倍福：助力工程机械智能化生产

本刊记者/宋慧欣

倍福：助力工程机械智能化生产

本刊记者/宋慧欣

倍福中国烟草行业经理、中国科技自动化联盟技术顾问 苏慧华

现代制造业，是指融合了互联网、通信、计算机等信息化手段和现代管理思想与方法的制造服务业。目前，我国的制造业正处于向现代制造业转型的初级阶段。现代制造车间作为现代制造系统的子单元，只有现代制造车间转型好了，才能保证现代制造业的更好转型。在制造系统中，物料的运输操作包括原材料、半成品和成品间的存储和运输。据报道，制造系统中的物料运输操作的成本占制造总成本的20%～50%，因物料在运输过程中并不增值，所以多年来人们一直在致力研究降低物料运输成本的方法。

工欲善其事，必先利其器。物流系统的改善离不开物流设备的升级换代。其中，RGV（RailGuidedVehicle）和AGV（AutomatedGuidedVehicle）（以下简称小车）的引入，可以大幅度的降低这一成本。首先，小车不需要人工驾驶便可以完成物料的运输操作，减少劳动人员的劳务费用；另外，作为运输机械，小车可以实现全天候运行。根据编辑好的路线和车辆管理方案，不同的小车之间可以最大限度地协调配合，在有限的时间和空间内最大限度地提升工作效率和质量。同时小车还可以克服人力搬运所受的时间限制。这些都可以降低运输费用，从而降低制造成本。

项目实施与应用

三一重工公司的挖掘机临港产业园2010年11月开建，占地1500亩，2012年2月正式投入使用。该产业园年产挖掘机最高可达40000台，产值约300亿元，主要生产和销售20吨-30吨级中型挖掘机，是目前全球最大的流水线挖掘机生产制造基地。而在该基地的现代化制造车间中，昆山华恒焊接公司作为配套设备提供商，为其一手打造了焊接及装配加工生产线和物流控制系统，实现了动臂、挖斗、斗杆、上车架和下车架等几大结构件的自动化生产。在该系统中，德国倍福自动化有限公司的自动化产品得到了全面应用，包括工控机，控制面板，TwinCAT软件，PLC，运动控制，现场总线以及IO模块，并采用了高端的无线通讯技术。整个项目成为倍福公司科技自动化战略的一个典型成功实例。

项目创新性与难点问题

（1）创新性

昆山华恒应用倍福的自动化解决方案自主研发的直角换轨RGV运载小车，实现了小车的自动换轨。并依托EtherCAT总线及先进的无线通讯技术将RGV小车与机器人工作站结合打造出具有自主知识产权的柔性RGV物流生产线。

（2）难点问题

作为柔性物流生产线的主要搬运工具，直角换轨RGV小车要尽量做到结构紧凑、较高的运送速度（达到20m/min）、行走平稳、定位精度高（<1mm）等，对我们提出了很高的控制要求。

为此倍福选用了CX5010嵌入式控制器负责直角换轨RGV所需的所有控制功能。CX5010嵌入式控制器功能强大、接口丰富、结构紧凑，并且适合安装在DIN导轨上的嵌入式控制器，跟传统的PLC相比，可以节省大量的空间。另外，它支持各种现场总线扩展，例如CANopen和Profibus，因此能够确保它与不同外围设备之间有良好的兼容性。除了硬件上的优势之外，TwinCAT软件的易用性和强大的功能块库也节约了大量的项目工程开发时间。

为了达到定位精度要求以及基于节省空间的考虑，选用了倍福的高性能伺服驱动器AX5000和AM3000伺服电机。TwinCAT NC PTP用于控制驱动系统，实现RGV在主、副轨上的精确、高速行走及Z轴的回转，取代了传统的定位模块和NC控制器。另外，RGV小车上还配置了一个Profibus主站模块EL6731，该模块下面带2个ProfibusDP扫描头用来读取主、副轨上的条码以确保在RGV小车的轮子和导轨之间出现滑动时也能准确安全地实现换轨。

项目效益分析

节省人力，显著地提高了生产效率。以前动臂、斗杆、上车架等生产线上的大型工件的上、下料都是通过人工操作行车实现，需要的时间较长。应用了该柔性RGV生产线后，主控台根据每个工位上的焊接机器人的请求来调度RGV小车自动进行自动化上、下料，完全不需要人工干预，显著节省了人力和时间。另外，工件的上、下料，装夹，焊接都是全自动进行，提高了工件的加工精度和质量。

无线通讯技术的使用可以很方便的融合到工厂现有的无线局域网中，减少了布线，节约了成本。RGV小车的自身控制系统与中央调度控制台的主控之间，通过倍福的WLAN控制器CU8890来进行通讯，减少了布线，节约了空间，提高整个车间的美观度。

该项目改变了工程机械行业传统工厂的运输方式和生产方式，极大地提高了工厂的自动化程度，很好地推动了“智能工厂”的发展。

精彩观点

Q:倍福目前在“智能工厂”领域取得的业绩？

A:倍福公司一直致力于“智能工厂”的推广。倍福“智能工厂”的一个典型范例是厨具生产商Nobilia（柏丽厨具），他们每天能够生产出2200个厨房家具。在所有层面都进行一致的、计算机集成的生产—早在1990年通过将生产链接到Oracle数据库中—公司已经跻身于欧洲第一的位置，更值得一提的是，这是在德国这样一个高工资标准的国家实现的。从“智能工厂”意义上来说，制造系统和IT系统的完美融合是柏丽厨具取得成功的关键。

Q:贵公司为用户打造“智能工厂”的理念和特点？

A:“智能工厂”所包含的战略理念是将标准的IT技术与其它技术领域相融合。倍福坚持这一理念已有25年历史，一直坚持将标准的PC技术应用于机器控制。理论上，基于PC的控制系统具有足够的灵活性，以实施集中和分布式控制结构。“智能工厂”将会更加强调通讯的普遍性，例如，通过分配其自身的一个IP地址给一个限位开关。自动化设备将必须可以直接访问各元器件，以使得这一“物联网”成为可能。基于PC的控制系统可为这一切提供面向未来的基本架构，特别是由于它能够根据不断变化的应用要求非常灵活地调整。

Q:对于开拓“智能工厂”领域贵公司将采取怎样的发展策略？

A:为了能够真正从全盘着眼来实现“智能工厂”，必须从以下三个方面着手：横向集成需要通过价值网络即超越各个公司的界限，垂直集成和网络化的制造系统以及端到端的工程立体集成横跨整个价值链。倍福将紧密同相关合作伙伴合作，共同推进“智能工厂”。我们的主要针对多品种、多工序的柔性生产项目。

Q:您对于“智能工厂”未来在中国的发展有何看法？

A:随着制造业的升级，越来越多的生产企业都有实现“智能工厂“的愿景。再经过5~10年的发展”智能工厂“将会越来越多在制作型企业实现。“智能工厂“将提高自动化市场的技术含量，基于IT技术的相关工业产品将从中受益。