完美的模块化

作者:Deniz Isik 文章来源:MM《现代制造》 点击数:439 发布时间:2019-09-04
几乎所有的机床设备中都有操作控制和信号设备。为了将这性能强大的成熟技术与模块化的现代设备制造要求结合到一起,用户可以选择Eisenmann公司研发生产的Sirius Act系列具有Profinet现场总线通信能力的仪器设备。
完美的模块化

Eisenmann公司首次在模块化的淬火设备中将所有的操作控制和信号设备用Profinet现场总线系统连接到中央控制系统中
Eisenmann公司首次在模块化的淬火设备中将所有的操作控制和信号设备用Profinet现场总线系统连接到中央控制系统

2018年年底,Eisenmann公司将一台长约50m的剃须刀片淬火设备交给了捷克用户。捷克公司电气工程部门的负责人Matthias Marks先生说道:“有了这台设备,捷克能够实现新的模块化生产方案。”也就是说:捷克工厂中的各个生产单元,例如开卷机、片材牵引机、加热炉、冷却池、回火炉或者复卷机等单一设备可以组成一条完整的生产线、实现最佳的生产过程。

“我们对整个生产过程进行了优化。” Marks先生强调说道。而这种模块化生产战略的决定性因素是使用西门子公司的Simatic ET200SP分布式输入输出模块;这些输入输出模块可以通过Profinet现场总线与中央控制器保持通信联系。Eisenmann公司负责电气设计的Jürgen Br?henhorst先生补充说道:“西门子公司研发生产的、具有Profinet现场总线通信能力的操作控制和信号设备Sirius Act非常适合于模块化的现代设计。”利用这一装置,按键、发光按键、旋钮、指示灯、按键开关甚至紧急停开关等都可以轻松的集成到控制电路中。因此,利用七芯编排线和绝缘压穿连接技术,连接模块可以最多将20个Sirius Act操作控制和信号设备与Profinet现场总线系统连接起来。

编排线的一端连接着IM指令和信号模块,以便于Profinet现场总线建立通信连接。如果用户想通过Profisafe安全模块使用紧急停开关,可用IM F指令和信号模块代替IM模块;就如同Eisenmann公司为剃须刀刀片淬火设备所做的改进。IM F指令和信号模块的存储器中已经保存了Profinet现场总线的参数、IP地址、Profinet仪器设备的名称和F目标地址。因此,在更换出现故障的指令和信号模块时不必重新设置这些参数。“与传统的解决方案相比较,我们的方案更简单、更经济也更不容易出现接线错误。” Jürgen Br?henhorst先生介绍说。

图1 可以将多达20个仪器设备连接到接口模块中实现Profinet通信。在连接紧急停开关时,专用的安全保护模块可以实现无故障的与Profinet现场总线保持通信
图1 可以将多达20个仪器设备连接到接口模块中实现Profinet通信。在连接紧急停开关时,专用的安全保护模块可以实现无故障的与Profinet现场总线保持通信

追求更完美的技术

“我们希望通过坚持不懈的模块化努力将整个工程施工的时间缩短30%。”Matthias Marks先生说。西门子公司研发生产的现场总线仪器设备,尤其是具有Profinet通信能力的指令和信号模块为实现这一目的提供了大力的支持。“这使我们能够将众所周知的现成技术与现代化的新要求完美的结合到一起了。”Jürgen Br?henhorst先生总结性的说道。之所以要与现代化的要求结合到一起是因为还要考虑其他解决方案,例如具有集成了功能按键的Profinet现场总线控制面板、钥匙开关和紧急停按钮,这些都是可能补充、集成到控制托盘中的。“Eisenmann公司的技术专家在Sirius Act解决方案中看到了更多的用途,例如总线通信的好处。” 西门子销售代理商Hendrik Hartenbach先生说道。

首先就是经济性好,因为仅这一个指令和信号模块就有八个独立的控制点。其次,操作者可以操作比精巧电子功能键更好操作的坚固耐用按钮。第三就是模块的可扩展性能,能够灵活的增加按键数量和控制功能的数量。Br?henhorst先生解释说道:“我们根据生产设备和生产过程定义标准控制点的最大数量。”这些控制点中就包括了紧急停和钥匙开关,以便能够单独操作设备的不同部件。

图2 在操作控制和信号元器件的布线连接时,可以从线辊上截下所需长度的编排线,利用绝缘压穿连接技术可靠的完成布线连接
图2 在操作控制和信号元器件的布线连接时,可以从线辊上截下所需长度的编排线,利用绝缘压穿连接技术可靠的完成布线连接

控制技术提供全面的故障诊断

整个剃须刀刀片热处理设备由西门子的Simatic S7-1515 F系统进行控制。这一控制系统不仅性能强大,而还带有两个单独的Profinet现场总线接口。Profinet现场总线的输入输出接口IRT设计为两端口的交换机。具有单独IP地址的Profinet接口可用于切断数据网络。“这对Eisenmann公司的模块化战略提供了很好的支持。”Hartenbach先生说道。因为通过有着独立IP地址的第二个Profinet接口可以将生产网络和办公网络分开,因此可以交换生产数据。 “通常情况下我们不需要这一选项。但有了它就能够随时毫不费力的满足用户的愿望了。在对数字化技术兴趣日益增长的背景条件下,这一指令和信号模块也给Eisenmann公司的模块化战略提供了大力的支持和帮助,能够灵活的满足用户的要求。” Marks先生说。

指令和信号控制模块的配置和编程是在西门子全集成自动化TIA-Portal系统中完成的。其中包含了Sirius Act指令和信号模块,因此功能编程的工作就像常规布线一样简单。Hendrik Hartenbach强调说:“然而最主要的区别就在于TIA-Portal有着丰富的诊断功能,因此不需要专门编写故障诊断的程序。”原则上,即使在没有使用TAI-Portal全集成自动化系统时,Sirius Act的终端模块也在背面有一个表示仪器工作状况和信号连接是否正常的LED发光二极管。当红灯闪烁时,表示接口模块收到了控制系统能够识别的信息。用这种方法也可以在设备调试时快速的确定调试中的故障。“恰恰是那些偶发性的故障和偶尔出现的错误会大大的影响设备调试、延长了打电话呼叫技术服务的时间,而这些问题在使用了Sirius Act模块和Profinet现场总线之后这都可以得到解决。” Marks先生说。

图3 各个设备模块都由西门子Simatic ET 200SP分布式控制系统控制,通过Profinet或者Profisafe与中央控制系统保持联系
图3 各个设备模块都由西门子Simatic ET 200SP分布式控制系统控制,通过Profinet或者Profisafe与中央控制系统保持联系

清晰的结构可节省时间

Eisenmann公司的专家估计:使用指令和信号模块之后可以将设备调试时间缩短50%左右。“在使用了具有Profinet现场总线通信能力的操作控制和信号设备之后极大的改善了设备的容错性。”仅绝缘压穿连接技术一项就可以缩短电缆布线的时间,减少接线错误的风险。例如,在剃须刀刀片热处理设备中就有八个控制器,每个控制点都配有一个紧急停按钮,两个控制单机工作的钥匙开关以及12个控制点。它们都连接在Profinet现场总线IM F接口模块上,通过Profinet与中央控制系统通信。

无故障的接口模块还有四个数字信号输入端、一个标准的模拟信号输出端以及一个模拟信号输入端,并针对使用西门子的3SU12型电位计进行了优化。这就有可能将其他操作控制和信息系统也集成到一起了,而在其他情况下的系统集成则没有Profinet现场总线通信的能力。 “这样,我们就可以通过终端模块轻松的读取钥匙开关的状态信息,并在IM F模块的标准输入端中访问钥匙开关了。” Jürgen Br?henhorst先生说。Sirius Act指令和信号模块满足了Eisenmann公司专家的所有要求,符合企业的模块化战略,也被证明是一种极具成本效益的整体性解决方案。