基于pc的控制帮助KVAL门机生产

在KVAL公司的机械重新设计中使用了基于pc的控制，伺服驱动器和一根用于通信和电源的电缆，以及用于通信的EtherCAT工业以太网。使用新的自动化系统的好处，除了更好的操作机器，还包括减少接线到操作的时间。门组装机的接线通常需要两个人2到4天的时间而不进行测试。现在，一个人不到一天就能安装好一台机器，包括测试。

美国传奇喜剧演员米尔顿·伯利曾说过:“如果机会不敲门，那就去造一扇门。”很可能是出于同样的想法，挪威家具制造商AA Kvalheim在20世纪40年代中期成立了KVAL公司，以满足他的家乡密歇根州对机器的日益增长的需求，这些机器可以为蓬勃发展的建筑门行业提供领先的功能。近70年后，总部位于加利福尼亚州佩塔卢马的KVAL为制造高质量的门提供机器，利用最新的自动化技术为客户提供特定的解决方案。

作为公司不断寻求为客户提供更好、更具成本效益的产品的一个组成部分，KVAL于1991年开始将个人电脑集成到机器中。随着公司需求的持续增长，KVAL在2010年转向了完全基于pc的自动化平台。优点包括精简和强大的机器控制架构。

各种形状、大小的门

通过设计，KVAL公司为广泛的客户提供服务，几乎每一台门组装机都能满足客户的需求。KVAL软件工程师David Schneider表示:“我们从未限制客户的想象力，这从我们的147个机器类别中可以清楚地证明。我们为各种形状和大小的客户提供服务。无论客户是建造建筑门、住宅门、室内/室外门，还是其他什么，我们都可以根据他们的需求定制高性能机器。”

专注门业被视为竞争优势，拥有专业、经验丰富的员工。施耐德继续说道:“在机器定制方面的经验使我们能够为客户提供出色的支持，因为我们通常以前就听到过他们的问题，并且已经准备好了最好的答案。”

售后支持包括每台机器的每个部件的库存，当需要更换部件时加快周转。该公司还致力于为不再可能获得的部件提供明确的迁移路径，从而延长机械的生命周期。

自动化支持定制

需要保持高度可靠，但可定制的机械促使KVAL工程团队寻求同样灵活，可定制的控制，这导致了基于pc的控制。施耐德表示:“除了必须在我们的产品中实现高水平的定制外，我们还需要一个可以执行运动控制的系统，PLC，并坚持开放的，基于标准的编程，以及提供简单的故障排除和可扩展性，所有这些都在一个平台上。”

使用适用于计算机数控(CNC)、基于PC的控制、运动和人机界面(HMI)的通用编程软件，以及工业PC，帮助该公司“制造各种尺寸和复杂性的机器，同时采用相同的底层控制系统，这种控制系统具有高度的适应性。”

根据Schneider的说法，之前的系统有一个传统的可编程逻辑控制器(PLC)架构和一个软件平台，一个独立的运动控制器有一个不同的软件平台，一个HMI有另一个软件环境，然后是标准的PC软件。每个设备和软件平台与其他解决方案的通信有限，因此KVAL花时间处理通信，而没有足够的时间用于机器设计。

编程库

所有系统的统一编程环境和运行时提供了最广泛的编程语言和代码管理选项。施耐德说，他可以用软件工具创建一个代码模块，“在那之后我们制造的每台机器上重新使用这个模块。他解释说，这是我们如何通过利用“软件来构建一个功能块库，以放入特定于馈线系统、铰链路由器或门锁路由器的代码，并知道使其工作的底层功能已经完成”来加速开发的很大一部分。

现场总线和通信标准的开放方法很有帮助，因为许多KVAL实现由一系列用于大型工厂环境的机器组成，而不是一台机器。多机系统需要机器之间有效的通信。EtherCAT提供了通过网关和耦合器与其他协议连接的众多选项;软件工具增加了灵活性，将应用程序从网络/协议层抽象出来。

灵活设计，pc控制

最新的机器，KVAL指挥官3系列，结合了基于pc的控制和ethercat运动控制的简单和低成本的操作。该机器的设计提供了多功能门和门框铰链路由功能，先进的CNC系统，适合任何铰链的几何形状，以及快速切换(不到30秒，而需要10到15分钟)，为各种规模的商店提供了灵活的制造解决方案。

KVAL Commander 1是一种空气-气动机器，有一个或两个路由模式和20秒的循环时间。虽然售出了数百台，但KVAL知道自己可以做得更好。根据施耐德的说法，更新的自动化硬件和软件使公司能够生产出“非常优越的机器”。通过该设计，“我们可以击穿任何铰链半径、铰链深度、方角凿子、先导预钻孔、斜角门边缘等等，与非常有限的常规相比，周期时间可以忽略不计，因此客户最终在性能、质量和节省时间方面绝对是赢家。”

施耐德继续说道:“门制造商的需求分布在看似无穷无尽的数量和复杂性中。指挥官3是一款成本较低的机器，可以让用户制作任何他们想要的门，并提供高水平的定制。需要小批量、多功能数控机床解决方案的小型商店是该产品的主要目标市场。”使用的自动化“使我们能够创造出一种适合整个市场的机器，即需要自动化但无法为我们的大型机器提供预算的小型商店。新的Commander 3在这个市场上平衡了价格和功能。”

在机器内部，一个工业PC (IPC)运行一个统一的编程软件平台，用于运动控制和CNC操作，并通过微软Windows操作系统平台中的标准工具和程序促进远程诊断和故障排除。

施耐德表示，这种具有成本效益的自动化能够从设备前端访问标准连接器和存储卡，“只需几分钟就可以启动并运行”。

这台机器去掉了以前杂乱的专有总线系统电缆，现在使用的伺服驱动器只需要一根标准以太网电缆就可以让高性能EtherCAT运动系统运行。

施耐德说，对于为230v和480v电源设计的机器，“以前我们必须在材料清单中包括一个笨重而昂贵的变压器，或者为每种尺寸配备两个功率级驱动器。”他补充说，使用伺服驱动器和处理两种电压的自动程序可以简化设计和零件管理，并降低客户的成本。单电缆设计通过减少多达50%的电机电缆和连接器简化了安装。

KVAL机器还具有I/O终端，提供可拆卸的插头面，便于安装和拆卸。施耐德表示，向全球派遣机器“限制了我们进行定期现场调试和维护的能力”。EtherCAT I/O模块的设计使客户可以轻松地进行日常维护，只需拔插电线插头，而无需复杂的布线知识。

灵活的控制，定制的设计

在重新设计指挥官机器系列后，使用基于pc的控制和EtherCAT, KVAL能够编程，测试和出货10轴990H数控路由机，自定义g代码例程，在两个月内;该公司表示，如果采用之前的设计和技术，这可能需要两到三倍的时间。

“最初的机器被送到澳大利亚，所以由于时区差异和长距离，机器需要提供简单的启动和故障排除，最终客户可以理想地自行执行。”施耐德解释说，使用的自动化建立了这种易用性。

更灵活的自动化流程和简化的布线节省时间。“由于旧系统中的伺服驱动器通过传统现场总线联网，因此通常需要两到四天的时间才能使机器从有线到运行，但仍然没有完全测试。”通过基于pc的控制和EtherCAT，“整个过程不到一天，”施耐德说。KVAL还创建了自动化的测试例程，消除了以前的手工流程，这些流程对KVAL和客户来说都是繁琐和耗时的。以前的故障排除通常需要检查每个轴和限位开关来发现问题。自动化流程使故障排除更有效。过去的手工流程通常需要两个人来完成，而现在的新系统只需要一个人。

更容易扩展

随着门的新建筑和改造市场的扩大，KVAL对业务的持续增长保持积极的展望。有长期战略的供应商会有所帮助。“作为一家拥有近70年历史的公司，KVAL重视与全球公认的技术专家建立这种强有力的合作关系。随着指挥官3的胜利，我们承诺将尽可能多的机器迁移到新平台上，以“确保一个强大的未来，为我们的客户提供最好的技术和支持。”

- Josh Olson是Beckhoff Automation的营销传播专家;由Mark T. Hoske编辑，他是CFE Media的内容经理，控制工程，mhoske@cfemedia.com．

关键概念

• KVAL采用最新的自动化组件重新设计了门组装机。
• 使用统一的编程环境、基于pc的控制、驱动器和伺服电机以及更简单的布线可以节省几天的组装时间。
• 新的自动化使故障排除更容易。

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关于这个KVAL应用程序的更多信息和照片可以在这篇文章中找到，而不是在2015年5月出现的控制工程印刷版和电子版。

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产品内部:pc控制助力KVAL门机生产

查看KVAL指挥官3的视频:

https://www.youtube.com/watch?v=l49lOHnGcl4．

www.kvalinc.com

www.beckhoffautomation.com

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