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IP67 PLC控制自主输送模块

Krups集团的自驱电动eCart优化了德国汽车制造商的电池组生产的装配和测试轨道——坚固可靠的图尔克IP67 PLC用于对各输送模块进行分布式的操作控制。

Krups Automation公司是装配测试自动化领域的市场领导企业，主要工厂位于莱茵兰-普法尔茨州代恩巴赫(Dernbach Rhineland-Palatinate)。该公司专门从事用于高效连接装配和测试站的自动化系统。“LOGO!MAT eCart”是Krups的一款突破性的高可用性输送系统，采用主动供电的智能工件载具，可实现工件的旋转、提升、夹紧或倾斜。

公司的第二代领导人Philipp Krups在解释该系统背后的基本理念时说道：“在传统的滚筒输送机系统中，驱动器位于输送轨道上。因此轨道上包含大量机械部件，并存在很多磨损问题。对于永久安装的系统而言，维护始终是个难题。正因如此，我们想要颠覆这个系统，并消除轨道上的维护工作。因此我们开发了完全免维护的无源轨道。现在，整个技术和电气系统都位于小车上，也就是所谓的eCart。这些电动小车具有自诊断功能，可以在需要进行预防性维护时停止运行，从而减少停机时间，同时轨道仍保持运行。这种设计也使得后续对输送线的各种扩展变得非常简单。eCart系统进一步简化了小批量生产过程实施的灵活性。我们甚至可以说，它就是工业4.0输送机。”

系统由一些标准模块组成：旋转模块、移动托盘模块、止动器模块和分割器。这些装置根据客户的独特需求进行组合布局，并与工厂的现场控制系统相连。输送系统可为客户的生产系统提供报表数据，并支持实施双向通信接口。现在，已有多家德国大型汽车制造商在其电动车电池生产中使用该系统。

模块化输送机系统的分布式控制

“以前总是有一个主控制器，且所有信号都汇总到这里。这涉及到部分点对点布线，但也越来越多地涉及分布式I/O单元。问题在于编程仅在一个序列中进行。然而，如果在开启时或紧急启动后出现了该序列没有的任何情形，用户就必须手动移动单元才能恢复已知情形。”Krups控制开发人员Christian Mies解释道：“为了消除手动干预的需要，输送机系统必须采用不同的编程方式。必须定义适合所有情形的条件和对应处理方法。”理想情况下，每个模块都应该是自主控制的。

对于外界，每个模块都作为黑箱工作，只需通过现场总线连接与中央控制器进行双向通信。模块通过运行自有程序来执行特定任务：旋转、输送、交通监测和报告模块状态。因此，每个模块都根据开发进行精确控制，并完美实施所有可能的序列。工厂控制器安装在更高层级，并控制整体的流量。然而，实际定位序列和状态监测由模块上的每个控制器接管。

这样，Krups就无需干预整个工厂的控制，同时工厂操作员也无需控制输送系统模块。仅通用控制器与模块之间的通信需要在基础层实施。Krups内部将这些具有自有智能的输送系统模块称为智能模块。因此，该公司在十年前就开始寻求能够直接安装在模块上的自主控制器。

内部制造的IP67控制器

“当时我们已经在寻找具有IP67防护等级的紧凑型控制器了。然而，市场没有任何对应的产品。”Christian Mies说道。因此，Krups最初只能自己解决问题：“我们制造了板载控制器，并在电路板上安装了所有M12插头连接器，且一切都设计在外壳中。该外壳必须带有钻孔以及气动系统和显示器。因此，装置非常庞大，且制造难度相对较高。我们需要制造电路板、装配外壳并完成所有接线。尽管最终取得了成功，但整个过程耗时耗力。”高级总裁Peter Krups在解释采用内部模块控制器的经历时说道。

自从图尔克在数年前推出其TBEN-L-PLC模块化控制器以来，Krups省去了许多构建系统的工作量。除了e-Cart系统外，他们还在许多其他机型中使用这款IP67控制器。每个输送系统单元的控制都写入在Codesys中。该控制器与驱动器、阀组及其他模块组件的通信通过总线接口实现，而与主控制器的通信则大多通过Profinet实现。“这款控制器给我们带来了许多优势。现在模块可以立即部署，无需任何其他现场编程设备，例如更换、插入、数据备份等。理想情况下，客户只需连接用于24 V的7/8英寸插头连接器以及用于总线连接的以太网连接器。”Mies在解释用户获益时说道。

IT经理Mies表示，对于Krups这样的国际公司，依靠紧凑型控制器提供的众多协议就能收回成本：“对于采用Ethernet/IP的美国市场，我们可以完全像服务欧洲和亚洲市场一样，通过使用混合协议来服务他们。目前，我们主要专注于Ethernet/IP和Profinet，但未来若客户有相应需求，我们原则上也可以使用Modbus TCP。需要注意的是，图尔克设备包括了所有Codesys许可。无论客户采用哪种现场总线，我们都可以使用相应的许可。我们甚至可以在有时需要小型主控制器时使用它们，因为主站许可也包含在内。”Mies在描述TBEN-L-PLC可以部署的不同场景时说道。

eCart系统在电池生产中节能

电池生产中的eCart输送系统规格表明制造商真正在追求电动输送。大约1公里输送轨道上有130辆自驱小车，这意味着当前早已不是小批量生产阶段。Krups通常在轨道上安装约70个转盘和140个止动器。每10个止动器和1个旋转模块使用1个TBEN-L PLC作为客户主控制器的网关。这大大减少了客户所需的总线节点数量。

如要更改方向，小车可由输送模块移动到并行轨道或由转盘改变方向。不同于大多数传统系统，TBEN-LPLC能够与e-Cart系统的小车通信。止动器上装有NFC(近场通信)单元，以便使用TBEN-L-PLC作为网关来实现主控制器与小车间的通信。通过这种方式，小车可以根据其状态或者是否存在警告消息来移动。另一大优势是：当小车等待时，不会消耗任何电力。而传统滚筒输送机系统即使在无需移动任何箱子时，驱动器也照常继续运行。

模块的传感器和执行器直接连接至TBEN-L-PLC。该模块化控制器在4个插槽上提供8个通用通道，并可根据配置要求自动设置为输入或输出。若需要其他I/O，Krups可以通过CAN总线连接扩展所需的BLcompactI/O模块的信号数量。BLcompact模块同样采用IP67防护等级设计，可直接安装在设备上。

IP67减少布线

不仅Krups认识到通过图尔克的IP67技术可以大大减轻工作量，客户也被该解决方案折服。“仅仅是将24V电缆和信号连接到止动器的12个控制器上，然后贴上标签就已经是非常耗费人力的工作了。TBEN-L-PLC仅通过这项节省就可以轻松收回成本。”IT经理Christian Mies赞赏道。e-Cart系统不仅是节能和故障安全的，还可以实现工业4.0应用场景中强调的更灵活的流程，并且已经成功实施。通过与工件载具通信，可以打造更多样化的产品。

（图尔克）