自動化領(lǐng)域中的一個重要趨勢是提高機器人的使用量芽嗓，從而提升生產(chǎn)效率韧践，降低生產(chǎn)成本。在其全自動焊接設(shè)備中班卖，德克薩斯公司 ARC Specialties 將機器人技術(shù)與 Beckhoff 基于 PC 和 EtherCAT 的開放式控制解決方案結(jié)合在一起使用随象，為其客戶帶來了真正的競爭優(yōu)勢。

總部位于美國德克薩斯州休斯頓市的 ARC Specialties 主要經(jīng)營焊接和切割設(shè)備边久，其中蘑弊，約 90 % 的設(shè)備都用于油氣行業(yè)。在 ARC Specialties 的重要客戶中遏治，有多家全球性油氣 OEM 總部都設(shè)在休斯頓地區(qū)掘缭。“ARC Specialties 團隊致力于采用標準的現(xiàn)有技術(shù)制造出最一流的定制自動化設(shè)備鸵安，確保長期可供貨性觅冈。”ARC Specialties 公司高級項目經(jīng)理 John Martin 如此說道昵慌〖俣幔“我們公司的控制理念強調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的開放性≌剩”ARC Specialties 公司電氣總設(shè)計師 Gary Ewin 補充道已卷。“我們很多競爭對手都自己生產(chǎn)自己的專用控制器淳蔼，在未來幾年內(nèi)這可能是個不錯的解決方案侧蘸，但多年過去后，控制系統(tǒng)維護所需的技術(shù)支持和維修將是一個很大的問題鹉梨』浒”

具有創(chuàng)新意義的等離子焊接工藝與 Beckhoff 自動化技術(shù)的完美融合很多 ARC Specialties 的客戶都是等離子弧焊解決方案的長期用戶，該解決方案比激光切割系統(tǒng)要便宜很多存皂，但達不到它們的速度晌坤。“當然旦袋，傳統(tǒng)的等離子焊接系統(tǒng)能夠完成很高質(zhì)量的工作骤菠，但是它們往往速度比較慢，熱量消耗較高〔糜洌”John Martin 解釋道驳辖。為了提高等離子焊接系統(tǒng)的性能嘴净，ARC 在公司自己的測試實驗室里研發(fā)了一套新的焊接工藝 — TriPulse? 焊接系統(tǒng)属缚，它基于鎢極惰性氣體保護焊（TIG）工藝。TriPulse? 設(shè)計獨特护狠，有三個不同的脈沖電流幅值隧鸠，能夠用最少的熱消耗量提高沉降速率⊥欤“這讓我們能夠?qū)崿F(xiàn)非常接近激光系統(tǒng)的性能懊玖，但所需要消耗的等離子焊接設(shè)備成本要低很多∪酉啵”John Martin 說道力鹰。

這款新型焊接系統(tǒng)是德克薩斯一家大客戶委托 ARC 公司開發(fā)而成的，首次用于全自動 ARC-11RB 機器人焊接系統(tǒng)中厚遗，用于裝配液體凈化產(chǎn)品腺首。除了能夠提高焊接速度外，所有生產(chǎn)工藝都是全自動完成的：一架龍門起重機將一個定尺氣缸抬起并將它放到一套固定卡爪中黔攒。同時趁啸，機器人從一個給料運輸機里拾起一個端環(huán)，并將它放到第二套固定卡爪中督惰。然后不傅，機器人從一個抓取工具換到一個焊炬并將端環(huán)焊接到氣缸上；然后赏胚，兩個固定卡爪都打開访娶，龍門起重機移走組件。隨后觉阅，氣缸翻轉(zhuǎn) 180 度崖疤，另一端插入到固定卡爪中，然后重復(fù)這一過程留拾。成品隨后使用龍門起重機放到出料架上戳晌。視產(chǎn)品大小，整個過程 1 - 2 分鐘內(nèi)即可完成痴柔。

機器人將端環(huán)焊接到氣缸上

嵌入式控制器用作集成控制平臺

ARC-11RB 機器人焊接系統(tǒng)配備了一臺 Beckhoff CX1010 嵌入式控制器沦偎，該控制器安裝的是 Windows XP Embedded 操作系統(tǒng)和 TwinCAT NC PTP 軟件。適合 DIN 導(dǎo)軌安裝的緊湊型嵌入式控制器用于控制整個應(yīng)用溅蓖，包括龍門起重機鹤仲、機器人功能、HMI、感應(yīng)加熱器壕赘、工件輸送帶和所有氣動過程的開始和停止拾哈。“我們用 Microsoft Visual Studio 和 C# 編寫我們自己的所有用于操作界面可視化的軟件铐儡∪救”John Martin 闡述道：“這可以幫助 ARC Specialties 讓操作人員精通 Windows PC，提高操作的舒適性庆葱，提供定制設(shè)備所需的專業(yè)化组救。”系統(tǒng)的 HMI 元件通過 TwinCAT ADS 與其余的系統(tǒng)通訊胚高。

CX1010 控制一臺 Fanuc ArcMate M710IC-50 機器人和一臺 Lincoln Powerwave R350 焊接電源辰车，它們通過一個 DeviceNet 主站模塊無縫連接到嵌入式控制器。EtherCAT 端子模塊直接與 CX1010 連接抛虏，用作 I/O 系統(tǒng)博其。ARC Specialties 使用 EL403x 模擬量 EtherCAT 輸出端子模塊控制無 DeviceNet 接口或需要極短響應(yīng)時間的的焊接電源。

EtherCAT 確保提高生產(chǎn)效率

“我們利用 EtherCAT 的高性能監(jiān)控任何 ARC-11RB 上設(shè)置的驅(qū)動參數(shù)迂猴∧降”John Martin 繼續(xù)說道：“這可顯著降低布線工作，幫助我們更加高效地編寫我們的代碼错忱，以處理定制應(yīng)用儡率。這對 ARC Specialties來說非常重要，因為大部分業(yè)務(wù)都涉及到一個特定應(yīng)用的項目以清《眨”盡管應(yīng)用程序很復(fù)雜，新型 ARC11-RB 焊接機器人的控制系統(tǒng)設(shè)計只花費了四周的時間掷倔。建造和裝配僅花費了三周的時間即告完成眉孩。所有固定工作都是全自動完成的，與手動裝配相比勒葱，ARC Specialties 的生產(chǎn)效率提高了 30%浪汪。“只有工件的裝卸工作仍需要手動完成凛虽∈槁穑”John Martin 強調(diào)說道〗付“此外女践，使用 EtherCAT 之后，由于其拓撲結(jié)構(gòu)簡單锣石，我們每根軸的布線時間節(jié)約了近一個小時盹斟。更少的組件和更緊湊的設(shè)計也讓我們能夠使用更小的控制柜。”

定尺氣缸（長 121 到 304 cm焰垄，直徑為 4…20 英寸）由一臺龍門起重機拾取并放到伺服驅(qū)動的固定卡爪中

機器人從一個進料輸送帶拾取一個端環(huán)

John Martin 看到基于 Windows 的 PC 控制器的另一個好處：“我們的客戶能夠?qū)?Beckhoff 控制系統(tǒng)輕松提钟、安全地連接到他們的本地區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中，以遠程訪問且使用諸如 WebEx 等服務(wù)藐檀。遠程控制讓我們能夠在世界任何地方為設(shè)備提供支持锻转、進行故障檢測以及通過修改軟件的方式排除故障。這樣可以幫助我們及我們的客戶節(jié)省大量費用梭狱∨乃妫”

隨著 TwinCAT 3 的發(fā)布，John Martin 認為 ARC Specialties 和 Beckhoff之間將有進一步合作的機會：“讓我們感到激動的是猾瘸，設(shè)備程序和 HMI 可視化能夠集成到 Visual Studio 中，成為一個單獨的軟件環(huán)境丢习∏４ィ考慮到性能的提升和價格的提高，我們已經(jīng)決定咐低，在不久的將來為我們大部分的設(shè)備和機器人都配備 Beckhoff 控制系統(tǒng)揽思。”

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