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IMA公司在Automatica 2014展會上展出的CGM旋轉分度臺

采用基于PC的運動控制系統，結構特別緊湊和多樣化

總部位于德國安倍格的IMA Automation公司借助一個全新的緊湊型旋轉分度系統（最多能夠實行8個裝配步驟）滿足裝配應用中不斷變化的需求。系統具有更高的生產靈活性，同時提高操作效率和能效。Beckhoff基于PC的控制技術和TwinCAT 3自動化軟件以及使用高性能的伺服驅動技術替換氣動系統使得這些改進成為可能。

汽車行業是生產需求急劇增加的一個典型例子，IMA AutomationAmberg GmbH公司技術總監Thomas Ernst說道：“汽車從本質上已經成為‘國際公認的藝術品’。據專家估計，OEM貢獻的零部件已經下降到25％左右，其余的來自世界各地的供應商。這給行業供應商提出了挑戰：一方面，每個新訂單提高設備產能利用率。另一方面，每個訂單都各不相同，也就是說，即使是最小的連接器，也需要為具體的制造商定制。此外，在注塑技術方面也有著巨大改善。過去，每個連接器最大要分配9個單獨的組件。而今天，這一數字降為3～4個。很多現有的裝配系統，如帶有12或16個主工作站的旋轉分度臺，體積都太過龐大，缺乏靈活性，無法滿足這些需求。”

緊湊型旋轉分度系統具有較高的裝配靈活性

IMA通過開發具有8個主工作站的CGM伺服驅動旋轉分度系統成功應對了這些挑戰。Thomas Ernst解釋道：“CGM非常適合用于以有限數量的組件小批量生產小型零部件的公司。目標領域包括汽車、電子元器件和生活消費品行業，并正為制藥和醫療行業開發定制版本。與具有12或16個站或氣動解決方案的凸輪控制系統相比，該系統更加緊湊和靈活，同時在數據采集、操作和維護方面具有更高的成本效益。進料驅動和運動以純機電的方式集中控制。若與氣動系統相比，這不僅可以提高循環容量（每分鐘最多50次循環），而且還能夠降低能耗。”

CGM有8個主工作站

在CGM伺服旋轉傳輸機中，旋轉分度臺的三個主要運動（水平行程、垂直行程和旋轉運動）可以通過各個伺服電機靈活并相互獨立地控制。這為系統提供了最大的靈活性，適用于各種運動或順序進程。“通過解耦搬運和旋轉運動，可以控制各個站之間的等待時間。”Thomas Ernst在強調驅動概念的關鍵優勢時說道。即使取放運動減慢，旋轉切換運動控制也能全速進行。行程長度和順序可自由編程，使得夾持時間和插入位置可以根據不同的系統方案快速調整。

開放式控制技術具有高性能運動控制功能

通過實施基于PC的控制技術這一機器達到了高度靈活性，正如IMA程序編程人員Franz Lederer解釋說道：“對于CGM，我們從Beckhoff可升級的開放式控制技術中獲益，自1997年起就在機器中使用該項技術。在最早階段，采用這項技術的關鍵原因是其與上位系統連接的開放性，這對基于PC的系統、寬范圍的I/O組件以及高性能的數據通訊來說非常典型，當時，接口還是基于Lightbus。新型CGM旋轉分度系統的主要特點包括極為緊湊的控制組件設計、短控制和響應時間以及實施不同編碼器系統的靈活性。”

另外一個重要方面是可以為運動控制應用提供高性能硬件和軟件解決方案。IMA公司開發工程師Hans-Jurgen Bumes 說道：“旋轉分度系統的三個運動控制軸通過一個虛擬主站連接并同步，這也是TwinCAT 3自動化軟件提供的凸輪功能（電子凸輪）的一大優點。現有的硬件和軟件模塊正好派上用場，特別是因為TwinCAT可以實現靈活、高效的工程環境。開放式高速現場總線EtherCAT將理想的通訊基礎組件作為成熟、廣泛應用的標準用于第三方設備和組件。”

適合控制柜安裝的無風扇型工業PC C6525是控制系統的核心部分。系統通過一臺CP3919多點觸控控制面板操作，通過DVI/USBExtended連接，為傳統操作控制元件實施了具有19英寸屏幕的多點觸控面板以及軟件，如按鈕和控制旋鈕。I/O層由EtherCAT耦合器EK1100、高密度EtherCAT端子模塊EL1819（16通道數字量輸入）和EL2809（16通道數字量輸出），以及EL2008（8 通道數字量輸出）和EL2024（4通道數字量輸出）EtherCAT端子模塊組成。一個DMX主站端子模塊EL6851用于LED照明控制和操作狀態顯示屏。

具有外部散熱片的無風扇工業 PC C6525專為節省空間的控制柜安裝而設計

利用CP3919控制面板的多點觸控功能，可以通過軟件靈活地集成一個圖形旋轉控制器

TwinCAT 3用于高性能軸同步

在軟件方面，IMA使用的是TwinCAT NC PTP（用于點到點運動）。核心功能是通過NC凸輪功能庫實現運動控制，以及通過曲線和一根虛擬主軸指定相應運動的功能塊。在預定義的算法基礎上，自動生成用作加加速優化輪廓的軸曲線，選擇目標點，然后再裝到NC中。具體來說，該程序利用了運動功能，而具體的運動規律和點被循環重寫。

TwinCAT PLC HMI使得操作更加方便，它是在TwinCAT PLC工程環境中創建的一個可視化工具。可以用于以表格形式設置CGM運動控制功能的參數，以便可以簡單地通過改變參數（目標點）來影響完全不同的運動序列，而不需要重新編程。不同的曲線根據定義按順序處理。多個序列（運動）可以預先定義，然后簡單地選擇。

摘自《自動化博覽》2015年11月刊