在許多地方，汽車制造商或1級供應商的生產(chǎn)大廳都采用類似于時鐘的機制。每個工作站的機器和工人的操作步驟都緊密同步，使得被處理的對象可以返回工作流中。然而，若有任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)卡殼，尤其是生產(chǎn)輸送系統(tǒng)，則整個工廠都會雜亂無章。

盡可能高的可用性和靈活性是客戶最重要的要求。這迫使輸送系統(tǒng)制造商努力創(chuàng)新。他們需要提供免維護且更靈活的輸送系統(tǒng)，能快速簡單地集成，同時比替代解決方案成本更低（包括所有直接成本和間接成本）且能更快投入使用。Krups是一家裝配和測試自動化領(lǐng)域的市場領(lǐng)導者之一，其總廠位于Dernbach Rhineland-Pfalz。該公司專門生產(chǎn)可高效連接裝配和測試工作站的自動化系統(tǒng)。其全新的e-Cart系統(tǒng)配有可旋轉(zhuǎn)、提升、夾緊或傾斜工件的主動供電式智能工件載體。

Krups最近推出了一款突破性（或標桿性）的高可用性輸送系統(tǒng)。公司第二代領(lǐng)導人Philipp Krups這樣解釋它的基本理念：“傳統(tǒng)的滾輪輸送系統(tǒng)驅(qū)動器位于輸送軌道上。因此，軌道上會有大量機械部件，并且還會發(fā)生磨損。這對于永久安裝的系統(tǒng)而言，長期存在維護的問題。因此，我們希望改進系統(tǒng)，免去軌道維護的工作。現(xiàn)在，整個技術(shù)和電氣系統(tǒng)都位于小車，即所謂的e-Cart上。這些電動小車具有自診斷功能，可以在需要進行預見性維護時從軌道取下，從而縮短了停機時間并維持軌道的運行。這還使得以后對輸送生產(chǎn)線的擴展更加簡單。另外，e-Cart系統(tǒng)還支持靈活進行小批量生產(chǎn)。我們甚至可以說，e-Cart就是工業(yè)4.0輸送系統(tǒng)。”

e-Cart改變了電動交通的物料搬運模式

Krups將新推出的輸送系統(tǒng)命名為“LOGO!MAT e-Cart”。除了汽車工業(yè)外，還能有哪個領(lǐng)域會最先用到這種輸送系統(tǒng)？畢竟，汽車領(lǐng)域是最早采納工業(yè)自動化的。而由于Krups近95%的銷售都來自汽車工業(yè)，因此新輸送系統(tǒng)相當于是其主營業(yè)務。Krups的部分客戶是為汽車制造商供應完整系統(tǒng)的集成商，另有部分客戶本身就是汽車制造商的集成商。因此，未來主流的德國汽車制造商將會在電動汽車電池生產(chǎn)設(shè)施中使用e-Cart系統(tǒng)。

為了避免徹底改造車輪，Krups采用模塊化理念。e-Cart系統(tǒng)包含多個標準模塊：旋轉(zhuǎn)模塊、移動托盤模塊、止動器模塊和分割器。這些模塊根據(jù)不同客戶的需求按不同的布局進行組合，并與工廠的現(xiàn)場控制系統(tǒng)相連。輸送系統(tǒng)可為客戶的生產(chǎn)系統(tǒng)提供報告數(shù)據(jù)，并支持布置雙向通信接口。

模塊化輸送系統(tǒng)的分布式控制

“以前總是有一個主控制器，所有信號都會經(jīng)過這里。這會涉及到部分的點對點接線，但分布式I/O設(shè)備的接線也逐漸增多。這就造成了編程問題。工廠編程人員通常按特定的順序編程所有設(shè)備。然而，若在通電時或發(fā)生緊急情況后出現(xiàn)序列以外的狀況，則用戶必須手動移動對應設(shè)備，才能恢復正常順序。”Krups的控制開發(fā)員Christian Mies解釋道：“為了避免手動干預，必須以不同方式編程輸送系統(tǒng)。此外，還必須定義適合所有情形的條件和適當措施。”若模塊通過中央控制器控制，則客戶進行某些更改時必須會中斷整個流程。若以后發(fā)生故障，問題還是回歸到Krups，盡管Krups并不承擔任何責任。這種經(jīng)驗讓Krups學到了一點：理想情況下，每個模塊應能自主控制。

自主控制提升過程安全

如今，對于外界，每個模塊都作為黑箱工作，只需通過總線連接與中央控制器進行雙向通信。它們通過運行程序來執(zhí)行特定任務：旋轉(zhuǎn)、傳輸、交通監(jiān)控以及報告模塊狀態(tài)。因此，每個模塊都完全根據(jù)開發(fā)設(shè)計進行控制，并完美實施所有可能的序列。工廠控制器安裝在更高的層級，并控制整個工作流。然而，實際定位序列和狀態(tài)監(jiān)控由模塊的各控制器負責。

Krups不再需要干預整個工廠的控制，同時工廠操作員也不需要控制輸送系統(tǒng)模塊。僅需實施底部層級的一般控制器與模塊間的通信。Krups在內(nèi)部將這些具備智能的輸送系統(tǒng)模塊稱為智能模塊。因此，他們在十年前就開始尋找可以直接安裝在模塊上的自主控制器。

自主生產(chǎn)的IP67控制器

“當時我們已經(jīng)在尋找IP67防護等級的緊湊型控制器了。然而，市場上并沒有我們想要的。”Christian Mies說道。Krups因此只能先自力更生：“我們自己生產(chǎn)了安裝了所有M12插頭連接器并將所有部件囊括在外殼內(nèi)的板載控制器。外殼必須鉆孔，并帶有氣動系統(tǒng)和顯示器。這些都是大的部件，并且相對難以生產(chǎn)。我們必須制造電路板、裝配外殼并完成所有接線。盡管我們成功生產(chǎn)出控制器，但整個過程非常費力。”高管Peter Krups在解釋內(nèi)部研發(fā)模塊控制器時說道。

自圖爾克數(shù)年前推出其TBEN-L-PLC block控制器以來，Krups省去了許多構(gòu)建系統(tǒng)的工作量。除了e-Cart系統(tǒng)外，他們還在許多其他機型中使用這款I(lǐng)P67控制器。每個輸送系統(tǒng)元件的控制系統(tǒng)都在Codesys中編寫。該控制器與驅(qū)動器、閥組以及模塊其他組件的通信通過總線接口實現(xiàn)，而與主控制器的通信則大多通過Profinet實現(xiàn)。“這款控制器給我們帶來了許多優(yōu)勢。現(xiàn)在模塊可以立即部署，無需任何其他現(xiàn)場編程設(shè)備，例如更換、插入、數(shù)據(jù)備份等。理想情況下，客戶只需連接24 V電源的7/8英寸的插頭連接器和總線連接的以太網(wǎng)連接器。”Mies在解釋用戶獲益時說道。對于Krups這樣的跨國公司而言，該緊湊型控制器僅憑借其提供的多種協(xié)議就收回了成本。IT經(jīng)理Mies表示：“正如混合使用不同協(xié)議的歐洲和亞洲市場，我們可以同樣的方式用Ethernet/IP服務美國市場。當前，我們主要使用Ethernet/IP和Profinet，但若客戶需要，原則上我們也可以提供Modbus TCP。另一個令人興奮的點是圖爾克設(shè)備包含了所有Codesys許可證。無論客戶使用哪種現(xiàn)場總線，我們都有相應的許可證可以使用。甚至有時我們需要小型主控制器時也可以使用許可證，因為圖爾克設(shè)備還提供master許可證。”Mies在描述TBEN-L-PLC在不同場景部署時說道。

e-Cart系統(tǒng)在電池生產(chǎn)中節(jié)能

電池生產(chǎn)中使用的e-Cart輸送系統(tǒng)的規(guī)格明確顯示了制造商將其用于電動交通的意圖。在1米的輸送軌道上共有130個自驅(qū)動小車，這已不再是小批量生產(chǎn)的階段了。Krups在軌道上安裝了70個轉(zhuǎn)盤和大約140個止動器。每10個止動器共用一個TBEN-L-PLC作為客戶主控制器的網(wǎng)關(guān)。這大大減少了客戶所需的總線節(jié)點數(shù)量。

如要更改方向，可以使用傳輸裝置將小車移動到平行軌道，或使用轉(zhuǎn)盤更改方向。不同于大多數(shù)傳統(tǒng)系統(tǒng)，TBEN-L-PLC能夠與e-Cart系統(tǒng)的小車通信。止動器上裝有NFC（近場通信）單元，以便使用TBEN-L-PLC作為網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)主控制器與小車間的通信。通過這種方式，小車可以根據(jù)其狀態(tài)或者是否存在警告消息來移除。另一大優(yōu)勢是：當小車等待時，不會消耗任何電力。而傳統(tǒng)滾輪輸送系統(tǒng)中的驅(qū)動器即使在未移動任何紙箱的情況下也會繼續(xù)運行。

BL compact通過CAN提供額外I/O

模塊的傳感器和執(zhí)行器直接連接至TBEN-L-PLC。block控制器共有4個插槽，提供8個通用通道，可以根據(jù)配置需要自動設(shè)置為輸入或輸出。若需要其他I/O，Krups可以使用BL compact I/O模塊通過CAN總線擴展所需信號數(shù)量。BL compact模塊同樣設(shè)計為IP67防護等級，并直接安裝在設(shè)備上。

IP67節(jié)省接線

Krups認識到通過IP67技術(shù)可以大大減輕工作量。“僅僅是將24V電纜和信號連接到止動器的12個控制器上，然后貼上標簽就已經(jīng)是非常耗費人力的工作了。TBEN-L-PLC僅通過這項節(jié)省就可以輕松收回成本。”IT經(jīng)理Christian Mies贊賞道。

e-Cart系統(tǒng)不僅是節(jié)能和防故障的，還可以實現(xiàn)工業(yè)4.0應用場景中強調(diào)的更靈活的流程，并且已經(jīng)成功實施。通過與工件載體的通信，可以支持更多的產(chǎn)品類型，如另一應用示例所示：類似于汽車工業(yè)，e-Cart輸送系統(tǒng)可以輸送2種型號的車橋。然而，小車可以在生產(chǎn)過程中移動140種不同的車橋。主動驅(qū)動式工件載體可以實現(xiàn)輕松激活或移除不同的生產(chǎn)步驟，從而盡可能縮短等待時間，并可在工作站上為小車設(shè)定不同的速度。

在現(xiàn)場使用具有智能控制技術(shù)的e-Cart系統(tǒng)有助于確保順利和高效地執(zhí)行靈活的生產(chǎn)流程。從這個角度看，高度同步的時鐘機制帶來的生產(chǎn)景象也可以通過不同的時間來實現(xiàn)。即使生產(chǎn)4.0要求不同環(huán)節(jié)相互協(xié)調(diào)，生產(chǎn)4.0的時鐘也應該像薩爾瓦多·達利的繪畫作品一樣靈活多變。