縮短了調(diào)試時(shí)間。若加上現(xiàn)代模塊化程序結(jié)構(gòu)的功能，總優(yōu)化系數(shù)在2～3倍。硬件PCL有限性的缺點(diǎn)則另當(dāng)別論。

另一優(yōu)勢(shì)是基于PC機(jī)的控制開放性。如，將IO-Link(一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信協(xié)議)協(xié)議輕松集成到以太網(wǎng)中。IO-Link常用于數(shù)字化采集模擬傳感器信號(hào)，所需布線比以前少很多。計(jì)算機(jī)控制的其他有利方面體現(xiàn)于眾多閥組和整體系統(tǒng)的模塊化。這是倍福部署EL6224型IO-Link管理終端的范圍，可通過(guò)以太網(wǎng)主管理終端輕松確定其參數(shù)。

3 超緊湊工業(yè)級(jí)PC機(jī)和單電纜(OCT)驅(qū)動(dòng)技術(shù)減少空間需求

由于制造系統(tǒng)的高度復(fù)雜性和普遍的模塊化，Texpa始終特別關(guān)注所需的控制室空間。以新的超緊湊C6030型工業(yè)級(jí)PC機(jī)為例，計(jì)算機(jī)控制提供了許多機(jī)會(huì)使空間最小化。C6030型計(jì)算機(jī)以緊湊的設(shè)計(jì)提供了極好的計(jì)算能力，占用空間要小得多，并且能夠高度靈活地適應(yīng)現(xiàn)有空間，例如扁平櫥柜。盡管它的體積很小，但它仍然具有足夠的應(yīng)用程序接口，為最終用戶提供可與工業(yè)4.0概念對(duì)接的操作數(shù)據(jù)。

在單個(gè)制造系統(tǒng)中有多達(dá)53個(gè)數(shù)控軸，所以驅(qū)動(dòng)技術(shù)必須同樣緊湊。通過(guò)單電纜技術(shù)(OCT)，倍福驅(qū)動(dòng)器所需的布線更少，產(chǎn)生的故障也更低，并占用更小空間，這得益于其更小的電力供應(yīng)鏈。