倍福：助力工程機械智能化生產

本刊記者/宋慧欣

倍福：助力工程機械智能化生產

本刊記者/宋慧欣

倍福中國煙草行業經理、中國科技自動化聯盟技術顧問 蘇慧華

現代制造業，是指融合了互聯網、通信、計算機等信息化手段和現代管理思想與方法的制造服務業。目前，我國的制造業正處于向現代制造業轉型的初級階段。現代制造車間作為現代制造系統的子單元，只有現代制造車間轉型好了，才能保證現代制造業的更好轉型。在制造系統中，物料的運輸操作包括原材料、半成品和成品間的存儲和運輸。據報道，制造系統中的物料運輸操作的成本占制造總成本的20%～50%，因物料在運輸過程中并不增值，所以多年來人們一直在致力研究降低物料運輸成本的方法。

工欲善其事，必先利其器。物流系統的改善離不開物流設備的升級換代。其中，RGV（RailGuidedVehicle）和AGV（AutomatedGuidedVehicle）（以下簡稱小車）的引入，可以大幅度的降低這一成本。首先，小車不需要人工駕駛便可以完成物料的運輸操作，減少勞動人員的勞務費用；另外，作為運輸機械，小車可以實現全天候運行。根據編輯好的路線和車輛管理方案，不同的小車之間可以最大限度地協調配合，在有限的時間和空間內最大限度地提升工作效率和質量。同時小車還可以克服人力搬運所受的時間限制。這些都可以降低運輸費用，從而降低制造成本。

項目實施與應用

三一重工公司的挖掘機臨港產業園2010年11月開建，占地1500畝，2012年2月正式投入使用。該產業園年產挖掘機最高可達40000臺，產值約300億元，主要生產和銷售20噸-30噸級中型挖掘機，是目前全球最大的流水線挖掘機生產制造基地。而在該基地的現代化制造車間中，昆山華恒焊接公司作為配套設備提供商，為其一手打造了焊接及裝配加工生產線和物流控制系統，實現了動臂、挖斗、斗桿、上車架和下車架等幾大結構件的自動化生產。在該系統中，德國倍福自動化有限公司的自動化產品得到了全面應用，包括工控機，控制面板，TwinCAT軟件，PLC，運動控制，現場總線以及IO模塊，并采用了高端的無線通訊技術。整個項目成為倍福公司科技自動化戰略的一個典型成功實例。

項目創新性與難點問題

（1）創新性

昆山華恒應用倍福的自動化解決方案自主研發的直角換軌RGV運載小車，實現了小車的自動換軌。并依托EtherCAT總線及先進的無線通訊技術將RGV小車與機器人工作站結合打造出具有自主知識產權的柔性RGV物流生產線。

（2）難點問題

作為柔性物流生產線的主要搬運工具，直角換軌RGV小車要盡量做到結構緊湊、較高的運送速度（達到20m/min）、行走平穩、定位精度高（<1mm）等，對我們提出了很高的控制要求。

為此倍福選用了CX5010嵌入式控制器負責直角換軌RGV所需的所有控制功能。CX5010嵌入式控制器功能強大、接口豐富、結構緊湊，并且適合安裝在DIN導軌上的嵌入式控制器，跟傳統的PLC相比，可以節省大量的空間。另外，它支持各種現場總線擴展，例如CANopen和Profibus，因此能夠確保它與不同外圍設備之間有良好的兼容性。除了硬件上的優勢之外，TwinCAT軟件的易用性和強大的功能塊庫也節約了大量的項目工程開發時間。

為了達到定位精度要求以及基于節省空間的考慮，選用了倍福的高性能伺服驅動器AX5000和AM3000伺服電機。TwinCAT NC PTP用于控制驅動系統，實現RGV在主、副軌上的精確、高速行走及Z軸的回轉，取代了傳統的定位模塊和NC控制器。另外，RGV小車上還配置了一個Profibus主站模塊EL6731，該模塊下面帶2個ProfibusDP掃描頭用來讀取主、副軌上的條碼以確保在RGV小車的輪子和導軌之間出現滑動時也能準確安全地實現換軌。

項目效益分析

節省人力，顯著地提高了生產效率。以前動臂、斗桿、上車架等生產線上的大型工件的上、下料都是通過人工操作行車實現，需要的時間較長。應用了該柔性RGV生產線后，主控臺根據每個工位上的焊接機器人的請求來調度RGV小車自動進行自動化上、下料，完全不需要人工干預，顯著節省了人力和時間。另外，工件的上、下料，裝夾，焊接都是全自動進行，提高了工件的加工精度和質量。

無線通訊技術的使用可以很方便的融合到工廠現有的無線局域網中，減少了布線，節約了成本。RGV小車的自身控制系統與中央調度控制臺的主控之間，通過倍福的WLAN控制器CU8890來進行通訊，減少了布線，節約了空間，提高整個車間的美觀度。

該項目改變了工程機械行業傳統工廠的運輸方式和生產方式，極大地提高了工廠的自動化程度，很好地推動了“智能工廠”的發展。

精彩觀點

Q:倍福目前在“智能工廠”領域取得的業績？

A:倍福公司一直致力于“智能工廠”的推廣。倍福“智能工廠”的一個典型范例是廚具生產商Nobilia（柏麗廚具），他們每天能夠生產出2200個廚房家具。在所有層面都進行一致的、計算機集成的生產—早在1990年通過將生產鏈接到Oracle數據庫中—公司已經躋身于歐洲第一的位置，更值得一提的是，這是在德國這樣一個高工資標準的國家實現的。從“智能工廠”意義上來說，制造系統和IT系統的完美融合是柏麗廚具取得成功的關鍵。

Q:貴公司為用戶打造“智能工廠”的理念和特點？

A:“智能工廠”所包含的戰略理念是將標準的IT技術與其它技術領域相融合。倍福堅持這一理念已有25年歷史，一直堅持將標準的PC技術應用于機器控制。理論上，基于PC的控制系統具有足夠的靈活性，以實施集中和分布式控制結構。“智能工廠”將會更加強調通訊的普遍性，例如，通過分配其自身的一個IP地址給一個限位開關。自動化設備將必須可以直接訪問各元器件，以使得這一“物聯網”成為可能。基于PC的控制系統可為這一切提供面向未來的基本架構，特別是由于它能夠根據不斷變化的應用要求非常靈活地調整。

Q:對于開拓“智能工廠”領域貴公司將采取怎樣的發展策略？

A:為了能夠真正從全盤著眼來實現“智能工廠”，必須從以下三個方面著手：橫向集成需要通過價值網絡即超越各個公司的界限，垂直集成和網絡化的制造系統以及端到端的工程立體集成橫跨整個價值鏈。倍福將緊密同相關合作伙伴合作，共同推進“智能工廠”。我們的主要針對多品種、多工序的柔性生產項目。

Q:您對于“智能工廠”未來在中國的發展有何看法？

A:隨著制造業的升級，越來越多的生產企業都有實現“智能工廠“的愿景。再經過5~10年的發展”智能工廠“將會越來越多在制作型企業實現。“智能工廠“將提高自動化市場的技術含量，基于IT技術的相關工業產品將從中受益。