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2022
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TwinCAT 助力提升定子預(yù)裝配效率
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基于 PC 的控制技術(shù)顯著優(yōu)化車用電機(jī)裝配流程
近年來，特種設(shè)備制造商 Sonplas 緊跟移動出行領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)的新趨勢，開始逐漸加強(qiáng)新能源電動汽車領(lǐng)域的市場開拓，大力研發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子裝配設(shè)備。在定子的預(yù)裝配方面，Sonplas 采用了倍?；?PC 的控制技術(shù)，充分利用 TwinCAT 縮短生產(chǎn)周期的優(yōu)勢，最大限度地提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)能。
Sonplas 有限公司總部位于下巴伐利亞行政區(qū)的 Staubring 市，專為乘用車和商用車行業(yè)領(lǐng)域的客戶開發(fā)各種專用設(shè)備。公司的產(chǎn)品范圍包括試驗(yàn)臺、下線檢測、定制化的加工和裝配設(shè)備以及全自動裝配生產(chǎn)線。Sonplas 自 1993 年成立以來，從未停止過產(chǎn)品的研發(fā)和更新?lián)Q代，產(chǎn)品范圍越來越廣：從最初專注于提供燃油噴射系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備，發(fā)展至今，公司將產(chǎn)品戰(zhàn)略重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到電動汽車和電力電子裝置以及動力電池制造和氫能技術(shù)領(lǐng)域。“作為一家創(chuàng)新型公司，我們必須要對未來的發(fā)展趨勢保持敏銳的洞察力，并將我們的專業(yè)技術(shù)知識運(yùn)用到這些領(lǐng)域中，緊跟時代發(fā)展潮流，方能立于不敗之地。”Sonplas 公司銷售工程師 Florian Klimmer 感慨道。
TwinCAT 和 EtherCAT 的高速度是關(guān)鍵
Sonplas 公司自 2014 年以來一直致力于開發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子裝配系統(tǒng)，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)自己正面臨一些全新的挑戰(zhàn)：“電動汽車領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展速度非?？?。我們必須根據(jù)越來越短的產(chǎn)品研發(fā)周期進(jìn)行調(diào)整，這意味著我們的設(shè)備必須具有相對應(yīng)的模塊化設(shè)計(jì)和高靈活性。”Florian Klimmer 解釋道。這也需要循環(huán)時間必須足夠短，提高了對控制技術(shù)在速度和靈活性方面的要求。因此，Sonplas 公司選擇了倍?；?PC 的控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)定子預(yù)裝配。設(shè)備完全由 TwinCAT 3 控制，所有工藝步驟都在一個旋轉(zhuǎn)分度臺上完成：定子導(dǎo)線預(yù)定位，完成卷繞后切斷，連接電纜端子并壓接。這樣，裝配線下一個工藝流程需要的導(dǎo)線就準(zhǔn)備好了。此設(shè)備可以應(yīng)用到諸如電動輔助裝置中電機(jī)定子的裝配生產(chǎn)中。
據(jù) Sonplas 公司軟件開發(fā)主管 Martin Amann 介紹，倍?；?PC 的控制技術(shù)的超高運(yùn)算速度是他們做出選擇時的主要考慮因素：“我們裝配設(shè)備的循環(huán)時間是 5.5 秒。除去旋轉(zhuǎn)分度臺的定位時間，留給我們處理各種工藝流程的時間僅有 4.5 秒，這就意味著我們需要短至 1 毫秒的 PLC 循環(huán)周期。”傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)完全由 TwinCAT 控制，甚至還通過 TwinSAFE 集成了安全功能。它與高速 EtherCAT 現(xiàn)場總線相結(jié)合，確保高效同步。
控制平臺使用的是集高性能與小體積優(yōu)點(diǎn)于一體的 C6032 超緊湊型工業(yè) PC?，F(xiàn)場級還使用了 EPP 系列 EtherCAT 端子盒，它們可以直接安裝在設(shè)備上。EtherCAT P 單電纜解決方案的使用簡化了集成工作，并顯著減少了安裝時間和布線工作量。“這也使得 EtherCAT 的高速通信可以直達(dá)傳感器，同時超采樣功能的使用使得信號的采樣頻率得到大幅度提高。”Martin Amann 在描述 EPP 系列為 Sonplas 帶來的優(yōu)勢時指出。伺服電機(jī)的驅(qū)動任務(wù)由 EL72xx 伺服電機(jī)端子模塊完成，該系列模塊的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)緊湊，可以大大節(jié)省占用控制柜內(nèi)的空間。裝配設(shè)備的控制程序全部都在 TwinCAT 3 中編程，自動生成 PLC 代碼：使用自主開發(fā)的工具鏈，借助 Automation Interface 將電氣設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)直接加載到相應(yīng)的框架中，生成設(shè)備專用的 TwinCAT 項(xiàng)目。
基于 PC 的控制器用作中央控制平臺
Sonplas 公司長期以來一直信賴倍?；?PC 的控制技術(shù)，將其工業(yè) PC 用作中央控制平臺，實(shí)現(xiàn)定子的預(yù)裝配：“基于 PC 的控制技術(shù)使得所有設(shè)備功能都在同一臺 PC 上同步運(yùn)行。PC 中甚至還集成了數(shù)據(jù)庫和視覺系統(tǒng)。我們不需要再額外購置任何用于測量技術(shù)、分析或下線檢測的子系統(tǒng)；所有功能的運(yùn)行都只需一個控制平臺和一個開發(fā)工具。”Florian Klimmer 在總結(jié)這些優(yōu)勢時興奮地說道。“除了將所有功能集成在同一個平臺上之外，TwinCAT 和 EtherCAT 的高性能對這一應(yīng)用項(xiàng)目的成功也起到了關(guān)鍵作用。”
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