《電子技術應用》
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Beckhoff 現場總線模塊在寶馬生產線上的應用
摘要: 防護等級為IP67的緊湊型現場總線模塊堅固而且防水,可以直接安裝在機器上,不需要控制柜或端子盒。由于它們又輕又小,所以非常適合用于空間緊湊的項目或有移動I/O接口的機器人手臂上。現場總線盒模塊安裝在Kuka機器人上,這個機器人用來安裝寶馬5系列玻璃電動天窗的密封條。
Abstract:
Key words :

防護等級為IP 67的緊湊型現場總線模塊堅固而且防水,可以直接安裝在機器上,不需要控制柜或端子盒。由于它們又輕又小,所以非常適合用于空間緊湊的項目或有移動I/O接口的機器人手臂上。
現場總線盒模塊安裝在Kuka機器人上,這個機器人用來安裝寶馬5系列玻璃電動天窗的密封條。過去,這項工作必須人工完成,但是,現在機器人可以高質量地完成這項工作。密封條在恒定的力量下精確地被安裝,為玻璃滑動天窗提供精密可靠的密封條件,以減少風的噪聲。
  
專利產品知多少
通常,聽起來簡單的項目卻要求盡善盡美的產品,以及有效的貫徹實施。作為努力的成果,寶馬工程師們對自己的專利技術非常自豪。在車身噴漆完成后,第一道工序是:車頂的邊緣切口用遠紅外燈加熱到22 °C(最適合安裝密封條的溫度),然后機械手移動到車頂邊緣切口安裝密封條。
在這套系統中,極為重要的部件為一個耦合器盒和五個擴展盒:耦合器盒和擴展盒之間通過IP-Link光纖連接,連接I/O。這些24 V數字量的輸入和輸出用于連接光柵和顏色識別傳感器。光柵用來監測密封條在安裝過程中的力的一致性。上位控制器通過Profibus總線讀取現場總線盒的信號。
  
顏色識別傳感器用做品質保證檢測,它的作用之一是用來判斷密封材料是否來自一個新的卷。為了避免材料差異和提高品質,每輛車的密封條必須是同一批的或是同一卷的。
  
IP67的防護等級使I/O選型容易且費用降低
完整的機器人系統由德國的Symax Systemtechnik Sondermaschinenbau 公司設計和安裝。Symax 的機械專家沒有對是否使用Beckhoff的模塊進行過多的爭論。因為模塊的防護等級為IP 67,不需要額外的外殼。由于模塊設計緊湊(只有其它產品一半的寬度),可以安裝在空間非常狹小的地方。簡單、靈活和經濟IP-Link 擴展方式為擴展多種現場總線盒提供了便利。
  
隨著現場總線盒多樣性的擴展,其功能的劃分變得越來越清晰。擴展盒模塊包含了大部分的I/O:數字量輸入有不同的濾波時間,數字量輸出有 0.5 或2 A的輸出電流,模擬量輸入輸出包括16位精度、熱電偶和RTD輸入、串口和編碼器輸入。耦合器盒通過2 Mbit/s IP-Link 收集多種I/O數據。例如,傳輸1000個數字量只需要1ms,配置較少的話將會更快。IP-Link高速有效的數據傳輸速度對現場總線的性能沒有絲毫影響。耦合器盒能擴展至120個擴展盒,盒與盒之間的距離可以達到15米。
  
當然,靈活性不僅僅只是意味著多樣性。耦合器盒也可以用在不需要大量I/O的應用場合。當不需要提供模塊擴展時,也有多種I/O類型的耦合器可供選擇。PLC盒適合于某些需要對傳感器信號進行預處理的場合,并且還名副其實地帶有PLC的功能。這種控制盒可以用于安裝在中央控制器之外的地方,減輕 PLC和現場總線的壓力。分布式計算、控制或切換為PLC盒的典型應用的優點是顯而易見的:響應時間不受總線通訊影響,在總線或上位控制器故障的情況下有保持功能(例如,能夠平穩的轉換到安全模式)。

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