PC-based控制技術助力精密成型最重鋼板
來自瑞士的Haeusler 是全球大型金屬板材成型設備的領先企業之一。2020 年底，他們向中國最大的造船廠交付了一台 1245 噸的巨型矯直機。Haeusler介紹，這座工廠在全球同類工廠中規模最大，主要生產油輪船體。倍福PC-based控制技術確保將用於精確成型鋼結構件的巨大力量引導至正確的方向。
Haeusler 是一家專用工具機製造企業，成立於 1936 年，目前擁有員工約 120 名員工。公司自成立之初就著眼於各種工具機和生產線的研發設計，包括客戶特定的設計，這些工具機和生產線廣泛應用於金屬板材加工，以及風力發電機塔、管道、亞利安火箭、造船或發電設備和核反應堆保護外殼製造等應用。經過 18 個月的設計和施工，最新的 RI 4000 X 87 矯直機已交付給中國客戶。該公司擁有多家造船廠，可以生產油輪、貨輪、客輪以及快艇各種船隻。
擁有 80 多年豐富的矯直機經驗
Haeusler 的RI系列為利用其80 多年的豐富經驗開發客戶專用的矯直系統，可根據具體的技術規格，配備 5 個、7 個、9 個或 11 個矯直輥。包括最新的巨型成型系統，該系統高 12 米，重 1,245 噸，配備 5 個大型矯直輥，在成型過程中可以施加高達 19,000 噸的力。它能夠加工 120 毫米厚、4 米寬、12 米長且重達 45 噸的高強度鋼板（降伏強度為 1000 N/mm2）。Haeusler 認為，RI系列能夠加工巨型金屬板材，與傳統的矯直解決方案相比具有明顯的優勢。
這種巨型鋼板的加工與僅幾毫米厚的常見金屬板材的加工完全不能比較。在加工巨型鋼板時，更多是需要均勻對齊板材，有時在加工過程中會出現輕微的波浪紋，以便進行後續的加工。另一項任務是通過多次冷軋，使得板材中的應力均勻分佈。RI 系列在性能上具有很多優勢，如特殊的輥子單獨調整功能，可以高效矯直較薄和極厚的板材。矯直輥直接驅動裝置具有自動速度補償功能以及超載保護元件。
智能化工具機控制系統助力提升加工品質
Haeusler 介紹，RI 系列的另一個特點是採用智能化工具機控制系統。倍福PC-based控制技術讓用戶能夠在短時間內達到最佳加工效果。模組化元件透過高性能 EtherCAT 通訊系統進行分佈和組網，可以很好地滿足矯直機的特殊要求。Haeusler 公司電氣部副理 Patrick Stadler 解釋說道：「倍福的優勢在於產品組合的廣度，特別是PC-based控制技術和 EtherCAT 技術的良好開放性。這意味著，在需要時，我們可以輕鬆整合位置測量系統等協力廠商元件。更重要的是，工廠裡還安裝一台控制電腦，用於下游的測量應用，這樣就可以在矯直後進行品質檢查。使用 EtherCAT 橋接端子模組 EL6695 可以連接這兩台控制器，以最小的工作量實現即時數據通訊。我們還使用 ADS 在控制器之間透過 TCP/IP 傳輸過程參數，並將參數傳輸到我們自己開發的人機界面，我們也很欣賞該介面在這方面的開放性。」Patrick Stadler 還舉了另外一個例子，即用於測量拉直的鋼板平面度的高精度雷射器：「雷射器有一個 RS422 介面，可以輕鬆與 EL6021 串口端子模組和相應的 TwinCAT 功能庫整合於一體，無需進行費時費力的專案規劃。」
最新機台的整體控制透過兩台 C6920 控制櫃式工業 PC 實現。這些設備透過高效的 CP-Link 4 單電纜解決方案連接 CP2919（19 英寸螢幕）或 CP2924（24 英寸螢幕）控制台，它們內置在操作面板中，用作方便的多點觸控 HMI。控制軟體使用的是 TwinCAT PLC 液壓定位（TS5810）軟體庫。它構成整個軸線控制和協調巨大力量的基礎，Patrick Stadler 認為：「一個複雜的液壓系統由一個 8000 升的油箱供油，每分鐘可輸送 3500 升油。同時實現七根軸的液壓扭矩控制，扭矩高達 1000 萬 Nm。系統的供電電流高達 2500 A（滿負荷），其中大部分用於液壓系統。」Patrick Stadler 還看到了 TwinCAT OPC UA Server（TS6100）的另一個優勢：「有了 OPC UA 介面，終端用戶可以選擇將機台高效整合到工廠管理系統中。」
分佈在工廠內多個控制櫃中的 I/O 層包括 9 個 EtherCAT 耦合器 EK1100，9 個 EtherCAT 拓撲擴展模組 EK1122 和 150 多個 EtherCAT 端子模組，包括 36 個 EL1008 數位量輸入端子模組和 28 個EL2008、EL2024 或 EL2088 數位量輸出端子模組。還使用了 4 個 EL2535 2 通道脈寬電流電流端子模組。倍福提供的各種可用於採集模擬量值的端子模組也為 Haeusler 帶來了很多優勢。例如，EL3413-0001 電力測量端子模組，可測量高達600 V 的交流電，可用於直接整合功能特別強大的機器組件。此外還有 27 個 EL3152、EL3162 和 EL3255 EtherCAT 類比量輸入端子模組和 7 個 EL4032 和 EL4034 類比量輸出端子模組也可用於採集類比量值。其它使用的 I/O 端子模組有 EL5152 增量編碼器介面端子模組、EL6021（RS422/RS485）序列介面端子模組、EL6080 EtherCAT 記憶體端子模組和 EL6695 EtherCAT 橋接端子模組。