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Beckhoff新自動化技術打造「智慧沖床新世代」

沖床工業4.0,節能減碳、智慧化

  • 工商時報 李淑慧
次世代智慧製造沖床系統,採用Beckhoff工業電腦、控制面板、I/O量測與安全模組、TwinCAT 3自動化軟體等。圖/Beckhoff提供
次世代智慧製造沖床系統,採用Beckhoff工業電腦、控制面板、I/O量測與安全模組、TwinCAT 3自動化軟體等。圖/Beckhoff提供

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行政院國科會的「次世代智慧製造關鍵技術研發專案」,將採用Beckhoff-倍福開放式自動化控制系統與EtherCAT技術來開發新一代智慧沖床。該專案由高科大教授林栢村主持,並以協易機械的伺服沖床系統為架構,落實產學合作,研發國際大廠規格等級之C型智能伺服沖床,以協助推動台灣沖床產業邁向高智能、低耗能、高效率的智慧轉型,進而提升台灣沖床製造業的國際競爭力。

智慧沖床帶動產業升級

台灣沖床產業在全球占有一席之地,但常面臨來自中國產品削價競爭,與歐美日高階品牌挑戰。高科大「次世代智慧製造關鍵技術研發專案計畫」總計畫主持人林栢村教授表示,如何協助台廠在全球沖床市場競爭中脫穎而出是最重要的事,因此次世代計畫的目標首重於打造沖床系統的差異化、提升產品附加價值,並帶動沖床產業升級。

台廠的沖床系統大都離智慧機械有一大段距離,一般傳統沖床沒有數據蒐集與監控功能,只能透過人工抄寫沖壓的次數,這樣的數據可能不完整,因此無法做出最有效的判斷。有鑑於此,林栢村教授致力於開發新一代智慧沖床,讓產學能結合,發揮一加一大於二的力量。有別於一般傳統沖床,次世代沖床計畫將規畫七大監控決策模組,涵蓋:能源管理、設備管理、保養維修、結構升溫、模具生產監控與品質製程管理,讓產業增加國際競爭力。

開放式Beckhoff控制器大幅提升沖床效能

要讓沖床更具智慧化,不能只有紙上談兵,高科大模擬協易的沖床實驗場域系統,並建置遠端的邊緣運算決策系統來連接實驗場域,可做到兩端系統的急降、即停等即時沖床控制。此專案採用倍福PC-based控制系統作為設備與邊緣運算兩端的控制器,主要是考量Beckhoff 控制器具備高運算能力,支援50μs的RTOS環境,一台控制器即可整合HMI、PLC、運動控制、通訊功能,可取代傳統的PLC、運動軸卡等,更縮小設備空間。團隊也不需要使用額外的控制器,即能達到即時(real-time)的數據蒐集。此外,倍福的系統具開放性能,可與他牌PLC、I/O 模組通訊。高科大使用高速EtherCAT通訊協定,將「邊緣運算決策系統」與「設備控制系統」進行整合實驗測試,設備之間資料蒐集的時間點可以在50μs-1ms間,而開放性的EtherCAT,可輕鬆與第三方產品通訊,顯著減少配線時間。

倍福PC-based控制器具有高速、高精等特點,為本專案智慧沖床的核心控制系統。圖/Beckhoff提供
倍福PC-based控制器具有高速、高精等特點,為本專案智慧沖床的核心控制系統。圖/Beckhoff提供

整個系統則透過TwinCAT 3自動化軟體進行開發,整合PLC與多軸控制器,更支援工業4.0所需的功能,像是視覺、機器學習等,林栢村教授對倍福TwinCAT 3的高效能讚譽有加,其性能強大的開放式控制技術有助於高科大開發複雜的智能功能。特別是在開發分析預測這類型複雜的功能,使用TwinCAT 3可縮短開發時程,同時輕鬆與第三方軟體MATLAB通訊。

沖床工業4.0,降低碳足跡

除了讓沖床設備更智慧化之外,更考量到 2050淨零碳排將成為全球主流趨勢, 台灣沖床以出口導向為主,為維持國際競爭優勢,產業的低碳轉型勢在必行。該專案計畫亦將開發能源管理功能,可即時監控能耗,計算設備碳足跡,發現能源浪費的地方就進行改善,達到最佳化能源使用,打造節能低碳的沖床系統,此舉將有利於台灣沖床設備進軍歐美市場。林栢村教授與其團隊努力要將企業的碳焦慮轉化為產業升級的主要推力,打造低碳設備,實現綠色製造。

「次世代智慧製造關鍵技術研發專案計畫」主持人林栢村教授(左二)、工學院工程科技博士生張嘉宏(左一)與團隊於高科大校內的協易伺服沖床前合影。圖/Beckhoff提供
「次世代智慧製造關鍵技術研發專案計畫」主持人林栢村教授(左二)、工學院工程科技博士生張嘉宏(左一)與團隊於高科大校內的協易伺服沖床前合影。圖/Beckhoff提供

Beckhoff與高科大共同推動沖床智慧化

倍福自動化與高科大攜手,為台灣製造業帶來技術升級,整合多項智能功能的智慧製造沖床系統提供更多附加價值,其設備監控功能,能直接監測油路、電控、零件狀態,即時掌握機台與生產狀態,提前發現潛在故障,實現預測性維護,避免意外停機,確保生產系統的可靠性和高效性。次世代沖床計畫的推動,將重新定義沖床價值,進而協助台灣沖床設備在全球市場的競爭中脫穎而出。林栢村教授期許透過該計畫能將智能技術轉移到其他廠商,提供在不改變現有產品下,快速提升機台監控能力與聯網能力,並啟發更多企業投入智慧製造領域,共同推動台灣沖床向前邁進,實現更卓越的競爭力,迎向智慧製造。

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