1引言

i-Web一個重要的商業(yè)印刷用戶就是來自明尼蘇達州圣路易斯公園的Japs-Olson印刷公司。Japs-Olson生產(chǎn)各種風格和樣式的印刷品，如采用高品質(zhì)UV涂料的直郵信函廣告、單頁郵寄品（信和信封一體）、帶收條的直郵信函、集成式標簽，等等。精美的設計、高品質(zhì)的后整理以及個性化提高了最終客戶的響應率，Japs-Olson還致力于降低印刷和直郵廣告的成本。這需要具有最高自動化水平的機器。如圖1所示。

2模塊化機械設計提高了生產(chǎn)靈活性

i-Web為Japs-Olson開發(fā)的機器模塊用在印刷品的后整理中，即折疊、切割、打孔、粘合和碼垛。“靈活的機械設計和尖端伺服驅(qū)動技術的使用進一步鞏固了i-Web和Japs-Olson之間的關系，我們自上世紀80年代初就已經(jīng)開始合作。”公司總裁MichaelMurphy說道。“i-Web的機器模塊可以靈活組合，這讓我們能夠根據(jù)不斷變化的生產(chǎn)要求快速作出響應。”如圖2所示。

i-web使用先進的伺服驅(qū)動技術已經(jīng)有30年的歷史，公司在2008年遇到了技術瓶頸?？偛肂obWilliams解釋說：“使用我們以前的系統(tǒng)，我們只能夠控制有限數(shù)量的軸。我們還不得不為我們的I/O和運動控制設備使用兩種不同的現(xiàn)場總線系統(tǒng)。當我們準備開發(fā)一個新的運動控制平臺時，我們考慮將運動控制、IO和安全系統(tǒng)集成于同一個總線系統(tǒng)內(nèi)。”

經(jīng)過周密的市場分析和調(diào)查，i-Web選擇了Beckhoff基于PC和EtherCAT的控制平臺。“EtherCAT的高性能給我們留下了特別深刻的印象。”BobWilliams回憶道。“由于EtherCAT在100毫秒內(nèi)能夠與多達100個的伺服軸通訊，我們能夠輕松解決先前的有關數(shù)據(jù)吞吐量和通訊方面的總線系統(tǒng)問題。”Beckhoff美國分公司應用工程師GilbertPeterson闡述道。

3通過EtherCAT實現(xiàn)熱連接功能

在后整理系統(tǒng)中，多個熱連接組必須靈活地共同協(xié)作，因為每個機器模塊都必須根據(jù)各自的印刷作業(yè)組合在一起。因此，能夠以最短的停機時間快速適應新的產(chǎn)品類型成為一個基本要求。“有了EtherCAT和AX5000系列伺服驅(qū)動器，我們能夠輕松實現(xiàn)熱連接功能并分別獨控制眾多的運動軸。”BobWilliams解釋說道。“由于裝有TwinCAT自動化軟件的中央工業(yè)PC處理整個運動控制系統(tǒng)，我們再也不用在必須更換驅(qū)動器時下載記錄。這在機器啟動時是個巨大的優(yōu)勢。即使非自動化專家現(xiàn)在也可以更換驅(qū)動器，只要他們具有標準的電工和維修技能。”

4針對PLC、運動控制和安全技術的集成式平臺

i-Web為其所有生產(chǎn)線都使用了C6920和C6930系列裝有TwinCATNCPTP軟件的工業(yè)PC作為PLC和運動控制的自動化平臺。TwinCAT軟件處理所有自動化任務，包括運動控制和熱連接功能?？梢暬ㄟ^各種面板型PC實現(xiàn)，如適合安裝臂安裝的CP72xx系列或適合控制柜安裝的CP67xx系列。

在印刷工藝中，紙張通過多個直驅(qū)輥輸送經(jīng)過i-Web設備。這需要與后整理設備精確同步。用來移動旋轉(zhuǎn)站、補償器、印刷頭等的步進電機通過緊湊型步進電機I/O端子模塊EL7031和EL7041控制。

EtherCAT在系統(tǒng)安全方面也扮演了關鍵的角色。i-Web借助TwinSAFE組件和SafetyoverEtherCAT協(xié)議實現(xiàn)各種緊急停止、互鎖及其它安全相關系統(tǒng)的整合。“TwinSAFEI/O端子模塊讓我們能夠?qū)嵤└踩募夹g。”BobWilliams解釋說道。“這里，EtherCAT端子模塊還提供了如此高的靈活性，我們無需實施一個單獨的安全網(wǎng)絡。”

由于后整理模塊可以靈活地添加到生產(chǎn)線上或從生產(chǎn)線上拆卸下來。因此，每個模塊都必須有自己的安全系統(tǒng)。假如一名員工無意中觸發(fā)了“打開防護裝置”這個條件，TwinSAFE可以確保系統(tǒng)安全并以受控的方式停止。必要時，可以為一個單獨的模塊、一個區(qū)域甚至整個生產(chǎn)線觸發(fā)這種安全模式。

5遠程訪問節(jié)省時間和資源

i-Web還利用了遠程維護和故障排除的優(yōu)點。“基于PC和EtherCAT的控制平臺讓我們能夠很輕松地遠程訪問系統(tǒng)。由于我們已經(jīng)將整個機器通訊都轉(zhuǎn)換成EtherCAT，我們可以遠程監(jiān)控系統(tǒng)的每個組成部分。EtherCAT包括豐富的診斷功能，如無帶寬限制的故障檢測。故障排除時間縮短了至少50％。”BobWilliams描述道。

6精益控制設計也減少了機器占地面積

中央控制系統(tǒng)及其分布式I/O組件也幫助i-Web減少了機器的占地面積。“設備的緊湊設計減少了控制柜中50％的空間要求。這也大大節(jié)省了整個工廠的成本和空間。”Williams補充說道。公司能夠還能夠降低其安裝和測試成本，Williams說道：“控制組件安裝所需的時間減少了75%，因為在最后的裝配階段，我們僅需要連接一根電源線、一根空氣管和一根標準的以太網(wǎng)電纜到機器模塊。這讓我們能夠?qū)⒏嗟臅r間和精力放在客戶的具體應用中，這反過來又鞏固了i-Web作為真正的業(yè)內(nèi)專家的聲譽。”