PC 控制技术实现

　　传统螺旋叶片成型过程的自动化

　　成立于 2015 年的 RoboHelix 公司推出了全球首款全自动机器人化叶片成型机，为螺旋叶片成型行业带来了革新。传统的液压叶片成型机使用的是与叶片物理参数相对应的模具。因此，传统工艺需要用到许多这种昂贵而笨重的模具，而且视模具的大小不同，模具制作和设置时间往往需要半小时到一小时。RoboHelix 公司创始人兼 CEO Hayel Smair 评论说道：“这种制造工艺自工业革命以来就一直存在。”公司的目标是将批量加工时间从几小时缩短到几分钟。公司拥有丰富的机器人技术背景，Smair 解释道：“我意识到螺旋叶片从扁平坯件变形时涉及到很多精确的运动，于是我采用了一个机器人化的系统来仿真这些运动。”

　　经过评估，我们选用了倍福的驱动产品实施新生产系统中的伺服轴。负责 RoboHelix 机器的电气设计、集成和编程的工程师 Budhaditya Majumdar 博士说道：“市场上很少有企业能够为我们提供集高精度、强大性能以及低成本等优点于一体的伺服电机。自从我们与倍福展开合作后，他们现在不仅可为我们提供运动控制产品和安全相关产品，而且还能提供 HMI 产品！”

　　AX5000 伺服驱动器可以精确控制 AM8000 伺服电机

　　基于 PC 的控制技术

　　可以轻松适应不同的机器型号

　　RoboHelix 机器系列有多种型号，PLC 程序的轻松移植是实现批量生产的关键。Budhaditya Majumdar 博士解释道：“我们不希望在齿轮比或螺杆的机电设计发生改变时都要修改程序。TwinCAT 和基于 PC 的控制结构让我们无需更改 PLC 代码即可调整驱动器、电机和机电参数。”

　　RoboHelix 机器使用的 CX5140 是一款搭载四核处理器的嵌入式控制器。程序运行基于根据螺旋线材料特性计算得出的表格。“我们以前使用的硬件计算表格需要花费 30 秒钟的时间。CX5140 中有一个处理器核专门用于 PLC 程序，它在几分之一秒内就能完成任务。另一个处理器核专门用于运动控制，剩余的处理器核由操作系统、TwinCAT Runtime 和 TwinCAT HMI Server 共享。”Majumdar 博士解释说道。

　　来自 RoboHelix 公司的业务拓展专员 Peter Fahim、电气和控制部门主管 Budhaditya Majumdar 博士及公司 CEO Hayel Smair 与倍福澳大利亚新南威尔士州办事处销售工程师殷博川（从左至右）

　　高动态驱动技术助力实现高速生产

　　RoboHelix 公司的第二代 RX250 机器需要 25,000 公斤的线性力。Hayel Smair 解释道：“我们想要基于伺服产品设计一个高精度、性能强大、处理速度快且高效的解决方案。传统的液压系统方案比较散乱，无法实现精确控制。”复杂精密的机器中集成了 8 根数控轴，倍福的单电缆技术不仅减少了驱动器和电机的布线工作，而且还缩短了电气装配时间。Majumdar 博士补充道：“我们以前的机器中使用的是一台脉冲型运动控制器。每个电机驱动器都有 4 个差分对用于运动控制，4 个差分用于将编码器反馈发送给 PLC，为 8 个电机设置线路需要花费很长时间。但有了单电缆技术后，只需简单点击，即可使用 AX5000 驱动器和 AM8000 伺服电机。”AS2023 步进电机与 EL7041 步进电机端子模块一起用于低扭矩电机。

　　RoboHelix 机器需要高精度的同步运动控制。用户生成的数据从一个基于云的 HelixNinja 软件下载到设备中。然后进一步处理这些信息，生成三维坐标，模拟从坯件制作到叶片的全部过程。电机根据这些坐标同步运行，以制作叶片。“在我们以前的机器上，同步运动是以牺牲性能和灵活性为代价的。”Budhaditya Majumdar 说道，“有了 TwinCAT NC Camming（TF5050）中的电子凸轮盘功能，就可以随时随地实现相对同步运动。一旦校准好电机和驱动器，尺寸和公差就不再是问题。”

　　便捷的机器操作和集成式机器安全

　　用户可能需要在设备的不同侧面操作机器。“机器的设计允许操作人员从机器的左侧或右侧插入坯件并取出叶片。对于操作人员来说，根据所需的叶片旋转方向，无论是顺时针还是逆时针旋转，在机器的两侧切换操作更加方便。”Hayel Smair 说道。“将 CP3916 多点触控控制面板安装在旋转臂上的好处是，操作人员能够近距离地操控触摸屏。”据 Budhaditya Majumdar 博士介绍，双侧操纵也适用于带急停按钮、直接安装在屏幕底部的按钮扩展件，因此操作人员可以在任何时候都能够安全操控。

　　RoboHelix RX250 可以比传统的制造工艺更快、更安全、更有效地完成叶片成型

　　RoboHelix 机器的操作界面基于倍福的 TwinCAT HMI 软件。CX5140 嵌入式控制器还安装了 TwinCAT HMI Server，CP3916 与它相连接，浏览器在 Kiosk 模式下运行。Majumdar 博士解释道：“以前我们使用的 HMI 自身是一个需要编程的计算设备。如今，使用纯无源面板可以减少很多工作量。此外，需要时也可以通过手机或联网 PC 的浏览器查看操作界面。”

　　关于德国倍福                                        

　　倍福（Beckhoff）公司总部位于德国威尔市。作为全球自动化技术的驱动者，倍福定义了自动化领域的许多国际标准。公司所生产的工业 PC、现场总线模块、驱动产品和TwinCAT自动化软件构成了一套完整的、相互兼容的控制系统，可为各个工控领域提供开放式自动化系统和完整的解决方案。倍福于1997年进入中国市场，致力于帮助制造企业提升竞争优势，加速转型升级。倍福在业内享有“创新引擎”的美誉，公司所倡导的PC控制技术具有良好的开放性，将IT技术、互联网和自动化技术完美融合，助力实现工业 4.0 和智能制造。凭借领先的技术优势和丰富的行业知识，倍福的创新产品和解决方案广泛应用于风力发电、半导体、光伏太阳能、电子制造、金属加工、包装机械、物流输送以及楼宇自控等众多领域。                                        

　　更多信息，请登录 Beckhoff 中文官方网站：www.beckhoff.com.cn