發布日期：2022-04-26 點擊率：79
電機主軸必須滿足極高的質量要求，因此位于瑞士Herzogenbuchsee的Fischer 股份公司的每個主軸在交付前都要完成復雜的測試程序。為了提高測試能力以及測試數據的數量和質量，Beckhoff公司開發了一種基于PC控制技術的測試臺，它也是數字化進程中的重要一步。
開發新測試平臺的一個重要原因是數據質量，未來應該獲取更多且更可靠的測試數據，使用舊測試平臺時，由于中央冷卻系統分布在多個測試點上，因此很難進行數據對比。新測試平臺不僅改善了測試質量和數據可靠性，而且還提高了測試能力，使之幾乎翻倍。“在新主軸測試項目中，我們決定使用Beckhoff公司的組件來構建快速控制技術和完整的控制智能。”測試臺建造負責人Adrian Flükiger解釋說。速度和性能是做出上述決定的重要標準，此外還有Beckhoff公司追求的基于PC控制技術的開放性。
圖1 為了提高測試能力以及測試數據的數量和質量，Beckhoff公司開發了一種基于PC控制技術的測試臺
測試組經過100%的測試
“我們進行了100%的線下質量測試，我們制造的每個主軸都要經歷幾個小時的測試周期。” Fischer 股份公司技術負責人Stefan Schneider介紹說。測試臺有兩個冗余組，每個冗余組有六個獨立的測試點，兩組均配備了工業PC C6250控制柜。為了便于設備操作，每個測試點還配備了一個控制柜IPC C6920和一個CP3919多點觸摸控制面板，該面板與CP-link 4連接，安裝在支撐臂上。選擇具有冗余測試點組的結構是為了確保系統的最大可靠性。
所需測試參數存儲在一個數據庫中，一旦主軸在測試臺上裝好，相應的參數集就會通過條形碼掃描加載，接著主軸會按照進入、生產和驗收三個環節組成的特定測試流程進行測試。每個測試點的257個傳感器提供高分辨率的數據，數據被導出、壓縮和分析，然后這些數據被存儲在一個數據庫中，可在全球范圍內使用。Flükiger介紹說：“通過新測試臺以及由此獲得的高質量數據，同類主軸的結果現在可以疊加，通過這種方式能夠更好地檢測不規則性，由此提高了質量，減少了有故障主軸的退貨，因為它們根本不會被交付出去。”
所獲數據的質量和可靠性非常重要，因為數據分析和數字化對企業越來越重要，如今已有兩名員工專職從事這項工作。“自從我們能夠高分辨率登錄，并且測量數據具有可比性之后，我們能夠識別樣本，從而定義新的質量標準。”Schneider介紹說，“與此相關的一個例子是存儲溫度的分析，過去只監控界限值，低于界限值的波動根本無法檢測，現在使用新測試臺就可以發現這些異常。”
帶有十二個測試點的測試臺已經無故障地運行了一年，這種狀態應該繼續保持，因此人們不僅要收集主軸的測試數據，而且要監控系統中需要維護的組件（例如過濾器）。Flükiger說：“使用舊測試臺時，我們會在圣誕節或暑假期間進行維護，我們想擺脫這點。新系統應始終確保可支配性，因此會監控需要維護的組件，必要時進行更換。”例如使用IPC時會監控和測量負載，如果計算機經常用到90%的容量，就會查找并消除造成這種情況的原因，必要時可以在不花費很多時間的情況下，用Beckhoff產品組合中功能更強大的設備替換IPC，因為安裝是鏡像的，可以輕松上傳至新的IPC。
測試臺的聯網也是一個新穎之處，因為在舊測試臺上，所有設置都必須在現場完成，而新測試臺卻可通過遠程訪問進行優化，通過攝像頭提供操作安全所需的圖像。Fischer股份公司經常利用這一選項，因為測試臺需要在多個班次以及周末運行。
圖2 在更像是控制中心的控制柜中，十二個測試點的控件布置在兩個獨立的測試組中，每個組有六個測試點
更改為面向對象的編程語言
由于性能問題，最初使用的圖形編程系統已切換為面向對象的編程語言C＃，Twincat 3的Net接口用于C＃編程。“另一個被證明對軟件開發非常有用的功能是Twincat的多示例，畢竟有十二個測試點，通過多示例只需要編寫其中一個的代碼，這節省了很多時間和編程工作。” Adrian Flükiger介紹說。
根據Adrian Flükiger的說法，Twincat 3 Scope軟件示波器在新測試臺的調試過程中證明了自己的功能，該示波器完全集成到Twincat控制體系中，通過制圖工具可以實現信號曲線的簡單圖形顯示：“借助Twincat 3 Scope我們可以實時查看每個終端的信號，這項功能的巨大好處是在開發過程中才發現的，如果在調試或故障排除期間能夠比較信號，將會大有益處。”
開放式控制技術擴展了總線系統的使用
Ethercat是新測試臺中的主要系統總線，但由于某些組件不可或缺，因此也有其它現場總線。“能夠混合使用多種現場總線非常適合我們，因為我們在測試臺中需要驅動通過Profibus現場總線連接的電機，而由于某些閥門的存在還需要CAN總線，得益于Beckhoff的開放式控制技術，多種總線系統混合使用完全沒有問題。”Adrian Flükiger說道。根據他的說法，Beckhoff的EP系列EtherCAT Box模塊也被證明非常有用：“如果沒有這些IP67 I/O模塊，接線工作量將明顯增加，通過分散安裝和EtherCAT盒式模塊的預組裝電纜，現場總線和信號接線大大簡化，這樣可以進一步避免接線錯誤，縮短調試時間。EtherCAT Box模塊支持所有重要的現場總線系統，因此電氣計劃在更大程度上與所使用的總線系統無關。”
“針對終端我們使用Twincat中的同步單元。”Flükiger介紹說，“這樣可以使應用程序結構化，更加清楚明了，簡化故障排除。”同步單元定義了I/ O用戶的獨立單元，如果一個現場總線用戶在同步單元內發生故障，那么只有自己的同步單元用戶被標記為故障，其他同步單元的用戶不受影響。
在開發過程中為用戶提供支持
通過Lyssach的Beckhoff辦事處能夠獲得近距離的專業支持，這點已在執行要求高且復雜的項目期間得到證實：“一旦堆積較多的問題，Beckhoff會通過預測試或小組討論的方式為我們提供支持。”Schneider說，“這就是為什么Fischer股份公司的員工經常出現在Lyssach或的原因，特別是在早期，有些事情無法通過電話澄清，即使是今天，我們也依然時而需要支持。對于Fischer股份公司的項目團隊而言，軟件開發是可持續業務成功的中心支柱，因此團隊嚴格關注質量和效率，同時邀請Beckhoff解決方案的合作伙伴MBC Engineering有限公司作為專家參與Twincat和Net的開發，這種密切合作充分利用了協同效應，實現了增值。從我們的角度來看，Beckhoff的產品組合滿足了所有要求。”Schneider補充道，“因此我們目前正在為所有的舊測試臺配備Beckhoff組件。”
正如Flükiger介紹的那樣，基于新概念的另一個測試臺已在計劃中：“當前的測試臺是為用于銑削程序的電機主軸設計的，另一個用于磨削主軸的測試臺將采用類似設計，雖然測試臺的機械部分必須完全改變，但大部分控制和軟件模塊方案可以再次使用。”
