索德西亚集团（Sodecia）的全球技术与自动化中心（GTAC）主要为汽车行业量产定制要求极高的制造机械。他们采用已在整个Sodecia集团标准化使用的基于PC和EtherCAT的倍福控制和驱动技术重新设计了一款汽车安全带装配设备。

    Sodecia GTAC位于加拿大安大略省伦敦，是葡萄牙Sodecia集团旗下的自动化事业部。2021年，GTAC收到一份订单，为一家合作多年的全球汽车制造商重新设计一款能够提升安全带高度调节器装配设备产量的设备，但项目工期要求非常紧。

    多年来，GTAC已经投入了大量时间和资源构建标准化的控制架构和模块化、可重复使用的代码。“通过我们的控制代码，我们将项目完成时间从通常的8个月至1年缩短到3至4个月。”Sodecia GTAC控制工程师Chris Drees说道。“这意味着我们的任何一名工程师都可以根据故障代码轻松排除标准设备或定制设备的故障。”

    因此，无论生产计划多么紧张，Sodecia都能出色完成任务。据Sodecia GTAC的前独立自动化事业部创建人之一的Brent Lekx-Toniolo称，这种竞争优势具有必然性。“由于客户订购的设备需要尽快投入使用，我们在2000年左右设计了构建框架的方案。”2007年，GTAC 利用倍福在控制和通信技术方面的优势，实现了这一框架。“在对其它控制平台进行了大量试验和反复比较后，我们发现倍福就是我们等待已久的解决方案。”Brent Lekx-Toniolo补充道。“倍福从那时起就一直是我们值得信赖的合作伙伴。”

倍福的CP2215多点触控面板型PC既可用作设备控制器，也可用作直观的用户界面

基于标准代码进行微调

    Sodecia将自动化事业部的多项创新技术作为标准在集团内部推广，在集团设立在全球的近40个生产基地中获得了广泛应用。由GTAC设计、编程和调试的汽车零部件自动化装配和焊接解决方案证明了自己的实力。“与大型焊接机器人相比，汽车安全带高度调节器SBHA#3具有体积小、装配速度快的特点。”Sodecia GTAC的PLC和机器人技术员Jesse Underhill说道。“我们调整了用于诸如旋转分度工作台逻辑与基于伺服的运动控制和数据传输的标准代码结构。”Chris Drees补充道：“我们还想要提高设备的运行时间，提高设备综合效率（OEE），提升设备性能。同时我们最近还对标准代码进行了一些更新，以扩展功能。”

    新设备由五个部分构成。两个机构用于装配安全带高度调节器释放按钮，即一个弹簧式执行机构。在下一部分设备中，安全带总成被插入到一块带螺母的小型钢板中，随后钢板在一根钢轨上上下滑动。第四个部分是将安全带总成安装到导轨上，导轨最后会被安装到车辆底盘上。最后一个部分是质量检验，测量安全带总成的高度和负荷。系统为此配备了2个伺服驱动器以控制4台伺服电机、2台机器视觉相机、5台变频器（VFD）、6台库卡机器人、13个电磁阀组和100多个I/O端子模块。因此，高效的实时控制和通信是关键。

    最早的装配生产线由多个独立的单元和用于在其间输送工件的外部输送设备构成。在第一次重新设计该系统时，GTAC的工程师将设备体积缩小了近一半，外壳尺寸减小为6x6m（20x20英尺）。“前两次迭代实现了每5.4秒生产一个零件，但这一次需要将生产时间缩短到5.1秒。”Chris Drees解释道。

基于PC和EtherCAT的逻辑与运动控制

    基于PC的自动化解决方案配备灵活的TwinCAT 3通用软件平台，控制包括PLC、机器人运动学、功能安全以及IoT在内的所有设备功能。基于PC的设备控制器上可以同时运行TwinCAT 以及其它软件。TwinCAT开发环境完全集成在Microsoft Visual Studio™中，因此GTAC的工程师们能够选择他们最熟悉的或最适合自己项目的编程语言。倍福的CP2215面板型PC上装载了TwinCAT Runtime，既可用作设备控制器，也可用作用户界面。15英寸的多点触控显示屏支持直观操作、诊断以及通过访问PLC代码进行故障排除。

    EtherCAT作为理想的运动控制总线，实现了倍福AX5000系列伺服驱动器、第三方变频器和库卡机器人的快速循环。“库卡机器人已经采用了EtherCAT技术，因此我们除了能够简化通信任务之外，甚至还可以使用Safety over EtherCAT（FSoE）实现更安全的系统。”Chris Drees 说道。这种经过TÜV认证的安全协议省去了安全控制器与每个急停装置、光幕或其它安全设备的硬接线工作。FSoE通过标准I/O使用的相同以太网电缆发送安全数据，从而减少了布线工作量。AX5000驱动器配备了AX580x TwinSAFE选项卡，可以实现驱动器集成的安全功能。

    GTAC工程师认为，EtherCAT的另一个主要优势是强大的诊断功能。“当我们改用 EtherCAT后，我惊讶地发现故障和错误排除竟然如此简单，真是太不可思议了。”Sodecia GTAC控制部门经理Danilo Silva说道。“我曾经使用过的其它现场总线很难做到这一点。通过 EtherCAT可以诊断出任何故障，准确地知道故障节点出现的具体位置并加以解决。”EtherCAT支持30多种重要的现场总线和通信协议，简化了两台机器视觉相机的集成工作，只需增加一个EK9500总线耦合器，即可通过EtherNet/IP连接这两台相机。倍福拥有各种防护等级为IP20的DIN导轨安装式EtherCAT I/O端子模块或者可直接安装在设备上的IP67级 EtherCAT端子盒，可以根据每个应用的独特需求提供合适的解决方案。

安全带装配工作开足马力，全速前进

    GTAC工程师通过新型定制设备取得了惊人的成绩。Sodecia使用TwinCAT自动化软件对其代码库进行了重要更新，实践证明这些更新非常有益。SBHA#3实现了5.1秒/件的吞吐率，支持EtherCAT总线的设备控制器以125μs的超快扫描速率运行。项目也按照时间节点准时完成：2021年9月开工，在2022年3月开始试运行。

    在该项目的建设中，Sodecia与倍福加拿大分公司的区域销售经理Dean Herron和应用工程师Jim Fallowfield一直保持密切沟通和良好合作。“倍福与Sodecia都创立于1980年，我们都一直孜孜不倦地努力钻研我们的技术。”Dean Herron说道。”Sodecia灵活的模块化设备开发方案与我们基于PC的控制技术理念相得益彰，他们的团队因而能够显著简化软件和硬件开发工作。”