利用基于PC的控制技术推动智能工厂发展

中国的两家公司CYG智能自动化有限公司（CYGIA）和CYGDM使用Beckhoff的基于PC的控制技术来开发具有统一接口和协议的智能工厂平台，作为电子产品新型灵活制造策略的一部分产品。该平台将传感器，执行器，操作员终端，控制系统和通信设备组合在一个智能网络中，该网络将多个用户（包括人与机器以及服务与机器）连接在一起。从工业4．0的角度来看，该平台可以在设备级别以及垂直和水平生产级别上最大化集成，振工链工业自动化平台。

CYGIA成立于2006年，是中国最重要的高科技公司之一。其业务是针对特定行业的客户特定的自动化和测试解决方案，例如消费电子，半导体，汽车，能源，医疗工程和照明技术等。CYGDM成立于2015年，是一家致力于开发和实施智能工厂解决方案的软件和硬件服务供应商。项目示例包括ALC线控制系统，iSPC智能数据分析系统以及智能仓库管理和物流系统。

智能工厂的开放控制技术

CYGIA的智能工厂解决方案利用物联网和监控技术来促进信息管理，更好地跟踪生产过程，减少对生产线的人工干预并简化生产计划。作为解决方案一部分部署的其他技术包括仿真，多媒体和增强现实。CYGIA和CYGDM选择Beckhoff的功能强大的CX2030和CX9020嵌入式PC来提供必要的计算能力。CX2030在智能工厂中处理高级集线器控制，而CX9020用作分布式变电站的控制平台。基于PC的控制的开放式体系结构与超快速的EtherCAT通信技术相结合，在尽可能缩短响应时间的同时满足了其所有要求，同时还支持时分多路复用和多任务处理，可以进行高编程级语言和广泛的数据存储容量。

在软件方面，将Beckhoff TwinCAT 3自动化软件集成到VisualStudio中是CYGIA专家的主要好处：在他们看来，在TwinCAT 3的面向对象开发环境中创建的标准化底层控制平台与．NET开发的上层控制平台使集成各种设备变得更加容易，并缩短了开发其智能工厂解决方案所需的时间。另外，他们说，能够在模块化和分布式的基础上开发软件，可以提高软件效率，同时将开发和维护成本降至最低。在更高级别的控制系统中，它们同时使用ADS．Net组件和动态链接库（DLL）来实现服务器与多个客户端之间的异步通信。他们声称，整个通信体系结构不仅节省时间，而且高效且兼容。此外，TwinCAT自动化接口使开发人员可以使用COM技术对设备交互进行编程。

通过TwinCAT，CYGIA的工程师可以使用统一的，面向对象的模块化程序框架，结构化文本，面向对象的编程和客户特定的库–所有这些都有助于简化此复杂系统的开发。CYGIA的研发总监Joshua Wang解释说：“我们已经通过模块化和标准化成功提高了编程效率。在开发新的生产技术时，我们只需要修改一些方法。该程序可能很大且很复杂，但是我们仍然可以有效地重用代码。该程序结构清晰，易于阅读且具有高度的可移植性。” 它充分利用了TwinCAT 3的内置功能来进行系统配置，PLC代码开发，运动控制配置，总线和模块配置，HMI开发以及示波器功能。程序结构，过程控制，数据结构，警报发布和安全控制也已标准化。

用于手机生产的智能工厂解决方案

Beckhoff的软件和硬件完全满足CYGIA对电子制造中智能解决方案的要求。与具有单独生产站的常规设置相比，CYGIA的系统可以实现更大的制造和供应链灵活性，并提高产能利用率。例如，它使手机电路板制造中涉及的ERP，MES和监视系统能够交换数据，从而实现了全面的过程自动化，涵盖了从订单预订和处理，物料分配，产品制造和检查到包装，仓储的所有过程，物流和运输。智能工厂的系统架构将订单，资产和质量管理功能与管理仪表板，库存控制和产品可追溯性结合在一起，振工链工业自动化平台。

智能仓库为所有货物分配代码，并创建统一的货架和托盘，这些货架和托盘由叉车或穿梭车运送到预定位置。每个存储位置均由仓库管理软件控制。产品位置，库存水平，开放存储位置和存储策略均通过参数管理系统进行管理。CX9020嵌入式PC是库存控制的核心元素，它运行PLC程序，通过TCP ／ IP连接到本地MES，并作为NC控制器进行物料需求计划。它还通过EK1110 EtherCAT扩展件，以链状拓扑结构与进纸和卸纸机构的扩展部分连接。

自动化生产线的主要元素包括空心板印刷，表面安装，回流焊接，分配，螺钉锁定，自动光学检查，集成和功能电路测试以及包装和拆箱。该生产线共有三台CX2030嵌入式PC，它们与上级中央控制系统以极高的速度通信，对于确保高效生产和精确制造半导体组件至关重要。主CX2030既运行PLC程序，又运行运动控制和HMI软件。它还通过TwinCAT TCP ／ IP（TF6310）在控制系统和MES之间双向高速发送数据，并控制打印，表面安装和回流焊接过程。此处，TwinCAT PLC ／ NC PTP 10 ／ NC I（TC1260）提供了完整的运动控制功能，可以每台机器动态定位。

20个EtherCAT伺服轴。NC I插补功能用于在两个轴上实现平稳，稳定的耦合运动，并控制弧焊过程。

第二台CX2030嵌入式PC运行PLC，运动控制和HMI软件，通过TCP ／ IP处理通讯，并与ALC线路控制系统交换数据。它还通过TCP ／ IP从MES接收指令，以运行测试并执行打包和拆包过程。它还可以通过同步设备灵活配置10个EtherCAT伺服轴，该设备可以在不同产品的特定测试环境之间快速有效地切换。第三台CX2030处理PLC，运动控制和HMI软件，此外还控制用于光学检查的高分辨率TCP ／ IP摄像机。

EtherCAT技术可提高系统性能

CYGIA选择EtherCAT作为高速通信系统，以确保快速，精确地传输传感器信号。该公司以星型拓扑结构通过EtherCAT在其自动化生产线上运行主通信。从站设备易于连接，从而简化了管理，维护和扩展。在变电站级使用线路拓扑，以使布线尽可能简单，振工链工业自动化平台。

CYGIA的高级电气工程师Huang Jianming Huang说：“ EL1809和EL2809 HD EtherCAT终端不仅结构紧凑且价格低廉，它们可在多个通道上运行，并且可以灵活配置以适应不同的拓扑。它们还支持脱机配置和热连接组，这使它们的设置更加容易。此外，EtherCAT还提供各种有用的信息，例如诊断代码，诊断类型，文本ID和时间戳。这有助于查找和修复由EMC干扰，电缆损坏或设备故障引起的主从通信中断。这使得维护效率更高。”

未来发展潜力

CYGIA凭借其智能工厂解决方案的目标是在一个统一的生产系统中集成离散电子组件的组装和制造单元。其他目标是连接生产工厂，可视化生产数据，使生产过程透明以及创建完全自动化的生产场所。考虑到工业4．0的广泛趋势，CYGIA还需要智能工厂软件，以便能够访问各种数据资源，包括云计算，大数据和IoT，振工链工业自动化平台。