这种紧凑型的平板玻璃切割设备实现了高精度和低误差的直线和成型切割

Lisec是专门生产多功能通用性设备的机器制造商，该公司的产品只需要简单调整就能够适应各种工况，而对此起着决定性作用的是可以进行精细调节的控制技术，正如玻璃切割机的例子中所介绍的那样，这种技术实现了精密的加工操作。

近年来，平板玻璃加工企业Lisec已逐渐成为一家自动化整体设备供货商，企业有一批资深的玻璃加工技术人员，此外企业的亮点是他们自己开发的、用于生产管理规划与优化以及订单统计和库存管理的、通过ADS协议与Twincat连接的软件，同时还有为了工业4.0开发的“透明生产”。

倍福自动化有限公司(Beckhoff)基于PC的控制技术为Lisec公司带来了诸多好处，公司自动化部门主管Markus Schoisswohl博士介绍说：“由于系统可视化也需要PC，所以我们也可以很容易地将其用作控制器，此外PC控制具有出色的可扩展性和高度的灵活性，这对我们来说非常重要，因为它让我们能够尽可能经济地实现设备自动化，我们的系统提供大量的选配功能，而这些功能需要各种控制技术的支持，此外Twincat还带来了一个好处，那就是新设备无需复杂的重新编程就可以始终保持最新的软件水平。”

Lisec公司L1(可编程控制器)和L2(可视化)部门主管Andreas Rohrweck列举了另外一项优势，即可扩展性：“由于不同机器中的工艺过程有些是相似的，我们可以使用统一的控制程序，例如玻璃切割机Base Cut作为具有基本功能的独立机器使用与整线高端系统相同的控制程序，采用倍福的解决方案无论在软件还是驱动技术方面都可以很好地扩展，通过程序和硬件层面的分离，Twincat系统管理器可以为此提供最佳支持(图1)。”

图1 使用玻璃切割机可以加工厚度2.3～19mm的玻璃，根据设备的设计情况还可以加工3.7m×2.6m的玻璃，未来还将可以加工6.0m×3.3m的大块玻璃板

据Schoisswohl所述，处理速度和开放性也是PC控制的核心优势：“由于我们这个领域的现代化程度日益提高，对先进自动化系统的需求也在不断上升，因此一个能够与不同网络连接的灵活通讯解决方案对我们来说非常重要。Ethercat工业以太网系统负责通信任务和机器之间的实时数据传输，例如非时间关键数据借助客户端服务器技术通过TCP/IP传输给上层系统。”Andreas Rohrweck补充道：“Ethercat的处理速度在运动控制方面也给我们带来了益处，例如伺服轴的操作在1ms周期内完成，以满足对玻璃边缘进行数控加工时的极高要求，Twincat NCI软件能够为此提供支持，它也可以实现高度动态控制。”

高效控制和驱动技术确保高精度

功能强大的控制和驱动技术可以提高每个运动部件的精度，Rohrweck解释道：“针对加工流程和机器种类有着众多的控制器，从相对容易的单轴定位任务，即简单的点对点运动，到复杂的数控联合加工设备。”有些工艺如研磨、镗孔或铣削需要的精度比纯粹的玻璃切割更高，例如0.2毫米的切割误差对于Base Cut来说已经足够,但对于边缘抛光机而言，这个值就变成1%ms级。“所有这些通过Twincat NCI都能实现，成品功能模块可以为此提供支持，例如S形斜坡后的平稳启动模块。”Rohrweck补充道。

Base Cut的PC控制技术包括自动搜索工件及零部件、带辅助轴的两轴NC、带有相应NC程序校正的工件位置自动识别装置、未知玻璃板的自动测量以及诸如控制工作台的抬升等标准PLC任务。据Rohrweck称，控制系统的核心部分是一台倍福的C6930控制柜式工业PC，其结构非常紧凑且坚固耐用。“由于它占用的空间小，我们可以将该款工业PC直接集成到Base Cut的操作终端中。此外C6930为我们的机器提供了所有必要的接口和高性能的SLC闪存选项，同时大量选项带来的极高扩展性对我们来说也是一个决定性因素，因此我们所有的设备都采用了C6930。”

紧凑的机器设计源于节省空间的控制组件

图2 双通道伺服驱动器AX5206同样有助于紧凑型的机器设计

由于Base Cut的操作终端直接放置在机器上，Lisec也非常注重节省空间的组件。在Rohrweck看来，紧凑型驱动技术在这方面也是个关键因素：“X轴和Y轴通过双通道Ethercat伺服驱动器AX5206控制，此外直接集成在Ethercat-I/O系统中的伺服电机端子模块EL7201负责控制Z轴(图2)。”从而大大节省了控制柜的空间。另外AM8000系列伺服电机中使用的单电缆技术(OCT)确保了紧凑型的设计，并减少了安装工作量，集成的安全技术也同样如此，通过这些安全模块可以在Base Cut中实现控制器开启、轴急停和安全停止等功能，这是通过Twinsafe端子模块、Twinsafe驱动选项卡AX5801和Safetyover Ethercat协议直接集成在PC控制中的(图3)。

图3 通过Twinsafe端子模块(中)和伺服电机Ethercat端子模块EL7201(右)可以将安全和驱动技术无缝并紧凑地集成到控制系统中

鉴于其高速处理能力，控制柜式工业PCC6930可以同时完成多个运行(图4)，Rohrweck对此解释道：“如同所有Lisec公司的设备一样，基础设备Base Cut也可以升级并联网，例如切割工作台后面可以增加玻璃破碎机。为此Base Cut使用的C6930上至少要有两个额外的运行时刻可供使用，这样一来这种只需要少数几个人操作的附加设备就不再需要单独的工业PC，从而降低了成本或工程造价，减少了重复控制，避免了复杂的轴同步。”

图4 由于结构紧凑，控制柜式工业PCC6930（右下）能够直接安装在操作终端，AM8000伺服电机（左上）放在空间极为有限的切割工作台上，节省了大量空间

高速处理和在线更新的优点

Schoisswohl博士认为，只有Twincat实现了在线更新这一重要控制功能：“能够在设备运行过程中下载新程序到控制器上对我们来说非常重要，特别是针对大型加工系统，这样可使机器的原型设计和调整以及系统的远程维护变得更加容易，这是一个巨大优势，特别是对最终用户而言，因为他们可以在不中断生产的情况下从程序更新中获益。”

► 从基础机器到全套设备的控制

自1999年起，Lisec公司就一直采用德国倍福自动化有限公司(Beckhoff)基于PC的控制技术和驱动技术，不论是在所生产的机器设备上，还是在自己的玻璃加工部门中。

在位于奥地利Hausmening的工厂中，生产线或系列机器交付客户使用之前，所有机器和外围设备都要通过内部检验。

其中一个例子就是Base Cut，这款玻璃切割工作台被设计为用于平板玻璃的直线及成型切割的基础设备和独立系统。这款机器有两个型号，其中较小的型号仅有4.6m长、3.2m宽和1.4m高，它拥有一个实心的钢质框架，并带有一个可以倾斜或固定使用的桥式切割机，可以加工厚度从2.3～19mm的玻璃，根据设备的设计情况，也可以加工3.7m×2.6m的玻璃，未来还可以加工6m×3.3m的玻璃板。X和Y轴方向上手动插入的玻璃板可以自动检测位置，需要时载板也会相应转动。