昆山華恒焊接股份有限公司坐落在中國(guó)江蘇省昆山市。公司主營(yíng)業(yè)務(wù)為開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和銷售各種焊接設(shè)備。公司的產(chǎn)品范圍從管焊機(jī)、焊接專機(jī)、焊接電源一直延伸到智能機(jī)器人焊接解決方案和全自動(dòng)焊接設(shè)備。隨著在有軌運(yùn)輸車基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的新生產(chǎn)線的推出，華恒焊接為中國(guó)機(jī)械工程行業(yè)的全自動(dòng)生產(chǎn)做出了重要的貢獻(xiàn)。
行車仍舊廣泛應(yīng)用于中國(guó)機(jī)械工程行業(yè)中的廠內(nèi)運(yùn)輸；然而，不斷增長(zhǎng)的生產(chǎn)需求也提升了對(duì)生產(chǎn)自動(dòng)化的要求。昆山華恒認(rèn)識(shí)到了這一趨勢(shì)，并在 2010 年 4 月向市場(chǎng)投放了一款能夠自動(dòng)更換站點(diǎn)的 RGV（rail-guided vehicle）小車，它可以和機(jī)器人站點(diǎn)結(jié)合，構(gòu)成一條靈活的生產(chǎn)線。三一臨港基地的結(jié)構(gòu)件焊接車間就是使用這一生產(chǎn)線制造挖掘機(jī)挖斗和動(dòng)臂。目前，二十幾條 RGV 物流生產(chǎn)線已經(jīng)在三一重機(jī)臨港產(chǎn)業(yè)園投入運(yùn)行。
在控制方面，華恒公司全面應(yīng)用了 Beckhoff 的自動(dòng)化產(chǎn)品：整個(gè)工廠都配備了用于控制的面板型 PC 和嵌入式控制器和 TwinCAT 自動(dòng)化軟件、用于系統(tǒng)通訊的 I/O 組件以及高動(dòng)態(tài)
伺服驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)。整個(gè)自動(dòng)化物流生產(chǎn)線主要包括軌道、RGV 搬運(yùn)小車、一個(gè)機(jī)器人工作站、自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)和上位控制系統(tǒng)。
RGV 小車要盡量做到結(jié)構(gòu)緊湊、較高的運(yùn)送速度（達(dá)到 20 m/min）、行走非常平穩(wěn)、以及定位精度高（<1mm）等，并能夠完全自動(dòng)地進(jìn)行上、下料。在生產(chǎn)過(guò)程中，控制層自動(dòng)與 MES 系統(tǒng)連接并傳輸工件相關(guān)的信息。
全自動(dòng)化物流生產(chǎn)線由五個(gè)部分構(gòu)成：軌道、作為運(yùn)輸工具的 RGV 搬運(yùn)小車、一個(gè)機(jī)器人工作站、分散控制系統(tǒng)和上位控制系統(tǒng)。
CX5010 嵌入式控制器：高性能，多接口
裝有 TwinCAT NC PTP 自動(dòng)化軟件的 CX5010 系列嵌入式控制器負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn) RGV 小車的所有控制功能。“我們之所以選擇 CX5010 系列嵌入式控制器，一方面是因?yàn)樗阅芨撸硪环矫媸且驗(yàn)樗慕涌谪S富、結(jié)構(gòu)緊湊。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，Beckhoff 總線端子模塊系統(tǒng)支持各種現(xiàn)場(chǎng)總線，例如 CANopen 和 Profibus，因此能夠與我們的外圍設(shè)備兼容。”昆山華恒電氣焊接自動(dòng)化組組長(zhǎng)王威解釋道。除了硬件上的優(yōu)勢(shì)之外，TwinCAT 軟件庫(kù)和強(qiáng)大的功能塊也給華恒的電氣開(kāi)發(fā)工程師留下了深刻印象。“因?yàn)楹芏嗫刂迫蝿?wù)無(wú)法用標(biāo)準(zhǔn)的控制器實(shí)現(xiàn)，因此需要額外的編程工作，而 TwinCAT 軟件模塊的使用讓我們節(jié)約了大量的項(xiàng)目工程開(kāi)發(fā)時(shí)間。”華恒的電氣工程師李芳如是說(shuō)。
驅(qū)動(dòng)技術(shù)：具有高動(dòng)態(tài)性和高定位精度
針對(duì)運(yùn)動(dòng)控制，昆山華恒選用了 Beckhoff 的高性能 AX5000 伺服啟動(dòng)器和 AM3000
伺服電機(jī)。該解決方案確保實(shí)現(xiàn) RGV 小車在主、副軌上的精確定位、高速行走及 Z 軸的回轉(zhuǎn)，取代了傳統(tǒng)的定位模塊和 NC 控制器。“小車可自由選擇要駛向的站點(diǎn)。其位置可在 RGV 中靈活設(shè)置，無(wú)需更改程序。”王威解釋說(shuō)道。另外，RGV 小車上還配置了一個(gè) PROFIBUS 主站/從站端子模塊 EL6731，該模塊下面帶 2 個(gè)條碼掃描頭，用來(lái)讀取主、副軌上的條碼，以確保在 RGV 小車的輪子和導(dǎo)軌之間出現(xiàn)滑動(dòng)時(shí)也能準(zhǔn)確安全地實(shí)現(xiàn)換軌。
RGV 小車在三一臨港生產(chǎn)基地的結(jié)構(gòu)件焊接車間中用于全自動(dòng)生產(chǎn)挖掘機(jī)挖斗和動(dòng)臂
嵌入式控制器和 EtherCAT — RGV 小車控制平臺(tái)的核心
生產(chǎn)線也通過(guò)一臺(tái)嵌入式控制器控制。控制系統(tǒng)通過(guò)本地 I/O獲取各個(gè)機(jī)器人焊接工位的請(qǐng)求信號(hào)、液壓夾具的執(zhí)行信號(hào)和料臺(tái)的工件“到位”信號(hào)；此外，它還要控制小車進(jìn)行上、下料。CX5020 嵌入式控制器構(gòu)成控制平臺(tái)的核心。各工位和料臺(tái)的信號(hào)通過(guò) EtherCAT 端子模塊獲取。每個(gè)工位處使用一個(gè) EtherCAT 耦合器 EK1100，它通過(guò) EtherCAT 連接至 CX5020。“選用 EtherCAT 作為通訊系統(tǒng)為我們帶來(lái)了很多好處：除了加快了信號(hào)捕獲速度外，還縮短了設(shè)備周期時(shí)間。此外，由于我們能夠采用標(biāo)準(zhǔn)的 CAT5 電纜布線，布線工作更加簡(jiǎn)單，從而也顯著降低了安裝成本。”華恒電氣工程師劉曉蘭說(shuō)道。“此外，由于 RGV 控制器和 CX5020 之間通過(guò)
Beckhoff 的 CU8890 WLAN 控制器實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊，生產(chǎn)線與生產(chǎn)線之間的信息交換變得更為方便了。”
