昆山華恒焊接股份有限公司坐落在中國江蘇省昆山市。公司主營業(yè)務為開發(fā)、生產(chǎn)和銷售各種焊接設備。公司的產(chǎn)品范圍從管焊機、焊接專機、焊接電源一直延伸到智能機器人焊接解決方案和全自動焊接設備。隨著在有軌運輸車基礎上開發(fā)的新生產(chǎn)線的推出，華恒焊接為中國機械工程行業(yè)的全自動生產(chǎn)做出了重要的貢獻。

全自動化物流生產(chǎn)線由五個部分構成：軌道、作為運輸工具的RGV搬運小車、一個機器人工作站、分散控制系統(tǒng)和上位控制系統(tǒng)。

行車仍舊廣泛應用于中國機械工程行業(yè)中的廠內(nèi)運輸;然而，不斷增長的生產(chǎn)需求也提升了對生產(chǎn)自動化的要求。昆山華恒認識到了這一趨勢，并在2010年4月向市場投放了一款能夠自動更換站點的RGV(rail-guided vehicle)小車，它可以和機器人站點結合，構成一條靈活的生產(chǎn)線。三一臨港基地的結構件焊接車間就是使用這一生產(chǎn)線制造挖掘機挖斗和動臂。目前，二十幾條RGV物流生產(chǎn)線已經(jīng)在三一重機臨港產(chǎn)業(yè)園投入運行。

在控制方面，華恒公司全面應用了Beckhoff的自動化產(chǎn)品：整個工廠都配備了用于控制的面板型PC和嵌入式控制器和TwinCAT自動化軟件、用于系統(tǒng)通訊的I/O組件以及高動態(tài)伺服驅(qū)動器和電機。整個自動化物流生產(chǎn)線主要包括軌道、RGV搬運小車、一個機器人工作站、自動調(diào)度系統(tǒng)和上位控制系統(tǒng)。

RGV小車要盡量做到結構緊湊、較高的運送速度(達到20 m/min)、行走非常平穩(wěn)、以及定位精度高(<1mm)等，并能夠完全自動地進行上、下料。在生產(chǎn)過程中，控制層自動與MES系統(tǒng)連接并傳輸工件相關的信息。

CX5010嵌入式控制器：高性能，多接口

裝有TwinCAT NC PTP自動化軟件的CX5010系列嵌入式控制器負責實現(xiàn)RGV小車的所有控制功能。“我們之所以選擇CX5010系列嵌入式控制器，一方面是因為它性能高，另一方面是因為它的接口豐富、結構緊湊。另一個優(yōu)點是，Beckhoff總線端子模塊系統(tǒng)支持各種現(xiàn)場總線，例如CANopen和Profibus，因此能夠與我們的外圍設備兼容。”昆山華恒電氣焊接自動化組組長王威解釋道。除了硬件上的優(yōu)勢之外，TwinCAT軟件庫和強大的功能塊也給華恒的電氣開發(fā)工程師留下了深刻印象。“因為很多控制任務無法用標準的控制器實現(xiàn)，因此需要額外的編程工作，而TwinCAT軟件模塊的使用讓我們節(jié)約了大量的項目工程開發(fā)時間。”華恒的電氣工程師李芳如是說。

RGV小車在三一臨港生產(chǎn)基地的結構件焊接車間中用于全自動生產(chǎn)挖掘機挖斗和動臂

驅(qū)動技術：具有高動態(tài)性和高定位精度

針對運動控制，昆山華恒選用了Beckhoff的高性能AX5000伺服啟動器和AM3000伺服電機。該解決方案確保實現(xiàn)RGV小車在主、副軌上的精確定位、高速行走及Z軸的回轉(zhuǎn)，取代了傳統(tǒng)的定位模塊和NC控制器?！靶≤嚳勺杂蛇x擇要駛向的站點。其位置可在RGV中靈活設置，無需更改程序?！蓖跬忉屨f道。另外，RGV小車上還配置了一個PROFIBUS主站/從站端子模塊EL6731，該模塊下面帶2個條碼掃描頭，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(xiàn)滑動時也能準確安全地實現(xiàn)換軌。

嵌入式控制器和EtherCAT—RGV小車控制平臺的核心

生產(chǎn)線也通過一臺嵌入式控制器控制?？刂葡到y(tǒng)通過本地I/O獲取各個機器人焊接工位的請求信號、液壓夾具的執(zhí)行信號和料臺的工件“到位”信號;此外，它還要控制小車進行上、下料。CX5020嵌入式控制器構成控制平臺的核心。各工位和料臺的信號通過EtherCAT端子模塊獲取。每個工位處使用一個EtherCAT耦合器EK1100，它通過EtherCAT連接至CX5020?！斑x用EtherCAT作為通訊系統(tǒng)為我們帶來了很多好處：除了加快了信號捕獲速度外，還縮短了設備周期時間。此外，由于我們能夠采用標準的CAT5電纜布線，布線工作更加簡單，從而也顯著降低了安裝成本?！比A恒電氣工程師劉曉蘭說道?！按送?，由于RGV控制器和CX5020之間通過Beckhoff的CU8890 WLAN控制器實現(xiàn)無線通訊，生產(chǎn)線與生產(chǎn)線之間的信息交換變得更為方便了。”