基于 PC 的控制技术助力造船钢板成型

总部位于瑞士的 Haeusler 公司是全球大型金属板材成型设备的领先企业之一。2020年底，他们向一家中国的造船厂交付了一台1245吨的巨型矫直机。据该公司介绍，这座工厂在全球同类工厂中规模最大，主要生产油轮船体。

Haeusler 公司是一家专用机床制造企业，成立于 1936 年，目前拥有约120名员工。公司自成立之初就着眼于各种机床和生产线的研发设计，包括客户定制设计，这些机床和生产线广泛应用于金属板材加工，以及风力发电机塔、管道、阿丽亚娜系列火箭、造船或发电设备和反应堆保护外壳制造等应用。

丰富的矫直机经验

Haeusler 公司利用其80多年的丰富经验开发了客户专用的矫直系统，即RI系列，它可以根据具体的技术规格，配备5个、7个、9个或11个矫直辊。交付给造船公司的矫直机高 12m，自重1245吨，配备5个大型矫直辊，在成型过程中可以施加高达19000吨的力。它能够加工 120mm厚、4m宽、1 m长且重达45吨的高强度钢板（屈服强度为1000N/mm2）。

等待交付的12米成型机床

巨型钢板的加工与仅几毫米厚的常见金属板材的加工完全没有可比性。在加工巨型钢板时，更多是需要均匀对齐板材（有时在加工过程中会出现轻微的波浪纹），以便进行后续的加工。另一项任务是通过多次冷轧，使得板材中的应力均匀分布。RI系列在性能上具有很多优势，如特殊的辊子单独调整功能，可以高效矫直较薄和极厚的板材。矫直辊直接驱动装置具有自动速度补偿功能，并集成过载保护元件。

通过操作面板上集成的CP2924多点触控控制面板可以清楚看到加工顺序

智能化机床控制系统

据 Haeusler公司介绍，RI系列的另一个特点是采用了智能化机床控制系统。倍福基于PC的控制技术让Haeusler的矫直机能够在短时间内实现最佳加工效果。模块化组件通过高性能EtherCAT通信系统进行分布和组网，可以很好地满足矫直机的特殊要求。Haeusler公司电气部副主任Patrick Stadler 解释说道：“倍福的优势在于其产品丰富，覆盖面广，特别是基于PC的控制技术和 EtherCAT技术还具有的良好开放性。这意味着，在需要时，我们可以轻松集成位置测量系统等第三方组件。更重要的是，工厂里还安装一台控制计算机，用于下游的测量应用，这样就可以在矫直后进行质量检查。使用EtherCAT 桥接端子模块EL6695可以连接这两台控制器，以最小的工作量实现实时数据通信。我们还使用ADS在控制器之间通过TCP/IP传输过程参数，并将参数传输到我们自己开发的人机界面，我们也很欣赏该界面在这方面的开放性。”Stadler 还举了另外一个例子，即用于测量拉直的钢板平面度的高精度激光器：“激光器有一个RS422接口，可以轻松与 EL6021串口端子模块和相应的 TwinCAT 功能库整合于一体，无需进行费时费力的项目规划。”

倍福的模块化EtherCAT I/O系统可以很好地满足各种机床的特殊要求

最新机床的整体控制通过两台C6920控制柜式工业PC 实现。这些设备通过高效的CP-Link 4单电缆解决方案连接CP2919（19 英寸显示屏）或CP2924（24英寸显示屏）控制面板，它们内置在操作面板中，用作方便的多点触控 HMI。控制软件使用的是TwinCAT PLC液压定位（TS5810）软件库，它构成了整个轴线控制和协调巨大力量的基础，Stadler认为：“一个复杂的液压系统由一个8000升的油箱供油，每分钟可输送3500升油。同时实现七根轴的液压扭矩控制，扭矩高达1000万Nm。系统的供电电流高达 2500 A（满负荷），其中大部分用于液压系统。”Stadler 还看到了TwinCAT OPC UA Server（TS6100）的另一个优势：“有了这个OPC UA接口，最终用户可以选择将机床高效集成到他们的车间管理系统中。”

分布在工厂内多个控制柜中的I/O层包括 9 个EtherCAT 耦合器EK1100，9个EtherCAT 拓扑扩展模块EK1122和 150多个 EtherCAT端子模块，包括 36个EL1008数字量输入端子模块和28个EL2008、EL2024或EL2088数字量输出端子模块，以及4个EL2535 2通道脉宽电流电流端子模块。倍福提供的各种可用于采集模拟量值的端子模块也为Haeusler带来了很多优势。例如，EL3413-0001电力测量端子模块最高可以测量600 V的交流电，可用于直接集成功能特别强大的机床组件。此外还有27个EL3152、EL3162和EL3255 EtherCAT模拟量输入端子模块和7个 EL4032和EL4034模拟量输出端子模块也可用于采集模拟量值。其它使用的I/O端子模块有EL5152增量编码器接口端子模块、EL6021（RS422/RS485）串行接口端子模块、EL6080 EtherCAT内存端子模块和EL6695 EtherCAT桥接端子模块。

本文由倍福公司供稿

来源：荣格-《国际金属加工商情》

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