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自动化编程软件和基于PC的工业控制体系结构，可以实现高产的模块化机器设计CONTROL ENGINEERING China版权所有，将产量提高一倍。在建筑项目中，玻璃窗常常面临着来自飞溅的混凝土、污垢、碎片和其他危险因素（如工作人员携带的工具和材料等）带来的巨大风险。
"在制造过程中给玻璃覆膜不仅可以保护玻璃窗，而且如果玻璃窗粘附上任何东西，承包商都可以轻松地将其清理干净。" PDS IG Equipment（以下简称PDS）公司的销售副总裁Michael Rapp说。
为确保聚酯（PET）贴膜系统具有高重复性、较短的处理周期和强大的数据采集功能，PDS公司创建了一种模块化的自动化解决方案，以在制造、运输和安装过程中保护各种规格的中空玻璃。
PDS公司意识到该过程缺少高效的自动化系统后，便建立了其玻璃贴膜应用系统，因为这些工作几乎不可能通过手动完成。除了提供高产量之外，模块化机器设计还为设施运行和管理人员提供了更好的控制性和灵活性。
倍福的AM8000系列伺服电机控制整个模块化系统的多个运动轴，包括应用头上的运动轴。本文图片来源：倍福
机器设计的系统需求
该系统使用多个模块CONTROL ENGINEERING China版权所有，首先是一个进料传送模块。运行人员或机器人会小心地将玻璃装载到传送带上，传送带将每块玻璃传送到贴膜单元。在此过程中，机器需要对每块中空玻璃进行测量。PDS公司自动化控制工程师Steve Polkinghorne说："在玻璃进入到单元后，机器通过获取上升沿和下降沿的位置闩锁来测量长度，并使用测量传感器来测量高度。然后，在贴膜时，机器进行高速拍照，确定轴相对于装置的位置，以微调所有测量值。"
覆膜机头使用12到16英寸的PET薄膜卷，根据需要可以遍及整个玻璃表面。一旦一侧的贴膜完成，中空玻璃就会进入玻璃翻转站，该站将玻璃工件水平旋转180度，然后将其传送到第二个覆膜机头，为另一侧覆膜。最后，运行人员或机器人会卸下获得完全保护的玻璃。
精准的实时通讯
早在2018年初，当工程师刚开始设计系统时，就知道实时通信是确保精度的关键。贴膜应用需要保持一致的"空白边缘"。这是一条围绕边缘的未覆盖的细条，这样在玻璃安装到窗框中，就不会因为薄膜而卡在框架上。
PDS公司的贴膜系统提供模块化设计，可轻松与生产制造工厂中的现有设备集成。
窗户的规格不同，设备需要在该区域内保持相同的空白边缘。为达到预期的精度，除了精确测量之外，还需要可靠的运动控制。实际上，需要28个运动轴来适当地控制传送带以及覆膜机头的X和Y轴的运动。
PDS需要灵活和开放的自动化技术，以确保系统及各种模块的可定制性。这样他们就可以轻松地将其集成到客户的现有系统中，并提供用于流程优化的数据。他们与倍福公司的本地销售和应用工程师合作来机器设计。2011年，PDS首次在其Infinite Edge科技工厂使用该公司的控件系统和组件。
倍福AX5000系列伺服驱动器通过采用节省空间的一根电缆技术，为所有运动轴提供动力。
这种合作关系带来了显著的技术优势。倍福区域销售经理Don Seichter表示， "多年来，在一个控制平台上支持众多技术的能力帮助PDS公司实现了创新应用，而这些应用原本需要多个可编程逻辑控制器（PLC）和黑盒技术才能接近同样的效果。"
自动化增加了灵活性和开放性
PDS玻璃贴膜系统采用了众多的自动化技术。系统运行的人机界面（HMI），使用的是内置的平板电脑。这些面板使用15英寸触摸屏和基于PC的控制器，安装到悬挂在机器模块上的小型电气柜中。根据Steve的说法，他们能够运行HMI和瘦客户机，来提高模块化程度。根据使用的模块数量，制造中空玻璃并贴膜的机器生产线可能长达100英尺。瘦客户端使用户可以从任何控制面板浏览每个机器模块的HMI屏幕。
机器的控制依赖于控制柜工业PC（IPC）和自动化软件。自动化软件将所有功能组合在一个实时控制平台上，在同一环境下对机器的PLC、运动控制、I/O和集成安全进行编程。
自动化软件的CPU内核隔离功能允许PDS将这些功能指定在IPC处理器的特定内核上运行。在现场运行IPC上的PLC、安全或其他程序之前，工程师可以使用IEC 61131- 3的面向对象扩展、Microsoft Visual Studio中的计算机科学语言、各种内置功能块和图形编辑器中的其他选项来设计和测试它们。
TwinCAT3自动化软件为所有功能www.cechina.cn，从PLC到基于TwinSAFE的安全功能，提供通用的工程平台。
数据库服务器还允许灵活地连接到因特网上，以便从控制器中或网络上的SQL数据库中收集生产信息："我们可以灵活地以适当频率为客户提供正确的数据控制工程网版权所有，以便将其转变为可执行的信息来改善生产。"
自动化软件可以扫描和自动配置ADS和EtherCAT工业以太网网络上的设备，包括第三方设备，进一步提高效率。这样可以减少调试期间USB电缆的点对点连接。EtherCAT可提供精确测量和贴膜应用所需的快速确定性通信。而且高精度数字输入端子可提供精度为1ns的时间戳。
EtherCAT还支持使用TwinSAFE集成安全技术，通过控制编程软件实施自定义的安全逻辑，并利用"黑通道"方法通过标准EtherCAT网络传递安全数据。"TwinSAFE使我们能够在标准控制平台中实施T?V认可的安全性，并在HMI上显示与安全相关的信息。" Steve说。TwinSAFE程序通过内置逻辑，直接加载到I/O模块上，包括安全PLC终端和其它设备上，如伺服驱动器。
在覆膜系统的标准配置中共有28个轴，它们使用了多种运动控制产品。伺服电机控制模块和贴膜头的移动。伺服驱动器通过单电缆技术为伺服电机供电并提供控制功能。这使PDS的多个应用受益，根据Steve的说法，"一个中空玻璃间隔应用机器人具有16个伺服电机，因此如果使用单根电缆，对于该解决方案以及窗膜应用中节省空间至关重要。"
通过添加TwinSAFE驱动器选项卡，伺服驱动器还可实现集成的安全性。这些卡提供集成了驱动的安全停止、速度、位置、加速度和旋转方向功能。"无需采用硬接线集成安全逻辑，我们可以为客户提供独特、灵活的解决方案，同时仍然满足所有安全要求。" Steve说。
更简单的设计和更高的产量
在2019年第二季度投入市场之前，PDS的覆膜应用系统就实现了可重复性、灵活性和处理周期的提升。使用EtherCAT端子的高速测量，覆膜机的精度可达+/-0.125英寸CONTROL ENGINEERING China版权所有，即使在处理最大的玻璃时也能达到此精度。Michael说："在7到8英尺长的窗户上贴膜时，如果考虑膜的拉伸，这种一致性非常显著。"
保持高精度可确保中空玻璃安装到窗户上以后，在剥离薄膜时不会被卡住。基于PC的控制系统的灵活性和可扩展性降低了硬件要求，并为PDS及其客户提供了有价值的数据。如果与其它供应商合作，要达成这些目标，可能需要额外的硬件PLC和运动控制器。Don说，"使用一个控制器，而无需专用的黑盒，可以降低总体成本，同时增加开放性。"
PDS为客户提供了深入的机器运行状况和性能数据，以帮助他们维持系统的高产量。尽管玻璃的规格各不相同，但PDS解决方案的产量几乎是市场上其它系统的两倍。
每块玻璃的平均处理周期大概是25到30秒，因此，8小时一班的产量约为1,000到1200块玻璃，而在相同的时间内，其它厂家只能处理500到600块玻璃。"借助灵活和可扩展的技术，我们的系统还可以扩展添加更多模块，以将每个班次的产量提高到2,000块玻璃，即使每块玻璃都有不同的SKU。" Michael表示。
由于具有创建更高效的玻璃窗生产和精加工生产线的能力，PDS公司可以在从工厂生产到安装的整个工艺流程中更好地构建和保护中空玻璃，未来前景一片光明。（作者：James Figy）
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