Aixcon PowerSystems 因專注于電力電子設備的控制技術而著稱。自 1994 年公司成立以來,Aixcon 的工程師便不斷地為金屬加工應用中的焊接廠和半導體工業中的微波設備開發高性能的電源單元。除了開發和生產電力電子設備外,Aixcon 還會制造完整的系統,例如用于復合管的縱縫焊接系統。
總部位于德國 Stolberg 的 Aixcon 從一開始便一直使用 Beckhoff 的自動化技術。 起初,帶 S2000 軟件的基于 DOS 的防護等級為 IP 65 的面板型 PC 與作為現場總線系統的 Beckhoff Lightbus 一起使用。 經過多年的不斷創新,這些舊系統早已被現代的 C69xx 系列工業控制柜 PC、用于操作員界面的帶 CP-Link 3 的控制面板和用作 PLC 和運動控制軟件平臺的 TwinCAT 取代。 EtherCAT 集成了包括 I/O 和伺服驅動在內的所有自動化組件,用作全系統的現場總線。
用于鈦型材控制加熱的電源
Aixcon 目前正在繼續研發和生產用于“熱拉伸機”的電源系統,這在每個方面都是一個挑戰。熱拉伸機是一種通過熱量來加工及成形鈦型材的設備,其不會損害鈦型材的材料特性。為此,首先把型材固定在熱拉伸機上,然后基于準確定義的溫度曲線加熱,成形(轉動和拉伸),最后冷卻。在加工和成形過程中必須遵循技術參數;否則,鈦的特性,比如強度、厚度和延展性會被削弱。
“大量可用的 I/O 接口使得 Beckhoff 控制系統具有真正的開放性。令我們的最終用戶感到高興是,這使得我們能夠開發出獨立于平臺和供應商的控制系統,”Aixcon的總經理 Karl Swiontek 在與 Beckhoff 萊茵-魯爾分公司的經理 Ralf Stachelhaus 的一次訪談中說。
基于確定的溫度曲線,電能用于在熱拉伸機中加熱材料。在 60 秒內將長度大約為 4 m、橫截面大約為 50 cm2 的鈦型材加熱到 620 °C 需要大約 17,320 A 的電流。Aixcon 的任務就是開發和生產此類強大的電源?!半娫磫卧钡娜萘孔屓擞∠笊羁蹋喝齻€控制柜面板能夠提供總共為 30,000 A 的電流。每個面板有 10 個電源單元,每個電源單元都有自己的控制器和用于三支每支 333 A 的功率晶體管的 整流器。系統使用 480 V/400 A 三相電源。
創新的自動化和操作理念
該設備的自動化和操作性能規范要求比較嚴格:
– 配方(電流曲線)的開發、參數化和存檔在一個數據庫中
– 實際處理數據(質量驗證)的存檔
– 用于電流控制器的設定值生成
– 設定值從 PLC 到控制器的實時傳輸
– 過程的快速在線可視化
– 獨立于平臺的過程和生產數據可視化,用于 iPad 和 iPhone
基于下列組件,這些要求通過創新的自動化和操作理念得以解決和實現:
– 數據庫服務器
– C6920 工業 PC 上的 TwinCAT PLC
– 用于傳輸設定值和保持過程數據的 EtherCAT 和 EtherCAT I/O 端子模塊
– 帶 CP-Link 3 的 CP6202 面板型 PC,用于在機械上在線過程信息的可視化
– 用于數據庫服務器和 TwinCAT PLC 服務器的網絡服務器
– 使用 Java Script 創建的基于網絡、獨立于平臺的可視化技術
整個設備的操作都是基于網絡的。這就意味著設備是完全獨立于平臺的,其可選擇通過 Windows PC、Linux、Apple、iPad 或 iPhone運行。
整個過程的在線可視化通過帶 CP-Link 3 的 Beckhoff控制面板直接在設備中進行。
高性能的 PC 控制技術、創新的可視化技術
TwinCAT PLC 基于存儲在數據庫服務器中的配方生成過程設定值。EtherCAT 用于將數值傳輸給 Aixcon 控制器板及記錄與系統控制和監測相關的信號、溫度和狀態。每個面板都具有一個 EtherCAT I/O 工作站。整個過程的在線可視化通過 CP-Link 3 客戶端直接在設備中進行。該技術使用抗干擾、易于安裝和符合成本效益的以太網電纜取代了之前通過 DVI 進行的圖像傳輸。此外,這種技術還提供了許多可選功能。例如,可連接高達九個具有不同分辨率、顯示器尺寸和大小的客戶端。在熱拉伸機上使用 CP-Link 3 技術,在大型機械的另外一端可安裝另一個用于特殊診斷用途的面板。電流和溫度曲線、型材類型等配方可在數據庫服務器上進行管理。數據庫服務器也可進行相關過程和生產數據的存檔和處理。整個設備的操作都是基于網絡的。這就意味著設備是完全獨立于平臺的,其能夠通過 Windows PC、Linux、Apple、iPad 或 iPhone 運行。
數據庫和 TwinCAT PLC 構成過程控制系統的核心部分同可視化一樣,該通信技術也基于 Java Script。用于此用途的組件為單獨的網絡服務器和腳本 DLL。至于 TwinCAT PLC,組件則為集成在Windows 中的互聯網信息服務器(IIS)和用于訪問 TwinCAT PLC 變量的ADS 腳本 DLL。
主要的操作面板為啟用 Windows 的 CP6202 面板型 PC,其直接安裝在設備中。目前,所有的瀏覽器都支持 Java,這就意味著不需要其它的軟件,集成在操作系統中的瀏覽器可作為可視化框架。操作終端通過CP-Link 3 和以太網直接與TwinCAT PLC 相連,主要用于過程數據的快速在線可視化。此外,經授權的操作員可訪問數據庫和配方。與質量相關的數據可被存檔且診斷數據可通過數據庫服務器進行訪問。
移動設備,例如 iPad、iPhone 或遠程客戶端 PC 可通過因特網經 VPN進行路由。它們可通過 Java Script 直接訪問數據庫計算機的網絡服務器以顯示所需要的數據。與系統控制技術訪問數據庫的方法一樣,反向路由也可供使用:例如,生產經理不僅可以查看存儲在數據庫中的生產數據,還可以在諸如 iPad 等設備上可視化電流、溫度或診斷設備數據等當前的過程值。
效率增加提高了節能潛力
“我們開發的電源在性能、可控性和能源效率方面設立了新標準,”Aixcon 的總經理 Karl Swiontek 說?!袄?,過去使用的單相 AC 電源只有大約 60% 的效能。我們能夠將效能提高到讓人驚嘆的 98%。這不僅有利于環境,而且還帶來了實際的節能潛力。多年來,Beckhoff 基于 PC 的控制技術一直在幫助我們實現具有許多個性化需求的項目。高性能的控制器和高速的 EtherCAT 使得我們能夠開發和實施最優化的控制和過程工程。大量可用的 I/O 接口使得 Beckhoff 控制系統具有真正的開放性。令我們的最終用戶感到高興是,這使得我們能夠開發出獨立于平臺和供應商的控制系統?!?/FONT>