Nền tảng điều khiển APAX-5580 hiệu suất cao của Advantech nâng cao năng lực sản xuất và sự ổn định của máy khoan tốc độ cao
14/08/2019
Giới thiệu
Sự phổ biến của điện thoại thông minh, máy tính bảng và thiết bị di động đã thúc đẩy nhu cầu thị trường cho các máy khoan tốc độ cao, được sử dụng trong hoạt động sản xuất của họ (ví dụ: lỗ thông gió, micrô thu âm, v.v.). Cho dù tung ra các máy mới hay cải tiến máy cũ, tất cả các nhà sản xuất thiết bị đều tìm cách tối đa hóa thị phần của họ. Đối với máy khoan, chất lượng và tốc độ của chúng quyết định mức độ có thể đạt được.
Nguyên lý làm việc của máy khoan là hướng dẫn chuyển động ngang và dọc của dụng cụ cắt. Đối với điều này, máy khoan có lõi điều khiển đơn giản thường chỉ phù hợp cho các hoạt động gia công đơn giản, và điều này phần lớn là do các hạn chế về hiệu suất phần cứng và điều khiển kém. Một hạn chế khác là phương pháp lập trình chủ yếu sử dụng ngôn ngữ trình biên dịch, vốn cồng kềnh và không hỗ trợ định dạng mã G phổ biến hơn của các chương trình NC.
Những vấn đề này có thể gây khó khăn cho việc đáp ứng nhu cầu của thị trường công cụ gia công CNC. Để các nhà sản xuất máy khoan duy trì khả năng cạnh tranh, chắc chắn họ sẽ cần phải thay thế bất kỳ hệ thống lỗi thời nào bằng các nền tảng điều khiển hoạt động tốt hơn và môi trường lập trình linh hoạt hơn.
Giải pháp phần mềm / phần cứng tích hợp APAX/CODESYS của Advantech có thể giải quyết những vấn đề này. Nền tảng điều khiển chuỗi APAX được trang bị phần mềm điều khiển tự động CODESYS, cung cấp giải pháp hiệu suất cao với độ ổn định và hiệu suất xử lý tuyệt vời trong các ứng dụng điều khiển chuyển động phức tạp. Đối với các nhà sản xuất thiết bị, điều này có nghĩa là cải thiện hiệu suất máy trong khi mở rộng phạm vi cung cấp sản phẩm.
Yêu cầu hệ thống
Một nhà cung cấp máy Thụy Sĩ chuyên về trung tâm gia công tốc độ cao, máy khoan điện và các máy móc khác để đúc chính xác và sản xuất phụ tùng đang chuẩn bị nâng cấp sản phẩm để có thể tham gia vào thị trường sản xuất thiết bị di động. Công ty đã quyết định bắt đầu nâng cấp với một máy khoan thép cứng và các bộ phận hợp kim cứng, sau đó họ sẽ tiếp tục nâng cấp các máy khác sau khi đạt được kết quả có chất lượng nhất định.
Khi thực hiện các chuyển động nội suy phức tạp, lưỡi dao sẽ dễ bị nghiêng do các rung động, khiến phôi không đều. Điều này đã giới hạn tốc độ gia công tối đa trên một trục duy nhất chỉ còn 0,8 m/phút. Vì những vấn đề này, nhà sản xuất thiết bị đã tìm kiếm một giải pháp phần cứng/phần mềm có thể biến máy khoan này thành một thiết bị tốc độ cao, độ chính xác cao.
Giải pháp phải đáp ứng các yêu cầu sau đây. Đầu tiên, để đạt được chuyển động nội suy phức tạp và kiểm soát tốt hơn, thiết lập vi điều khiển cũ phải được thay thế bằng lõi điều khiển hiệu suất cao. Thứ hai, cần có một cơ chế lưu trữ dữ liệu tự động để dữ liệu sẽ được lưu trong trường hợp mất điện. Thứ ba, phần mềm sẽ cần tuân thủ tiêu chuẩn IEC 61131-3 để hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình để các nhà phát triển có thể linh hoạt hơn trong việc lập trình. Thứ tư, thư viện chức năng của CNC sẽ cần đáp ứng nhu cầu ứng dụng của ngành gia công CNC. Cuối cùng, giải pháp sẽ cần phải dễ dàng tinh chỉnh và tích hợp kiến trúc để các nhà phát triển có thể dễ dàng mô phỏng hệ thống lên các máy khác.
Mô tả hệ thống
Đáp ứng nhu cầu của dự án, nền tảng điều khiển phần cứng/phần mềm tích hợp của Advantech bao gồm hai sản phẩm: nền tảng điều khiển nhúng không quạt APAX-5580 với SSD MSATA 32 GB và phần mềm điều khiển tự động CODESYS. Giải pháp hiệu suất cao này cho phép các nhà phát triển tận dụng các chức năng phần mềm phong phú trên nền tảng phần cứng ổn định để thực hiện chuyển động nội suy 3D phức tạp. Giải pháp cũng tăng tốc độ trục đơn của máy khoan từ 0,8 lên 2,0 m/phút, do đó giúp tăng cường đáng kể năng lực sản xuất.
Thiết bị APAX-5580-4C3AE, gồm có bộ xử lý cao cấp tích hợp Intel® Core và hệ điều hành Window nhúng tiêu chuẩn (WES7), dựa trên cấu trúc x86 mang lại độ ổn định cao và vòng lặp cho mỗi chu kỳ với hiệu suất cực cao chỉ 50 µs. Dung lượng lưu trữ của máy khoan được nâng cấp từ 64 KB SDRAM lên 2 MB MRAM, dành riêng cho lưu trữ dữ liệu tự động trong trường hợp mất điện, do đó cải thiện hơn nữa độ ổn định của thiết bị. Thiết bị PAC có thể kết nối bảng điều khiển màn hình cảm ứng của máy và mô đun chuyển đổi xung thông qua các giao diện I/O khác nhau (USB, VGA và LAN). Nó cũng hỗ trợ giao thức EtherCAT. Cơ chế bảo vệ dữ liệu tự động hoạt động bằng cách thường xuyên kiểm tra điều kiện cung cấp điện để tránh mất dữ liệu bằng cách lưu trữ dữ liệu bất cứ khi nào phát hiện ngoại lệ.
CODESYS là phần mềm để phát triển kiểm soát công nghiệp. Nó phù hợp với tiêu chuẩn IEC 61131-3 và hỗ trợ sáu ngôn ngữ lập trình. Với nền tảng điều khiển phần cứng APAX mạnh mẽ, CODESYS có các khối chức năng điều khiển chuyển động phong phú cho phép các nhà phát triển dễ dàng thực hiện các điều khiển chuyển động phức tạp trong khi vẫn đảm bảo sự ổn định của hệ thống và đạt được quỹ đạo trơn tru trong chuyển động nội suy 3D phức tạp. Thư viện chức năng CNC của nó cung cấp một công cụ hiệu quả cho các nhà phát triển đang tìm cách thâm nhập thị trường CNC. Với sự hỗ trợ của mã G và chuyển đổi từ CAD sang mã G, các nhà phát triển hệ thống có thể dễ dàng thiết kế các chức năng phù hợp với tiêu chuẩn ứng dụng gia công CNC.
Ngoài ra, khi sử dụng ngôn ngữ lắp ráp, mỗi dự án phát triển phải được bắt đầu từ đầu, bao gồm cả lập kế hoạch phần cứng và thiết kế phần mềm. Tuy nhiên, giải pháp APAX/CODESYS của Advantech cung cấp một nền tảng điều khiển thống nhất cho phép các nhà thiết kế hệ thống chỉ sửa đổi một phần của phần mềm hoặc chỉ đơn giản là thay đổi các thiết bị ngoại vi khi phát triển các mô hình khác nhau. Điều này có nghĩa là một lõi điều khiển khác có thể được thực hiện, thời gian phát triển dự án có thể được rút ngắn và nguy cơ lãng phí tài nguyên có thể giảm thiểu.
Triển khai dự án
- Advantech CODESYS: phần mềm điều khiển tự động, ngôn ngữ lập trình tuân thủ tiêu chuẩn IEC 61131-3
- APAX-5580-4C3AE: Bộ điều khiển nhúng không quạt với vi xử lý Intel® Core ™ i7 / i3 / Celeron DIN-Rail IPC w / 2 x GbE, 2 x mPCIe, 1 x VGA
- 96FD-M032-TR7: Ổ SSD 32 GB mSATA SATAIII MLC
Kết luận
Khi nhu cầu về máy khoan tốc độ cao ngày càng tăng, các nhà sản xuất thiết bị trước tiên phải giải quyết các vấn đề về hiệu suất phần cứng kém và các khối chức năng phần mềm không đủ để tối đa hóa khả năng cạnh tranh thị trường của họ. Nền tảng điều khiển phần mềm / phần cứng tích hợp hiệu suất cao của Advantech có thể giúp các nhà sản xuất thiết bị cải thiện hiệu suất điều khiển phần cứng và cung cấp môi trường lập trình phần mềm linh hoạt có thể cải thiện hiệu suất ban đầu của máy khoan tốc độ cao. Do đó, hiệu quả gia công và chất lượng khoan có thể được tăng cường đáng kể. Thông qua kiến trúc hệ thống dễ tích hợp, các nhà phát triển chỉ cần tinh chỉnh nền tảng điều khiển của Advantech để áp dụng nó cho các máy khác. Trong trường hợp này, nhà sản xuất đã hoàn thành giai đoạn đầu tiên phát triển dự án trước thời hạn và quy trình tái tạo này có nghĩa là thiết lập tương tự có thể được áp dụng thành công cho các máy khác.
