总部位于德国艾特菲尔德的 b+m surface systems 有限公司专业从事喷涂系统的整体规划与建造，涵盖工艺流程、输送系统及喷涂应用技术。该公司凭借其深厚的技术积淀，为客户提供高度契合实际应用需求的解决方案。其专为喷涂工艺优化的 T1 X6 与 T2 X6 系列六轴关节机器人便是最佳例证：通过采用倍福 EPX 系列 EtherCAT 端子盒等创新设计，该系列机器人不仅保持了卓越的喷涂性能，更显著提升了设备维护的便捷性。
这些喷涂系统主要应用于汽车工业、商用车辆及航空制造领域。b+m 公司应用技术总监 Bernd Käsmann 解释道：“对我们而言，完整的喷涂系统涵盖从毛坯件上料到喷涂成品验收的全流程。这包括从方案报价、详细工程设计到系统调试与投产运行的各个环节。我们的核心优势在于应用技术 — 通过高度垂直整合的模式，自主研发从雾化喷枪、机器人运动控制到定量供给技术乃至涂料输送系统的全套解决方案。”
应用技术的核心组件是搭载雾化喷枪的机器人系统，其中 T1 X6 与 T2 X6 系列喷涂机器人尤为突出。这两款现代六轴关节机器人采用空心腕部设计，可实现介质内部输送至雾化喷枪。较大规格的 T1 X6 主要应用于汽车塑料件喷涂系统，而结构更为紧凑的 T2 X6 则特别适合用于因工艺因素导致喷涂区域受限或安装位置空间不足的场景。据 Bernd Käsmann 介绍，整套机器人方案严格遵循喷涂领域特殊需求。在危险区域使用时必须遵守 ATEX 等各种防爆要求，为满足这些要求，机器人采用了正压外壳（Ex p）。
01
本质安全信号
无缝集成至控制系统新型 X6 列机器人搭配倍福 EP/EPX 系列 IP67 级 I/O 端子盒，为开发者与用户带来双重优势。Bernd Käsmann 解释道：“旧款机器人的布线系统未明确定义，我们必须从项目一开始就精准规划所有需要从机器人引出的介质管道、软管或线缆。”
通过将 EP /EPX 系列 EtherCAT 端子盒直接集成于机器人内部，这项工作得以大幅简化。这与整体设计理念高度契合，X6 系列的显著特征正是便捷维护性与高系统可用性。最显著的节省体现在从机器人引至应用柜的线缆数量减少，这为管线包节省了可观的空间。此外还有简化的集中式安装布局以及便于维护的整体设计。
—— Bernd Käsmann
在喷涂机器人中采用 EPX 端子盒的初衷，是要在有限的安装空间内实现集成有本质安全功能的的 IP67 级 I/O 层，以 T2 X6 喷涂机器人为例，该方案通过集成 4 个 EtherCAT 总线耦合器端子盒 EPX1058（8 通道数字量输入）及根据配置需求搭配 1 个或多个 EPX3158 端子盒（8 通道模拟量输入）来实现。这两款 I/O 端子盒均支持将来自防爆区 0/20 区及 1/21 区的本质安全型现场设备直接接入系统。
来自倍福流程工业部门的 Andres Oetken 阐释了 EPX 端子盒的研发历程：“倍福早在数年前就已萌生采用 IP67 级 I/O 端子盒集成本质安全信号的技术构想，而首个落地项目正是与 b+m 一起开展的机器人控制系统研发项目。”
据 Bernd Käsmann 介绍，此次研发契机源于 X6 系列机器人内部组件的优化需求，而这些优化改进都是基于上一代产品所收集到的客户反馈意见。此外，以往依靠独立布线采集数字量及模拟量信号的方式将转变为完全通过 EtherCAT 总线进行集成，从而显著节省材料与空间：“其中一项重要改进是将机器人内所有阀门的控制都升级为基于 EtherCAT 的控制系统，同时机器人工艺臂内多达 40 个工艺传感器也完成同等升级。这些传感器主要是数字传感器，包括位置编码器、旋转编码器，以及油漆泵上下游压力传感器。此前，所有这些传感器都需通过独立电缆连接，线缆沿机器人外部敷设，直至引出防爆区接入应用柜，导致管线包直径异常庞大。若按设计截面要求，所有线路及介质/输气管路需配备两个管线包。而支持 EtherCAT 的传感器显著减少了布线工作，成功避免了此类情况的发生。
02
针对 I/O 与连接技术的特殊要求
由于该系列机器人获准用于防爆区 1 区，并具备本质安全特性，因此需要采用适用于此类应用的 EtherCAT I/O 解决方案。若采用 ELX 系列 IP20 级 EtherCAT 端子模块，则需在机器人内部额外加装 IP54 防护外壳。Bernd Käsmann 解释道：“作为正压防爆系统，机器人原本需要对 I/O 壳体进行主动空气净化操作，但这一要求与 IP54 防护等级标准难以协调共存。而采用 ELX 系列 EtherCAT 总线耦合器端子盒后，我们成功化解了这一矛盾。”
确保信号采集可靠性的技术难点在于找到一种抗扭转、带屏蔽功能且纤细的电缆，以适应机器人内部安装需求。此外，所需的八个 M12 连接器必须与电缆实现防水连接。倍福针对这一需求，研发处一套极具创新的解决方案：采用单股线缆单独注塑成型工艺连接到 M12 连接器上。这种定制化线束注塑成型技术打造出特别节省空间的 IP65/IP67 级传感器电缆，与系统紧凑的结构完美契合。Bernd Käsmann 证实道：“与倍福共同研发的解决方案旨在将八个通道集成在一根电缆中，以节约安装空间。其它重要考量包括 EMC 屏蔽、双绞线设计、最小化线径、确保 IP 防护的注塑接头、传感器接线板，以及可实现快速布线的双侧装配结构。”无需拆解机器人即可便捷检修，以及提供全规格配置和长度的电缆供应也同样至关重要。目前尚无其他供应商能完整实现所有这些技术要求。
03
基于 PC 的控制技术的多样性与灵活性优势
开放性、可扩展性及组件多样性是倍福基于 PC 和 EtherCAT 的控制技术的核心特点。除 EPX 系列端子盒外，该机器人还采用了 EP 系列 EtherCAT 总线耦合器端子盒，例如用于采集数字量信号的 8 通道 EP2338-1002 模块，以及用于控制喷枪阀和评估高速旋转雾化喷枪转速的 1 通道 EP5151-0002 编码器接口端子盒。Bernd Käsmann 同时证实了丰富的 I/O 产品线的优势，包括应用柜中使用的 EL 系列 EtherCAT 端子模块与 TwinSAFE 安全端子模块：“b+m 公司的所有应用领域都能受益于丰富的 I/O 种类和通信优势，无论是第三方组件的简单集成，还是用于直接集成本质安全信号的组件，都无需像传统解决方案那样单独采用昂贵且安装复杂的安全栅。”
这些重要因素解释了为何自 1996 年以来，b+m 公司始终选择采用倍福基于 PC 的控制技术。据 Bernd Käsmann 透露，当时的关键考量在于能够运用 TwinCAT 软件 这一功能强且灵活的控制技术：“我们公司极具灵活性，致力于开发定制化喷涂系统，而倍福丰富多元的产品组合恰好为这一需求提供了匹配的灵活性支撑。EtherCAT 因其高市场渗透率、卓越性能及对其它现场总线的开放性，同样成为重要因素。总体而言，在使用倍福系统的应用方案中，自动化性能瓶颈已不复存在。”
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、I/O 和现场总线组件、驱动技术、自动化软件、无控制柜解决方案以及工业图像解决方案既可作为独立的组件使用，也可将它们集成到一个完整的控制系统中，适用于各个行业领域。经过40多年的发展和努力，倍福已在世界各地设立40家分支机构，加上全球的合作伙伴，业务遍及75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350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半导体、光伏太阳能、风力发电、锂电池制造、电子制造、汽车制造、机器人、数控机床、包装机械、烟草机械、塑料加工、物流输送、流程工业以及智能建筑等众多领域。
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。
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