模块化窗膜应用系统，精度高，处理量大

通过使用EtherCAT和基于pc的控制，PDS IG设备的窗膜吞吐量比行业标准翻了一番。

通过詹姆斯Figy 2020年7月2日

学习目标

PDS IG创造了一种模块化自动化机器，可以在制造，运输和安装过程中保护各种尺寸的中空玻璃(IG)单元。
他们使用工业pc，伺服电机和EtherCAT技术来改善周期时间，生产力和创新。

自动化编程软件和基于工业pc的控制体系结构有助于实现高吞吐量、模块化机器设计，使吞吐量增加一倍。“在施工项目中，玻璃窗户面临着混凝土飞溅、灰尘、碎片和其他危险的重大风险，比如商人携带工具和材料，”Michael Rapp说PDS IG设备．“在制造过程中使用窗膜不仅可以保护窗户，还可以让承包商简单地剥离任何可能粘在窗户上的东西。”

为了确保聚酯(PET)薄膜的应用具有高重复性，短周期时间和强大的数据采集能力，PDS IG创建了一个模块化的自动化解决方案，以在制造，运输和安装过程中保护各种尺寸的中空玻璃(IG)单元。

PDS IG设备技术组合包括广泛的窗口生产机械。

PDS IG在认识到该过程缺乏高效的自动化系统后建立了其窗膜应用系统，这几乎是不可能手工完成的。除了提供高吞吐量之外，模块化机器设计为设施操作员和管理人员提供了更好的控制和灵活性。

机器设计系统要求

该系统使用多个模块，从进气输送模块开始。操作员或机器人小心翼翼地将玻璃装入输送机，输送机将每片玻璃送入涂膜器模块。根据PDS IG自动化控制工程师Steve Polkinghorne的说法，在这个过程中，机器会单独测量每个中空玻璃单元。他说:“这台机器通过测量单元进入时的上升沿和下降沿的位置锁存器来测量长度，并使用测量高度的传感器。”“然后，在涂膜时，机器会对单元相对于轴位置的位置进行高速快照，以微调所有测量结果。”

自动化应用:在测量中空玻璃单元后，系统根据单元和膜的高度，使用尽可能多的通道涂抹保护性PET窗膜。提供:倍福自动化[/caption]

实时通信提高了机器精度

当PDS IG工程师在2018年初开始设计该系统时，他们知道实时通信是确保精度的关键。涂膜器需要留下一致的“切口”。这是一种覆盖边缘的薄条，允许玻璃安装在窗框中，而不会在框架后面粘上薄膜。

使用倍福自动化AM8000系列伺服电机，翻转模块将中空玻璃单元旋转180度，以便保护PET膜可以覆盖背面。提供:倍福自动化[/caption]

PDS IG需要灵活和开放的自动化技术，以确保系统及其各种模块保持可定制性。通过这种方式，他们可以很容易地集成到客户现有的系统中，并为流程优化提供数据。因此，他们与倍福自动化的当地销售和应用工程师合作设计了机器。2011年，PDS IG在其Infinite Edge Technologies工厂首次开始使用该公司的控制和组件。

Beckhoff区域销售经理Don Seichter表示，这种合作关系提供了显著的技术优势:“多年来，在一个控制平台上支持多种技术的能力帮助PDS IG实现了需要多个plc(可编程逻辑控制器)和黑匣子技术才能接近相同结果的创新应用。”

自动化增加了灵活性和开放性

PDS IG窗膜应用系统依赖于众多自动化技术。操作界面采用内置面板pc机。这些面板结合了一个15英寸的触摸屏和一个基于个人电脑的控制器，安装在挂在机器模块上的小电器柜中。根据Polkinghorne的说法，它们能够运行人机界面(HMI)和瘦客户端来改进模块化。“根据使用的模块数量，一条生产IG并涂上保护膜的生产线可以跨越100英尺。瘦客户端允许用户从任何控制面板上浏览每个机器模块的HMI屏幕。”

机器控制编程为PLC，运动，I/O，安全

机器的控制依赖于控制柜工业PC机(IPC)和自动化软件。自动化软件结合了实时控制平台上的所有功能，使机器的PLC编程，运动控制，I/O和集成安全在一个环境中。自动化软件的CPU核心隔离功能允许PDS IG指定这些功能在IPC处理器的特定核心上运行。在现场的IPC上运行PLC、安全或其他程序之前，工程师可以使用IEC 61131-3的面向对象扩展、Microsoft Visual Studio中的计算机科学语言、图形编辑器中的各种内置功能块和其他选项来设计和测试它们。

Polkinghorne表示，数据库服务器还允许在控制器或连接到互联网的网络上的SQL数据库中灵活地收集生产信息:“我们可以灵活地以正确的频率为客户提供正确的数据，以便他们将其转化为可操作的信息，以提高生产。”

进一步提高效率，自动化软件可以扫描和自动配置设备通过ADS和EtherCAT工业以太网，包括第三方设备。这减少了调试期间与USB电缆的点对点连接。

来自倍福自动化的CP6202“经济”内置面板pc允许PDS IG设备运行瘦客户端，允许操作员访问沿长中空玻璃生产线的任何机器模块的HMI。提供:倍福自动化[/caption]

窗膜应用系统使用各种运动控制产品，其28轴跨越标准设置。模块和薄膜应用头在伺服电机的帮助下移动。伺服驱动器通过单电缆技术为伺服电机提供控制和动力。根据Polkinghorne的说法，这使得多个PDS IG应用受益匪浅:“我们的一个IG间隔应用机器人有16个伺服电机，因此每个机器人只有一根电缆对于节省该解决方案的空间至关重要-以及窗膜涂敷器。”

伺服驱动器还通过添加TwinSAFE驱动器选项卡实现集成安全性。卡提供驱动集成安全停止，速度，位置，加速和旋转方向功能。

Polkinghorne表示:“在不需要硬连接集成安全逻辑的情况下，我们可以为客户提供独特、灵活的解决方案，同时仍能满足所有安全要求。”

简化的自动化设计使机器产量加倍

PDS IG设备窗膜应用系统在2019年第二季度上市之前提高了可重复性、灵活性和周期时间。使用EtherCAT终端的高速测量，涂敷器具有+/- 1/8英寸的切割精度，即使在它处理的最大玻璃单元上也是如此。拉普说:“当把这种薄膜涂在7英尺或8英尺长的窗户上时，这种一致性非常显著，尤其是考虑到薄膜的拉伸能力。”

保持这种高精度，确保IG单元可以安装到窗扇中，而不会在剥离薄膜时被卡住。基于pc的控制的灵活性和可扩展性降低了硬件要求，并为PDS IG及其客户提供了有价值的数据。与其他供应商一起完成这些结果将需要额外的硬件plc和运动控制器。

Seichter说，这降低了总体成本，同时增加了开放性，“一个控制器不需要专门的、单一用途的黑匣子。”

PDS IG能够为客户提供有洞察力的机器运行状况和性能数据，以帮助他们保持系统的高吞吐量。Rapp表示，虽然每块玻璃的尺寸各不相同，但PDS IG解决方案的可能性大约是市场上其他系统的两倍。

他说:“我们的周期时间平均为每个窗口25到30秒，因此8小时轮班的吞吐量约为1,000到1,200个IG单位，而业内其他公司在同一时间段内生产500到600个IG单位。”“然而，通过灵活和可扩展的技术，我们的可扩展系统可以添加更多模块，将每班吞吐量提高到2,000 IG单位，即使每个模块具有不同的SKU。”

PDS IG有能力创造越来越全面和高效的窗户生产和精加工线，看到了持续创新的未来，从工厂到安装，在任何情况下都能更好地建造和保护IG装置。

詹姆斯Figy，资深内容专家，倍福自动化有限公司．副主编克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程、CFE媒体与技术、cvavra@cfemedia.com．