發布日期：2022-04-26 點擊率：90
受加拿大溫哥華Core Energy Recovery Solutions公司的委托，總部位于加拿大安大略省滑鐵盧市的特殊機械制造商Ramp開發出了一種用于生產熱交換器的系統，以便提高建筑物能源效率。Ramp在其所有項目中都力求達到最高效率，為此他們將量身定制的解決方案與標準化組件結合起來。Ramp機械設計負責人Jeff Kerr解釋說：“我們匯總各部門的所有要求，并將其分解為各個概念單元，由此確保所有機械和控制組件完全兼容，為客戶提供最佳解決方案。”
為Core Energy Recovery Solutions生產的機器于2018年安裝，用來生產那些通過熱回收提高住宅和商業建筑通風系統能源效率的熱交換器。熱交換時冷、熱空氣流在相鄰的管道中分開輸送，該機器使用獲得專利的聚合物膜和波紋鋁箔作為初始材料，根據相應的客戶要求，壓制不同高度和坡度的層板。
圖1 由膜和波紋鋁堆疊的壓層用于生產住宅和商業建筑通風中回收能量的熱交換器
在設備的第二個部分，層壓材料通過Ramp開發的精密真空輸送機輸送，在抓放過程中，抓取點是統一的，但放置點由程序控制，可能存在的變化為0.25～1?m，隔離材料被放到客戶特定的薄膜層上，最后再根據客戶要求將這些薄膜層堆疊為多個尺寸和高度，并通過傳送帶運走。
為實現可擴展的驅動技術，Ramp在Core項目中使用了Beckhoff公司基于PC控制的高效控制器和集成I/O系統，使用IEC 61131-3語言的Twincat 3對PLC和運動控制進行編程，將公司基于標準的方法延續至軟件工程中，此外Twincat支持使用跨越制造商的技術（例如OPC UA），可以與更高級別的數據庫進行安全通信，例如由Amazon Web Services（AWS）和SAP提供的數據庫。
功能強大的開放式控制技術
Ramp為Core Energy Recovery Solutions選擇了一款工業PC，該PC除了具有自動化功能外，還可以實施企業的配方和數據采集方案。“為了最大程度地控制生產過程，我們需要一個能以1?ms的周期時間運行應用程序的IPC，這也是我們選擇Beckhoff控制柜IPC C6930的原因。”Ramp項目控制負責人Steve Slothouber說。
在為期一年的開發階段中，IPC還提供了足夠的性能儲備，以滿足因添加額外I/O組件而不斷增長的要求。C6930使項目能夠在很短時間內完成，Ramp將Beckhoff的CP2916多點觸摸控制面板連接至IPC，借助一個儀表板它們能夠一目了然地顯示生產數據和系統效率。
圖2 AM8000系列的OCT伺服電機承擔運輸和裝配任務，同時調節軌道壓層、牽拉控制和高度
借助Beckhoff的模擬和數字I/O組件，Ramp可以滿足有關數據采集和機器安全性的要求，I/O通道可多達16個，而外殼寬度為12?mm的高密度（HD）Ethercat終端需要的安裝空間很小。
“借助Ethercat I/O系統，我們需要的高速聯網和快速掃描都能實現，同時不必放棄靈活的網絡拓撲。”Ramp電氣工程負責人Matt Buchwald說道：“Core項目需要能夠在不到10?ms的時間內對生產變化做出靈活反應并調整控制輸出的高端控制技術。”此外還要能夠連接各種第三方現場設備，例如用于軌道運輸的以太網/IP組件、圖像處理硬件、自動張力控制和計量單元。
此外Ramp還在IP67保護形式中使用了許多Ethercat盒式模塊，“這樣我們就可以將現場輸入和輸出盡量放置在使用點附近，降低對電纜長度和拖鏈的普遍要求。”Buchwald解釋說，“通過Twinsafe I/O將所有安全系統集成在同一Ethercat網絡中進一步減少了布線和安裝工作。”
圖3 通過現場設備與Ethercat盒式模塊（圖中心）的連接，Ramp降低了對電纜長度和拖鏈的要求
驅動技術具有高度擴展性
Ramp在驅動技術中使用了Beckhoff的EL7211伺服電機端子，“僅24?mm寬的伺服電機端子大大減少了控制柜中的所需空間。”控制技術主管Stephen Gugeler解釋說，“EL7211使用成本較低的48?V電源，大大降低了伺服電機的空間和成本要求。”AS1020系列的步進電機由帶內置增量編碼器的步進電機模塊EP7041（50?VDC，5?A）控制，針對共振要求高的應用。
為了滿足更高的功率和負載要求，還使用了AX5000系列伺服放大器，用于高端位置控制、電子傳動、速度調節以及上級位置控制。通過一根電纜技術（OCT）連接的AM8000伺服電機，它們可以調節生產線上的運輸和裝載、軌道壓層、牽拉和高度調節。
基于PC的控制技術久經考驗
據Gugeler稱，關鍵數據與上一代基于PLC和PAC的系統的對比結果表明，相對以前供應商的設備，PLC的周期時間和控制系統成本分別減少了大約30%，Beckhoff的控制和通訊技術幫助Ramp提高了生產量，不斷超越客戶預期。
