通快集團(tuán)：工業(yè) PC 和 EtherCAT 技術(shù)幫助提升 3D 激光切割系統(tǒng)性能

作為 3D 激光加工技術(shù)的先驅(qū)，通快（Trumpf）公司除了提供光束光源和光束傳輸組件之外，還提供各類激光切割機及成套系統(tǒng)解決方案。通快公司先進(jìn)的 TruLaser Cell 系列 3D 激光切割機采用了倍福工業(yè) PC 技術(shù)和 EtherCAT I/O 組件。他們的新一代 TruLaser Cell 8030 結(jié)合了 3D 激光切割的最大加工可靠性和生產(chǎn)效率。

升級版 TruLaser Cell 8030 專為汽車行業(yè)設(shè)計，可以根據(jù)具體需求靈活配置。用戶可以在用于切削門環(huán)和完整側(cè)部的大尺寸型號或者用于生產(chǎn)白車身的各個單件和部分區(qū)域加工小尺寸型號之間進(jìn)行選擇。高速旋轉(zhuǎn)加工臺的旋轉(zhuǎn)時間縮短了 20%，僅為 1.8 秒，最大限度地減少了非生產(chǎn)時間，同時使得每個部件的整體性能均得以提升。與前代型號相比，TruLaser Cell 8030 切割熱成型車輛橫梁的機床動態(tài)性能提高了約 10％，非生產(chǎn)性時間減少了 10％，沖切廢屑控制速度加快了 30％。

靈活的設(shè)備和控制系統(tǒng)不可或缺

TruLaser Cell 8030 可以以極高的靈活性，經(jīng)濟(jì)高效地加工大型零件。NC 編程可以靈活實現(xiàn)各種零件幾何形狀，后期也可以使用不同的激光加工工具進(jìn)行修改，以滿足新的應(yīng)用需求。我們在選擇自動化技術(shù)合作伙伴時也非常注重是否能夠提供高靈活性，正如位于美國密歇根州普利茅斯鎮(zhèn)的通快公司服務(wù)質(zhì)量保證經(jīng)理、前 TruLaser Cell 8030 項目經(jīng)理 Thomas Brauchle 所解釋的：“我們選擇倍福作為我們的合作伙伴，他們不僅為我們提供了最先進(jìn)的自動化技術(shù)，而且還能夠靈活滿足激光加工系統(tǒng)的特殊要求。他們的自動化產(chǎn)品種類非常豐富，幾乎涵蓋了我們所需的所有控制產(chǎn)品。只有在極個別情況下，他們的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品不能滿足我們的需求，但他們很快就會開發(fā)出合適的定制產(chǎn)品和解決方案?！?/p>

我們決定選擇倍福技術(shù)的另一個關(guān)鍵因素就是他們底層使用的 EtherCAT 通信系統(tǒng)。Thomas Brauchle 證實了這一點：“我們的所有 TruLaser Cell 激光切割機都配備了 EtherCAT，它為模塊化控制柜設(shè)備提供了一個優(yōu)化的現(xiàn)場總線系統(tǒng)。這讓我們能夠以一種理想的方式實現(xiàn)緊湊的模塊化控制柜方案，即在一個模塊中只有少數(shù) I/O 信號與安全信號相結(jié)合。EtherCAT 耦合器 EK1914 可以很好地滿足這些需求。它結(jié)合了 EtherCAT 耦合器 EK1100 與數(shù)字量標(biāo)準(zhǔn)及安全 I/O 的功能，設(shè)計非常緊湊，并可根據(jù)需要添加其它 EtherCAT 端子模塊進(jìn)行擴展。與其它現(xiàn)場總線系統(tǒng)相比，倍福的 EtherCAT I/O 系統(tǒng)幫助我們顯著減少了控制柜中的空間需求?！盩ruLaser Cell 激光切割機的另一個與眾不同之處在于它擁有 EtherCAT 的高性能，它既可以控制高動態(tài)的激光光軸，同時還能以足夠快的速度為伺服放大器提供設(shè)定值。

EtherCAT 為 TruLaser Cell 提供了許多基本功能，Thomas Brauchle 補充說道：“可用的帶寬完全滿足激光加工系統(tǒng)的需求，讓我們能夠利用 EtherCAT 實現(xiàn)所有安裝技術(shù)，無需使用任何折衷方案。此外，EtherCAT 還是全球廣泛使用的通信標(biāo)準(zhǔn)。五軸激光加工機床的一項基本功能是傳輸信號給回轉(zhuǎn)軸，我們與一家供應(yīng)商針對 EtherCAT 通信共同開發(fā)了一款無磨損的非接觸式系統(tǒng)?！?/p>

Thomas Brauchle 還非常看重 EtherCAT 提供的各種診斷功能，可用于定位故障點。例如，我們對一個案例進(jìn)行了分析，一名維修技術(shù)人員遠(yuǎn)程識別到電源電纜出現(xiàn)故障：“機床用戶收到備件并進(jìn)行更換，系統(tǒng)重啟后，運行一切正常，客戶對我們的服務(wù)非常滿意?！币恍┫到y(tǒng)也需要使用節(jié)省空間的控制組件來減少占地面積。而倍福提供的完整的控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的技術(shù)，其靈活性、可靠性以及生產(chǎn)效率都很高，同時還還具有經(jīng)濟(jì)性和高效性的特點，為實現(xiàn)上述目標(biāo)提供了保障。

對機床 HMI 提出高要求

據(jù) Thomas Brauchle 介紹，通快的機床控制面板有極高的要求，因此他們最終決定使用倍福的定制化控制面板：“一方面，HMI 必須統(tǒng)一適用于各種機床工藝。另一方面，必須滿足我們對人體工程學(xué)和設(shè)計的高要求，只有通過定制設(shè)計的控制面板才能實現(xiàn)上述需求。而倍福在設(shè)計方面就具有很高的靈活性，這可以為我們帶來巨大優(yōu)勢。例如，我們可以指定集成式按鈕供應(yīng)商。我們也可以很快收到一臺功能完整的樣機，供我們自己測試使用。‘開放式架構(gòu)’允許定制設(shè)計操作面板，能夠?qū)⑿碌牟僮髅姘逶O(shè)計整合到現(xiàn)有的機床系列中?！?/p>

C6930 控制柜式工業(yè) PC 帶 2 個固態(tài)硬盤和 C9900-U330 電池組，用作 TruLaser Cell 8030 的主控 PC。據(jù) Thomas Brauchle 介紹，通快有很多個選擇標(biāo)準(zhǔn)，并將工業(yè) PC 和控制面板作為一個整體綜合考慮，倍福的工業(yè) PC 不僅性能高，而且可以靈活安裝在各種不同的機床上，這也是我們選用倍福技術(shù)的一個決定性的因素。而通過倍福的 CP-Link 4 單電纜解決方案可以將控制面板放置在任何所需位置，這是促成我們選擇倍福的另一個因素。

系統(tǒng)具有開放性和一致性

鑒于通快的很多 OEM 客戶需要將激光光源整合到生產(chǎn)線上，因此必須考慮使用多樣化的現(xiàn)場總線系統(tǒng)。Thomas Brauchle 認(rèn)為，倍福為他們提供了非常合適的解決方案，因為基于 PC 的開放式控制系統(tǒng)的設(shè)計允許它與各種不同的現(xiàn)場總線控制器相結(jié)合，讓機床能夠靈活地適應(yīng)各種生產(chǎn)環(huán)境。例如，PROFINET RT 可以通過 EL6631 控制器/設(shè)備端子模塊以及 EtherNet/IP（EL6652）、DeviceNet（EL6752）或 PROFIBUS（EL6731）連接。

TruLaser Cell 激光切割機及其它激光加工設(shè)備還配備了其它 EtherCAT I/O 組件，包括各種標(biāo)準(zhǔn) I/O 端子模塊，比如采用高密度設(shè)計的緊湊型 EK1818 和 EK1914 EtherCAT 耦合器、用于連接各種傳感器（溫度、壓力、液位）的 IO-Link 端子盒（IP67 防護(hù)等級）以及 24 V EtherCAT 配電端子盒 EP9214。各種 TwinSAFE 端子模塊和端子盒中也整合了安全技術(shù)，確保設(shè)備和人員的安全。邏輯連接控制通過 EL6910 TwinSAFE 邏輯端子模塊實現(xiàn)。Thomas Brauchle 補充道：“TwinSAFE 用軟件功能取代了很多機電元件，顯著減少了傳統(tǒng)元件數(shù)量，同時也減少了所需的布線數(shù)量。所有的非驅(qū)動安全功能都通過 TwinSAFE Editor 實現(xiàn)，我們真正看重的是它的圖形化邏輯鏈路概述。顯示和隱藏安全功能的能力對于帶擴展功能的標(biāo)準(zhǔn)機床來說至關(guān)重要?！?/p>

通過倍福提供的定制化控制面板（左）可以方便地操作 TruLaser Cell 8030 激光切割機