TwinCAT 助力提升定子预装配效率

近年来，特种设备制造商 Sonplas 紧跟移动出行领域不断涌现的新趋势，开始逐渐加强新能源电动汽车领域的市场开拓，大力研发电机转子和定子装配设备。在定子的预装配方面，Sonplas 采用了倍福基于 PC 的控制技术，充分利用 TwinCAT 缩短生产周期的优势，最大限度地提升了生产效率和产能。

Sonplas 有限公司总部位于下巴伐利亚行政区的 Staubring 市，专为乘用车和商用车行业领域的客户开发各种专用设备。公司的产品范围包括试验台、下线检测、定制化的加工和装配设备以及全自动装配生产线。Sonplas 自 1993 年成立以来，从未停止过产品的研发和更新换代，产品范围越来越广：从最初专注于提供燃油喷射系统的相关设备，发展至今，公司将产品战略重点转移到电动汽车和电力电子装置以及动力电池制造和氢能技术领域。“作为一家创新型公司，我们必须要对未来的发展趋势保持敏锐的洞察力，并将我们的专业技术知识运用到这些领域中，紧跟时代发展潮流，方能立于不败之地。”Sonplas 公司销售工程师 Florian Klimmer 感慨道。

TwinCAT 和 EtherCAT 的高速度是关键

Sonplas 公司自 2014 年以来一直致力于开发电机转子和定子装配系统，现在发现自己正面临一些全新的挑战：“电动汽车领域的创新发展速度非常快。我们必须根据越来越短的产品研发周期进行调整，这意味着我们的设备必须具有相对应的模块化设计和高灵活性。”Florian Klimmer 解释道。这也需要循环时间必须足够短，提高了对控制技术在速度和灵活性方面的要求。因此，Sonplas 公司选择了倍福基于 PC 的控制技术实现定子预装配。设备完全由 TwinCAT 3 控制，所有工艺步骤都在一个旋转分度台上完成：定子导线预定位，完成卷绕后切断，连接电缆端子并压接。这样，装配线下一个工艺流程需要的导线就准备好了。此设备可以应用到诸如电动辅助装置中电机定子的装配生产中。

据 Sonplas 公司软件开发主管 Martin Amann 介绍，倍福基于 PC 的控制技术的超高运算速度是他们做出选择时的主要考虑因素：“我们装配设备的循环时间是 5.5 秒。除去旋转分度台的定位时间，留给我们处理各种工艺流程的时间仅有 4.5 秒，这就意味着我们需要短至 1 毫秒的 PLC 循环周期。”传感器和执行机构完全由 TwinCAT 控制，甚至还通过 TwinSAFE 集成了安全功能。它与高速 EtherCAT 现场总线相结合，确保高效同步。

控制平台使用的是集高性能与小体积优点于一体的 C6032 超紧凑型工业 PC。现场级还使用了 EPP 系列 EtherCAT 端子盒，它们可以直接安装在设备上。EtherCAT P 单电缆解决方案的使用简化了集成工作，并显著减少了安装时间和布线工作量。“这也使得 EtherCAT 的高速通信可以直达传感器，同时超采样功能的使用使得信号的采样频率得到大幅度提高。”Martin Amann 在描述 EPP 系列为 Sonplas 带来的优势时指出。伺服电机的驱动任务由 EL72xx 伺服电机端子模块完成，该系列模块的特点是设计紧凑，可以大大节省占用控制柜内的空间。装配设备的控制程序全部都在 TwinCAT 3 中编程，自动生成 PLC 代码：使用自主开发的工具链，借助 Automation Interface 将电气设计数据直接加载到相应的框架中，生成设备专用的 TwinCAT 项目。

基于 PC 的控制器用作中央控制平台

Sonplas 公司长期以来一直信赖倍福基于 PC 的控制技术，将其工业 PC 用作中央控制平台，实现定子的预装配：“基于 PC 的控制技术使得所有设备功能都在同一台 PC 上同步运行。PC 中甚至还集成了数据库和视觉系统。我们不需要再额外购置任何用于测量技术、分析或下线检测的子系统；所有功能的运行都只需一个控制平台和一个开发工具。”Florian Klimmer 在总结这些优势时兴奋地说道。“除了将所有功能集成在同一个平台上之外，TwinCAT 和 EtherCAT 的高性能对这一应用项目的成功也起到了关键作用。”