文：圖爾克（天津）傳感器有限公司

導(dǎo)讀

憑借其IP67防護(hù)等級的分布式安全理念，圖爾克為該荷蘭設(shè)備制造商提供了優(yōu)化支持。IO-link與混合安全I/O模塊的組合，節(jié)省了大量的接線工作，因?yàn)檎麄€安全架構(gòu)可以安裝在控制柜外部。

傳感器與執(zhí)行器的電壓之間徹底的電隔離，可以實(shí)現(xiàn)在帶IO-link接口的I/O集線器上，從而對執(zhí)行器進(jìn)行安全關(guān)斷。并可以為AWL顯示和評估數(shù)據(jù)的Lyla操作面板，提供重要的診斷數(shù)據(jù)。該項目證明了模塊化設(shè)備可以靈活的進(jìn)行工作，并且能縮短交付和調(diào)試時間。

TBIL I/O集線器將焊接帽切割機(jī)的信號發(fā)送至IO-link主站（在后臺實(shí)現(xiàn)此功能）

任何使用在線配置來設(shè)計廚房的人，都會感受到模塊化的優(yōu)勢。這些獨(dú)立的模塊包括側(cè)面板、底板、后面板以及抽屜等。最后，還可以選擇不同風(fēng)格的前面板、把手設(shè)計以及相應(yīng)的操作臺。

DIY廚房的例子，清晰顯示了在沒有標(biāo)準(zhǔn)化時，來談模塊化是不可想象的。只有在對間隙、尺寸、鉆孔以及水管或天然氣管路的連接進(jìn)行規(guī)定時，才能實(shí)現(xiàn)模塊化生產(chǎn)的好處：廣泛的型號、更高的靈活性、更快的交付時間以及更合理的價格。

Varwijk正是利用這種觀點(diǎn)，說服潛在客戶和客戶接受模塊化機(jī)器理念。Varwijk是一位研發(fā)項目經(jīng)理， 負(fù)責(zé)位于哈爾德韋克的荷蘭機(jī)器制造商AWL-Techniek的模塊化戰(zhàn)略。AWL在全球共有5個分支機(jī)構(gòu)和超過750名員工，并憑借其在汽車行業(yè)的自動化焊接和連接線而聞名。主要的汽車制造商、供應(yīng)商還有其他許多客戶都在生產(chǎn)線中使用他們的設(shè)備。

2017年，Varwijk的一個跨學(xué)科團(tuán)隊針對AWL的機(jī)器產(chǎn)品組合實(shí)施了模塊化理念，并逐步定義了M-Line的標(biāo)準(zhǔn)。首先，這需要在公司內(nèi)部進(jìn)行一定的說服工作。尤其是在從常規(guī)到模塊化生產(chǎn)布局的過渡階段，模塊化優(yōu)勢還未凸顯出來。首先需要定義標(biāo)準(zhǔn)，而這通常會受到諸多因素的限制。

M-Line的不同模塊可以組合使用，構(gòu)成完整的生產(chǎn)線

模塊化帶來靈活性并節(jié)省成本

AWL設(shè)立的首個標(biāo)準(zhǔn)則是一系列產(chǎn)品的名稱：MLine既代表模塊化產(chǎn)品系列，又代表包含各個模塊的生產(chǎn)線。每個模塊的外殼是矩形鋼制框架，該框架經(jīng)過設(shè)計以便安裝在符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的容器內(nèi)。這可以為運(yùn)輸和調(diào)試設(shè)備節(jié)省時間和成本。由于模塊化設(shè)備可以使用合適的叉車在廠房內(nèi)進(jìn)行重新布置，因此客戶也可在未來輕松對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展或轉(zhuǎn)換。

Lyla操作面板系統(tǒng)可采集和評估不同機(jī)器的數(shù)據(jù)，從而監(jiān)測機(jī)器的運(yùn)行和性能

模塊化需要標(biāo)準(zhǔn)

除了基本框架外，AWL還定義了建造M-Line的3個核心模塊類型：一個是操作模塊，方便用戶插入組件和啟動進(jìn)程；一個是分析模塊，包括轉(zhuǎn)臺和其他處理工件的裝置；一個是加工模塊，可以配合焊接機(jī)器人或機(jī)床等對工件進(jìn)行加工。

目標(biāo)：清空控制柜

圖爾克的多協(xié)議以太網(wǎng)IO模塊為AWL提供了幫助，不論客戶偏好使用Profinet還是Ethernet/IP控制器都可以在每個M-Line模塊上使用相同的IO模塊。我們想要有盡可能多的標(biāo)準(zhǔn)化組件，以及在很大程度上的標(biāo)準(zhǔn)化控制柜。理想情況下，我們希望未來控制柜中只有PLC和電源。雖然還未達(dá)成該目標(biāo)，但AWL模塊控制柜內(nèi)現(xiàn)在已經(jīng)騰出很多空間。圖爾克IP67混合型安全I/O模塊在此發(fā)揮了重要作用，它同時提供了普通信號和安全信號。

采用可擴(kuò)展安全技術(shù)的IP67 IO-link安全I/O

AWL對圖爾克的模塊化IP67 IO-link安全解決方案印象深刻：該解決方案的核心是TBPN混合安全I/O模塊。TBPN帶內(nèi)置的安全控制器，可通過Profinet上的PROFIsafe與PLC通信。該模塊包含4個安全I/O、2個常規(guī)數(shù)字I/O和2個IO-link端口。TBSB安全關(guān)斷箱與其中一個安全I/O連接，可以在嚴(yán)重情況下安全斷開執(zhí)行器電壓V2。

由于所有模塊的電源都通過安全關(guān)斷箱來提供，這確保了在緊急停機(jī)等情況下不會為任何執(zhí)行器提供電源，且機(jī)器的任何部件都不會移動。而傳感器則通過V1供電，則保持連通狀態(tài)。這樣，控制器可以一直監(jiān)測設(shè)備的狀態(tài)。焊帽切割機(jī)的傳感器和執(zhí)行器與I/O集線器進(jìn)行連接，并與圖爾克的TBEN-L-8IOL IO-link主站通信。

該IP67主站模塊提供4個符合Class A標(biāo)準(zhǔn)的IO-link端口以及4個符合Class B標(biāo)準(zhǔn)的IO-link端口，從而將傳感器電壓 (V1) 與執(zhí)行器的電壓 (V2) 隔離開。因此，電源的斷開同樣通過IO-link來實(shí)現(xiàn)。AWL已經(jīng)在美國的類似項目上使用了圖爾克的TBIP模塊。該模塊與TBPN的硬件類似，但是使用EtherNet/IP和CIP-Safety通信。

模塊的整個安全技術(shù)通過TBPN（左下）運(yùn)行

IO-link master（中下）通過安全箱（ 中） 供電，從而確保在緊急情況下關(guān)閉Class B端口上的所有執(zhí)行器

傳感器/執(zhí)行器電壓的電隔離

其他制造商也聲稱有能隔離V1和V2的模塊。然而，經(jīng)過仔細(xì)鑒定便可以發(fā)現(xiàn)其所謂的“隔離”并不徹底，例如V1和V2會共用負(fù)極。若發(fā)生短路，是不被允許的。而這一簡單的隔離故障就足以使整個安全解決方案失去作用，原因之一就是無法確保徹底的電氣隔離。

清空控制柜：借助分布式I/O理念，模塊化機(jī)器的控制柜騰出了大量空間

IO-link加快標(biāo)準(zhǔn)化

使用IP67的安全產(chǎn)品和I/O集線器的解決方案為AWL節(jié)省了很多接線工作。作為IO-link設(shè)備，集線器使用IO-link協(xié)議將執(zhí)行器和傳感器的數(shù)字信號傳輸至IO-link主站，然后IO-link主站通過以太網(wǎng)進(jìn)一步將信號發(fā)送至控制器。另一個原因是雙向接口加快了M-Line的標(biāo)準(zhǔn)化。通過三線制電纜的信號傳輸消除了對特殊屏蔽電纜和專用電纜的需要。IO-link還確保了更高的機(jī)器可用性：Lyla操作面板系統(tǒng)是M-Line的一部分，它可采集IO-link診斷數(shù)據(jù)和評估不同機(jī)器的數(shù)據(jù)，從而監(jiān)測機(jī)器的運(yùn)行和性能。

“我們需要同樣能滿足我們要求的全球化合作伙伴，圖爾克正是我們的理想選擇。”

Matthijs Varwijk | AWL-Techniek

模塊化帶來靈活性并節(jié)省成本

控制器層級的模塊化尚未開展。截至目前，每個控制項目仍需從零開始，只有基本模塊可以重復(fù)使用。無論如何，模塊化項目遠(yuǎn)未結(jié)束。M-Line受到AWL客戶的廣泛認(rèn)可，他們認(rèn)為這些機(jī)器的可擴(kuò)展能力是一項重大優(yōu)勢。未來若需要增加輸出點(diǎn)位，可以使用模塊化方案靈活解決這一問題。這與廚房用具類似：需要改變時，只需將廚房用具取出，然后添加一些新模塊即可。

分布式安全斷電