自動(dòng)化設(shè)備使物流暢通無(wú)阻

為通暢的物流所做的精細(xì)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的自動(dòng)化技術(shù)均來(lái)自位于德國(guó)威爾市的Beckhoff公司。

坐落于Harsewinkel市的Bertelsmann物流集散中心能夠在很短的時(shí)間內(nèi)把廣告印刷品、表格和各種辦公材料送到其大客戶的手中。他們所提供的其他專(zhuān)項(xiàng)服務(wù)包括POD印刷，學(xué)習(xí)材料和技術(shù)文檔的發(fā)送，移動(dòng)電話、附件、更換件的分發(fā)等。客戶在發(fā)出訂單24h之內(nèi)即可收到所訂的產(chǎn)品。

該物流中心共有20000m2的面積，有8個(gè)大廳。現(xiàn)在，快速分揀設(shè)備的自動(dòng)化控制是由Beckhoff提供的產(chǎn)品和技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的：三臺(tái)Beckhoff工控機(jī)（裝有TwinCAT控制軟件）、Beckhoff的Lightbus總線(以光纖為傳輸介質(zhì))和種類(lèi)繁多的現(xiàn)場(chǎng)總線端子。用戶無(wú)需選擇昂貴的、正在逐步過(guò)時(shí)的傳統(tǒng)PLC技術(shù)，無(wú)需單獨(dú)的可視化設(shè)備，即可同時(shí)擁有控制功能和畫(huà)面顯示功能。

通用的、開(kāi)放式的TwinCAT控制軟件

Beckhoff的TwinCAT PLC軟件是設(shè)備控制的心臟，它不僅處理整個(gè)物流輸送的工藝，而且連接管理層系統(tǒng)(SAP)，進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。經(jīng)過(guò)多年的工作，Beckhoff開(kāi)發(fā)人員開(kāi)發(fā)了基于Windows NT的TwinCAT控制軟件，這不僅意味在每臺(tái)PC機(jī)上能夠進(jìn)行PLC控制(以IEC61131—3為標(biāo)準(zhǔn))，而且能夠完成數(shù)控功能(循環(huán)周期最小是50ms)。當(dāng)然，TwinCAT也提供了與第三方的接口。在該項(xiàng)目中，Beckhoff工控機(jī)使用了原來(lái)物流管理系統(tǒng)中的參數(shù)，包括登記、跟蹤、發(fā)送已包裝好的物品。

在3臺(tái)工控機(jī)上一共有6塊光導(dǎo)總線接口卡和6根光纖電纜。工控機(jī)被就地安裝在生產(chǎn)線旁邊，以方便機(jī)器操作者或領(lǐng)班自行排除一些小的故障。物品由各個(gè)紙箱輸送單元傳送時(shí)，用掃描器在特定的測(cè)控點(diǎn)進(jìn)行掃描跟蹤。每個(gè)大廳和每一層的傳輸單元鏈形成多個(gè)閉環(huán)。目前該系統(tǒng)包括5個(gè)長(zhǎng)200m的分揀環(huán)路和一個(gè)出貨傳送帶。所有控制功能由3套TwinCAT系統(tǒng)來(lái)完成。

模塊化結(jié)構(gòu)節(jié)約空間

從自動(dòng)化工程的角度看，把每條輸送帶的控制元件安裝在滾軸運(yùn)輸機(jī)旁的一個(gè)小控制柜中是非常有意義的。所有的外圍設(shè)備，包括連接掃描儀和光電傳感器的總線端子、耦合器被分散地安裝在這里，甚至于電機(jī)保護(hù)開(kāi)關(guān)和斷路器也安裝在這里。與2臺(tái)主控計(jì)算機(jī)的通信由Beckhoff的光導(dǎo)總線來(lái)完成，它有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力。5條傳輸線和物品裝運(yùn)區(qū)的每個(gè)獨(dú)立的自動(dòng)化元件，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線連接到上位工控機(jī)。這樣就可保證來(lái)自分散的掃描儀和光電傳感器的數(shù)據(jù)在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行交換和處理，使物流輸送線連續(xù)、順暢地運(yùn)行。

當(dāng)需要重新改建工廠時(shí)，該套解決方案也給Bertelsmann帶來(lái)了相當(dāng)大的靈活性。當(dāng)傳輸回路需減少一個(gè)運(yùn)輸單元時(shí)，只需斷開(kāi)6根光纜，改一下地址表，然后重新接上光纜，整條輸送線在解除了該運(yùn)輸單元后即可繼續(xù)順暢地運(yùn)轉(zhuǎn)。

Bertelsmann物流中心的1500個(gè)監(jiān)控點(diǎn)對(duì)實(shí)現(xiàn)分布式控制具有重要意義。在這里，Beckhoff的2通道總線模塊起到了關(guān)鍵的作用。根據(jù)外圍各種類(lèi)型傳感器、執(zhí)行器和掃描儀的需要，配置了各種類(lèi)型的端子模塊，在每個(gè)端子盒里，組成一個(gè)端子排。整個(gè)物流中心大約用了900個(gè)總線端子，其中大部分是數(shù)字量。用了45個(gè)串行端子連接PC機(jī)和掃描儀。有95個(gè)Lightbus總線耦合器(型號(hào)是BK2000／BK2010)通過(guò)光導(dǎo)總線把所有的外圍設(shè)備連接到3臺(tái)Beckhoff工控機(jī)上。與眾多生產(chǎn)4通道、8通道和16通道的廠家比起來(lái)，Beckhoff總線端子具有配置靈活和節(jié)約空間的優(yōu)點(diǎn)。Beckhoff公司通過(guò)80多種不同功能的總線端子，為模擬量和數(shù)字量的輸入／輸出提供了最大的選擇范圍。

量體裁衣的解決方案

正是這樣的一個(gè)“拼湊物”，大大節(jié)約了分布式端子盒的空間。而且Beckhoff的總線端子也滿足了其他的需要：降低了成本，減少了故障頻率，因?yàn)槊總€(gè)傳感器只需要一個(gè)12mm寬的總線端子。

總線端子的配置也非常容易。在一個(gè)純數(shù)字量應(yīng)用中，以Bertelsmann應(yīng)用為例，無(wú)需特殊配置工作，只需把它們接插成一個(gè)端子塊就可以了。Beckhoff總線端子值得被人青睞，因?yàn)樗馨迅鞣N不同的測(cè)量和控制產(chǎn)品集成到一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)里。該解決方案也得益于同樣的外圍設(shè)備、統(tǒng)一的軟／硬件和共享的編程環(huán)境。此外，一些復(fù)雜的配置，如不同的控制層面和分布式結(jié)構(gòu)，在Bertelsmann項(xiàng)目中得到快速而經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)。另外，可以很容易地?cái)U(kuò)充工廠的計(jì)劃或靈活地滿足一些新的要求。

開(kāi)放式系統(tǒng)易于集成

TwinCAT控制軟件特別適合全自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)和配送中心的要求。開(kāi)放性及與PC標(biāo)準(zhǔn)兼容，意味著與現(xiàn)在流行的倉(cāng)庫(kù)和物流管理軟件可以進(jìn)行通信。由于工控機(jī)的輸出借助以太網(wǎng)，通過(guò)TwinCAT控制軟件與SAP管理系統(tǒng)對(duì)話，可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行連續(xù)的動(dòng)態(tài)跟蹤。

分布式控制大大降低了成本

相對(duì)于集中控制，分布式控制具有節(jié)約電纜和降低安裝成本的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)工廠的設(shè)備比較分散時(shí)，這一優(yōu)點(diǎn)就更為突出。由于Beckhoff模塊的特點(diǎn)，用戶可以根據(jù)外圍的實(shí)際需求選擇模塊，無(wú)需浪費(fèi)輸入／輸出通道。另外，工控機(jī)對(duì)調(diào)試和故障診斷，提供了強(qiáng)有力的支持。

Beckhoff總線端子

Beckhoff針對(duì)模擬量和數(shù)字量的輸入／輸出，提供了80多種應(yīng)用相當(dāng)廣泛的模塊化端子。這些2通道、4通道現(xiàn)場(chǎng)總線端子的最大的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際來(lái)配置，既可以擴(kuò)展，又相當(dāng)經(jīng)濟(jì)。現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)通過(guò)各種現(xiàn)場(chǎng)總線送到高一級(jí)別的控制層。Beckhoff可提供非常豐富的總線耦合器種類(lèi)，如：Profibus、Interbus、CANopen、DeviceNet、ControlNet，Lightbus、EthernetTCP／IP，USB等。在端子系列中，有電阻橋模塊和16位分辨率的模擬量模塊，可謂應(yīng)有盡有。所有的端子模塊，寬12mm，機(jī)械尺寸相當(dāng)于兩個(gè)6mm接線端子。耦合器的尺寸是68mm×100mm,可與總線端子匹配連接，上有LED狀態(tài)顯示。插入式標(biāo)簽和抽拉式標(biāo)簽盒使人在操作時(shí)一目了然。兩線制和三線制加上一個(gè)保護(hù)用的屏蔽端，使直接連接傳感器／執(zhí)行機(jī)構(gòu)成為可能。

現(xiàn)場(chǎng)總線端子盒系列擴(kuò)展了Beckhoff總線產(chǎn)品的范圍。該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、牢固，價(jià)格經(jīng)濟(jì)，防護(hù)等級(jí)為IP67，可直接安裝在機(jī)器設(shè)備上。總線端子盒體積很小，長(zhǎng)寬170mm×30mm,高度只有27mm。這類(lèi)產(chǎn)品防水、防塵，是一些特殊場(chǎng)合的理想選擇。