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Beckhoff新自动化技术打造「智能冲床新时代」

  • 刘中兴台北

倍福PC-based控制器具有高速、高精等特点,为本专案智能冲床的核心控制系统。倍福自动化
倍福PC-based控制器具有高速、高精等特点,为本专案智能冲床的核心控制系统。倍福自动化

行政院国科会的「次时代智能制造关键技术研发专案」,将采用Beckhoff-倍福开放式自动化控制系统与EtherCAT技术来开发新一代智能冲床。此专案由高科大林栢村教授主持,并以协易机械的伺服冲床系统为架构,落实产学合作,研发国际大厂规格等级之C型智能伺服冲床,以协助推动台湾冲床产业迈向高智能、低耗能、高效率的智能转型,进而提升台湾冲床制造业的国际竞争力。

智能冲床带动产业升级

「次时代智能制造关键技术研发专案计划」主持人林栢村教授(左二)、工学院工程科技博士生张嘉宏(左一)与团队于高科大校内的协易伺服冲床前合影。倍福自动化

「次时代智能制造关键技术研发专案计划」主持人林栢村教授(左二)、工学院工程科技博士生张嘉宏(左一)与团队于高科大校内的协易伺服冲床前合影。倍福自动化

次时代智能制造冲床系统,采用Beckhoff工业电脑、控制面板、I/O量测与安全模块、TwinCAT 3自动化软件等。倍福自动化

次时代智能制造冲床系统,采用Beckhoff工业电脑、控制面板、I/O量测与安全模块、TwinCAT 3自动化软件等。倍福自动化

台湾冲床产业在全球占有一席之地,但常面临来自国内产品的削价竞争,与欧美日高端品牌的挑战。高科大「次时代智能制造关键技术研发专案计划」总计划主持人林栢村教授表示,如何协助台厂在全球冲床市场的竞争中脱颖而出是最重要的事,因此次时代计划的目标首重于打造冲床系统的差异化、提升产品附加价值,并带动冲床产业升级。

台厂的冲床系统大都离智能机械有一大段距离,一般传统冲床没有数据蒐集与监控功能,只能透过人工抄写冲压的次数,这样的数据可能不完整,因此无法做出最有效的判断。有监于此,林栢村教授致力于开发新一代智能冲床,让产学能结合,发挥一加一大于二的力量。有别于一般传统冲床,次时代冲床计划将规划七大监控决策模块,涵盖: 能源管理、设备管理、保养维修、结构升温、模具生产监控与品质制程管理,让产业增加国际竞争力。

开放式Beckhoff控制器大幅提升冲床效能

要让冲床更具智能化,不能只有纸上谈兵,高科大模拟协易的冲床实验场域系统,并建置线上的边缘运算决策系统来连接实验场域,可做到两端系统的急降、即停等实时冲床控制。此专案采用倍福PC-based控制系统作为设备与边缘运算两端的控制器,主要是考量Beckhoff 控制器具备高运算能力,支持50μs的RTOS环境,一台控制器即可整合HMI、PLC、运动控制、通讯功能,可取代传统的PLC、运动轴卡等,更缩小设备空间。团队也不需要使用额外的控制器,即能达到实时(real-time)的数据蒐集。

此外,倍福的系统具开放性能,可与他牌PLC、I/O 模块通讯。高科大使用高速EtherCAT通讯协定,将「边缘运算决策系统」与「设备控制系统」进行整合实验测试,设备之间数据蒐集的时间点可以在50μs-1ms间,而开放性的EtherCAT,可轻松与第三方产品通讯,显着减少配线时间。

整个系统则透过 TwinCAT 3自动化软件进行开发,整合PLC与多轴控制器,更支持工业4.0所需的功能,像是视觉、机器学习等,林栢村教授对倍福TwinCAT 3的高效能赞誉有加,其性能强大的开放式控制技术有助于高科大开发复杂的智能功能。特别是在开发分析预测这类型复杂的功能,使用TwinCAT 3可缩短开发时程,同时轻松与第三方软件MATLAB通讯。

冲床工业4.0,降低碳足迹

除了让冲床设备更智能化之外,更考量到 2050净零碳排将成为全球主流趋势, 台湾冲床以出口导向为主,为维持国际竞争优势,产业的低碳转型势在必行。本专案计划亦将开发能源管理功能,可实时监控能耗,计算设备碳足迹,发现能源浪费的地方就进行改善,达到最佳化能源使用,打造节能低碳的冲床系统,此举将有利于台湾冲床设备进军欧美市场。林栢村教授与其团队努力要将企业的碳焦虑转化为产业升级的主要推力,打造低碳设备,实现绿色制造。

Beckhoff与高科大共同推动冲床智能化

倍福自动化与高科大携手,为台湾制造业带来技术升级,整合多项智能功能的智能制造冲床系统提供更多附加价值,其设备监控功能,能直接监测油路、电控、零件状态,实时掌握机台与生产状态,提前发现潜在故障,实现预测性维护,避免意外停机,确保生产系统的可靠性和高效性。次时代冲床计划的推动,将重新定义冲床价值,进而协助台湾冲床设备在全球市场的竞争中脱颖而出。林栢村教授期许透过此计划能将智能技术转移到其他厂商,提供在不改变现有产品下,快速提升机台监控能力与联网能力,并启发更多企业投入智能制造领域,共同推动台湾冲床向前迈进,实现更卓越的竞争力,迎向智能制造。