凯乐（Keller）测量技术有限公司是专业开发和制造各种压力传感器的瑞士制造商，公司产品种类齐全，可满足各种生产过程复杂的应用需求。他们最近完成的一个用于预制配件的隔离膜片压印机项目很好地说明了倍福的开放式控制技术（可以从一个简单的桌面装置优化扩展为大型生产设备）如何实现要求严苛的生产过程的自动化。

　　开放式、可扩展的控制技术

　　可靠实现生产过程自动化

　　瑞士凯乐测量技术有限公司总部位于温特图尔，由物理学毕业生兼集成硅测量单元的发明者 Hannes W. Keller 于 1974 年创立，是欧洲领先的隔离压力传感器和变送器制造商。扩散硅压阻式压力传感器精度非常高，适用于 5 mbar...2000 bar 的压力范围。凯乐除了生产 500 多种标准产品之外，还可以为客户开发定制专属解决方案。凯乐拥有超过 35 个高度专业化的生产基地，既可批量生产工业传感器，也可以使用最新的自动化制造工艺小批量生产客户定制产品。压力传感器产品用途广泛，可应用于地下水水位监测、飞机座舱压力控制、油气两用车油气自动转换，以及实验室等诸多领域。

　　安全功能也通过 TwinSAFE 端子模块（右上）直接集成到 I/O 系统中。

　　传感器隔离膜片的压印是一个重要的工艺步骤

　　压印是传感器隔离膜片生产过程中一个不可或缺的的中间加工步骤，凯乐公司项目经理 Florian Wernli 解释道：“我们的大部分压力传感器都封装在充油不锈钢外壳中。隔离膜片对于通过油将周围介质的压力传输至传感器内的测量芯片中来说至关重要。”这就需要通过一台性能强大的自动压印机将隔离膜片压印成特殊的形状。凯乐公司开发与生产装备部 Bruno Thalmann 补充道：“在经过泄漏检测、用压缩空气清洁和热平衡处理后，我们在同一工艺步骤中使用氢传感器在高压条件下进行压印并进行确定性泄漏试验。随后使用图像处理和人工智能进行误差检测。”压印机的核心部分是一台 KUKA 机器人，它用作拾放单元，将坯件送至加工位置，并将已完成的工件分成合格品（OK）和不合格品（NOK）两个部分。

　　要三个人工工位的生产过程的自动化升级，以提高产品质量和产量。”Florian Wernli 证实道：“一方面，全自动生产过程速度更快，每个工件生产所需的时间仅为 15 秒，另一方面，工人每天只需要工作一班，夜间系统可以继续全自动生产，这样不仅减轻了工人的夜班压力，而且还能显著提升生产效率。”

　　开放式和模块化控制技术优势显著

　　凯乐自 2018 年起一直采用倍福基于 PC 的控制技术。Bruno Thalmann 看到了开放式控制系统编程简单和支持的接口多样化的优势。基于 PC 的控制技术还具有高可扩展性，可以轻松调整系统的复杂性或所需的模块化程度，无论是集中式架构，还是分布式架构，都可以实现。倍福的 TwinCAT 3 是一个现代化的、面向对象、并集成到 Visual Studio® 中的软件平台，与 TwinCAT HMI 一起提供强大的可视化功能，这些功能也可以通过平板电脑操作。凯乐除了配备具有高算力的 C6920 控制柜式工业 PC 之外，还使用了倍福的其它很多重要解决方案，包括采用单电缆技术（OCT）的紧凑型驱动产品、EtherCAT P 和 CP-Link 4 单电缆解决方案、TwinSAFE 系统集成式安全技术，以及轻松集成具备 EtherCAT 功能的第三方组件，如视觉系统、流量控制器、阀岛和电动夹爪。

　　Florian Wernli 指出，系统开放性优势的一个具体例子就是简单集成机器人：“通过使用 EL6695 EtherCAT 桥接端子模块和 TwinCAT Robotics mxAutomation 集成机器人后，就可以通过简单的配置实现拾放功能，而无需使用专用的机器人专业知识。在实际应用中，我们通过基于 PC 的控制技术全面控制机器人，这对我们来说是一个非常完美的解决方案。”

　　自动化解决方案的硬件核心除了 C6920 之外，还包括通过 CP-Link 4 连接、配备 21.5 英寸显示屏和按钮扩展件的 CP3921 多点触控控制面板。据 Florian Wernli 称，这为设备终端用户提供了一个操作方便、高颜值的控制单元：“对我们来说，外观设计是整个设备方案中一个极为重要的元素。此外，高分辨率显示器也是方便我们访问检测系统的必要条件。在此设备的设计中，远程控制面板安装在支撑臂上，方便从各个角度全方位灵活操作。”

　　结构紧凑、安装灵活的驱动和 I/O 产品

　　由于全自动压印机只加工小型工件，倍福的紧凑型驱动产品实际上就是为这类应用而设计的。在这个应用中，凯乐共使用了 11 个 EL7211 和 2 个 EL7221 伺服电机端子模块、11 个带 ZB8110 外部制动电阻的 EL9576 制动斩波器端子模块，以及 15 个 AM8100 系列伺服电机。入口系统的附加运动通过三个 AX5203 伺服驱动器和 AM803x 伺服电机实现。

　　Florian Wernli 认为，EtherCAT 在数据通信方面也有很大的优势：“我们一直支持 EtherCAT 标准，我们可以使用倍福及第三方供应商提供的各种组件。另一个好处是，例如，在集成其它总线系统时，我们可以从多样化的诊断功能和开放性中获益。”他认为另一个重要的方面是可以通过各种选项减少布线工作：“我们不再需要铺设每一根电缆，这对我们来说是一个真正意义上的额外收获。除了 CP-Link 4 和 OCT 之外，EtherCAT P 也为我们提供了额外的优化潜力。在 I/O 方面，我们一直采用 EtherCAT P，即对于全自动压印机，我们采用的是 EPP 系列 I/O 端子盒。”具体来说，这些 EPP 系列 I/O 端子盒包括 1 个 EPP1004 4 通道数字量输入端子盒，5 个 EPP1018 8 通道数字量输入端子盒、9 个 EPP1809 和 2 个 EPP1816 16 通道数字量输入端子盒，以及 2 个 EPP3184 4 通道模拟量输入端子盒。

　　Bruno Thalmann 也确认了 EtherCAT P 为他们带来的实实在在的好处：

　　EtherCAT P 显著简化了我们的安装和维护工作。例如，如果其中一个传感器出现故障，只需简单地将该传感器的线缆从插座上拔下即可。在更换好设备后，只需将电缆再次插上，系统就可以再次使用了。

　　关于德国倍福

　　倍福（Beckhoff）是一家专注于自动化新技术的德资企业，创立于 1980 年，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标准，是国际标准的制定者和推动者。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。经过 40 年的发展和努力，倍福已在世界各地设立 30 多家分支机构，加上全球的合作伙伴，业务遍及 70 多个国家和地区。

　　倍福于 1997 年进入中国市场，中国区总部落户于上海市北高新产业园区，现有员工 300 人，办事处遍及国内 30 座大中城市。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、印刷机械、塑料加工、轮胎加工、木材加工、玻璃机械、物流输送以及楼宇自动化等众多领域。

　　公司倾力推广的 EtherCAT 实时工业以太网于 2014 年成为中国国家推荐性标准，并已入编工信部的《国家智能制造标准体系建设指南》。作为一家技术驱动型公司，倍福一直注重在技术上寻求突破创新，在业内享有“创新引擎”的美誉。倍福基于 PC 的控制技术具有良好的开放性，它支持所有主流的工业通信协议，将 IT 技术、互联网和自动化技术完美融合在一起，为实现工业 4.0 和智能制造奠定了坚实的技术基础。

　　更多新闻请浏览： https://www.beckhoff.com.cn