木工機(jī)械被定義為高功能性的設(shè)備。“更快，更高，更進(jìn)一步”是設(shè)備制造和工程建設(shè)領(lǐng)域的座右銘。因此，人們期望能有一個(gè)強(qiáng)大的控制系統(tǒng)來(lái)處理所有的設(shè)備功能，而且它還能針對(duì)未來(lái)需求很容易地升級(jí)，從而在保證低價(jià)的同時(shí)提高性能。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，位于德國(guó) Herzebrock-Clarholz 的 WeekeBohrsysteme 公司大膽采用了完全基于 PC 的 CNC 設(shè)備控制。
家具行業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)主要體現(xiàn)在對(duì)產(chǎn)品價(jià)格、生產(chǎn)速度、加工質(zhì)量和柔性等要求的不斷提高上。這些要求推動(dòng)設(shè)備供應(yīng)商去采用最新技術(shù)，如 PC 控制技術(shù)，以滿足市場(chǎng)需求。Weeke Bohrsysteme GmbH 已經(jīng)具備多年的高性能木工機(jī)械生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。該公司擅長(zhǎng)生產(chǎn)木質(zhì)面板加工設(shè)備。公司產(chǎn)品包括高性能自動(dòng)化鉆孔設(shè)備（BST）以及在一個(gè)夾盤上加工工件的 CNC 加工中心（BHC）。這些設(shè)備也經(jīng)常組合起來(lái)使用，即兼具 CNC 加工和鉆孔兩種功能的設(shè)備。
設(shè)備重量因其要求不同而異。我們一直定位于高技術(shù)和優(yōu)化客戶效益促使 Weeke
Bohrsysteme GmbH 采用新一代控制系統(tǒng)?！巴粋€(gè)平臺(tái)要能夠適用于所有的機(jī)型，這一點(diǎn)至關(guān)重要，”電氣設(shè)計(jì)經(jīng)理 Werner Birwe 說(shuō)，“它意味著一個(gè)控制系統(tǒng)一定要包含很多不同的功能?！憋@然，這需要一個(gè)強(qiáng)大的系統(tǒng)。對(duì)開(kāi)放性、良好的性價(jià)比、開(kāi)發(fā)進(jìn)度以及投資保護(hù)等方面的要求，這一切都不可避免地趨向于采用 PC 控制技術(shù)。由于來(lái)自 Beckhoff 的通用控制平臺(tái)TwinCAT 具有顯著優(yōu)勢(shì)，因此，Weeke Bohrsysteme GmbH 選擇了這套系統(tǒng)。
BST 100 鉆孔單元空間可以容納多達(dá) 40 個(gè)單獨(dú)的鉆孔
更多復(fù)雜的 Z 軸鉆孔任務(wù)在單個(gè)鉆頭的獨(dú)立 NC I 通道中被執(zhí)行。
無(wú)限的開(kāi)放性實(shí)現(xiàn)了功能的多樣性在木質(zhì)部件的加工過(guò)程中，Weeke 的設(shè)備擁有大量的軸運(yùn)動(dòng)，這些軸的運(yùn)動(dòng)由一系列專用硬件平臺(tái)來(lái)控制。單機(jī)擁有的 PLC 系統(tǒng)、位置控制、傳統(tǒng)的 CNC、不同的驅(qū)動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)等使得這些設(shè)備的控制系統(tǒng)面目各異。再加上現(xiàn)有的操作 PC，由這些部件組成的大雜燴不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且價(jià)格昂貴。現(xiàn)在，所有這些都將成為過(guò)去；在硬件方面，系統(tǒng)合并成為一臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，所有的控制功能均由 TwinCAT 軟件模塊來(lái)處理。
基于構(gòu)成 TwinCAT 基礎(chǔ)的硬實(shí)時(shí)環(huán)境，每臺(tái)設(shè)備均可以訪問(wèn) TwinCAT 標(biāo)準(zhǔn)配置的 PLC 功能。最新的編程采用IEC61131-3 標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的編程語(yǔ)言。集成的 PTP 控制可以處理簡(jiǎn)單的 PTP 定位任務(wù)和耦合運(yùn)動(dòng)。軸插補(bǔ)等更加復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，則可以在 TwinCAT NC I 或 TwinCAT CNC 中進(jìn)行處理，這取決于您的要求。
滿足任何應(yīng)用的 CNC 系統(tǒng)Weeke 設(shè)備種類繁多，對(duì)控制系統(tǒng)的需求也完全不同。一方面，我們擁有的高動(dòng)態(tài)性能鉆孔中心，有很多 I/O 以及多達(dá)100根位置控制軸；另一方面，我們的加工中心傳感和執(zhí)行技術(shù)相對(duì)較少，但是需要處理的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)則較多。在這兩種情況下，TwinCAT 中所集成的 CNC 功能可選項(xiàng)和特點(diǎn)是保證加工質(zhì)量和加工速度的關(guān)鍵因素。
用戶友好的可視化應(yīng)用程序“頂級(jí)鉆孔 (Top Drill)” 允許選擇鉆孔程序、刀具數(shù)據(jù)管理以及診斷等功能。
“Wood WOP” — 可訪問(wèn)用于圖形化部件編程和鉆孔優(yōu)化的程序。界面使用 VB 和 VC 語(yǔ)言編程。通過(guò) ADSOCX，這些程序可以使用標(biāo)準(zhǔn)的 Microsoft 技術(shù)來(lái)訪問(wèn)TwinCAT PLC 和 NC/CNC 的所有數(shù)據(jù)。
自動(dòng)化的高性能鉆孔機(jī) BSTWeeke 生產(chǎn)了兩款鉆孔機(jī)：BST 500，至多有2個(gè)水平固定鉆頭和20個(gè)垂直固定鉆頭；BST 100，至多有8個(gè)水平固定鉆頭和8個(gè)垂直固定鉆頭，它們都有獨(dú)立的心軸可供選擇?；蛟S后者有理由被認(rèn)為是鉆孔機(jī)技術(shù)的“制高點(diǎn)”。
一個(gè)鉆頭即是一個(gè)完整的鉆孔單元，該單元空間可以容納多達(dá)40個(gè)單獨(dú)的鉆孔，這些鉆孔或者是重復(fù)鉆頭的運(yùn)動(dòng)（BST 100），或者是在每一個(gè)循環(huán)中執(zhí)行不同的運(yùn)動(dòng)（BST500）。在加工過(guò)程中，鉆頭不僅僅是執(zhí)行簡(jiǎn)單的 PTP 運(yùn)動(dòng)，因?yàn)殂@孔過(guò)程是由一系列依賴于工藝的、明確定義的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所組成的。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，鉆頭（Z 軸）以盡可能快的速度接近工件，然后降低速度在表面鉆孔，接著再以較高的速度穿過(guò)材料，在工件的背面被穿透之前再次減速，在鉆孔過(guò)程完成后鉆頭折回。在 Z 軸的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，如果能夠單獨(dú)選擇獨(dú)立的鉆孔心軸，那么根據(jù)被加工的部件，該心軸就能夠被撤回，例如鉆一個(gè)盲孔。可以在極短的循環(huán)時(shí)間內(nèi)靈活地加工具有不同圖案的部件。
簡(jiǎn)而言之：TwinCAT NC I 控制軟件包運(yùn)行于配有 Pentium 4CPU 的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)上。用戶友好的可視化應(yīng)用程序“頂級(jí)鉆孔（Top Drill）”允許選擇鉆孔程序、刀具數(shù)據(jù)管理以及診斷等功能。通過(guò)該界面，可以訪問(wèn)用于圖形化部
件編程和鉆孔優(yōu)化的“WoodWOP”程序。界面使用 VB 和VC 語(yǔ)言編程。通過(guò) ADS OCX，這些程序可以使用標(biāo)準(zhǔn)的Microsoft 技術(shù)來(lái)訪問(wèn) TwinCAT PLC 和 NC / CNC 的所有數(shù)據(jù)。
TwinCAT 主要從 Wood WOP 接收數(shù)據(jù)。部件加工程序生成的結(jié)果由各個(gè)孔的鉆孔位置（平面數(shù)據(jù) X, Y）、鉆孔深度（Z）、鉆孔直徑以及鉆孔速度（取決于材料）等數(shù)據(jù)組成。由于孔的數(shù)量較多，將會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將通過(guò) ADS OCX 傳到 PLC。然后在 TwinCAT PLC 中對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再根據(jù)要求分發(fā)給 NC 和 NC I。鉆頭的平面定位運(yùn)動(dòng)（X, Y）是 PTP 運(yùn)動(dòng)，由集成在 TwinCAT 中的 PTP控制來(lái)處理。系統(tǒng)在軸的耦合方面沒(méi)有限制。更復(fù)雜的鉆孔加工（z 軸）在單獨(dú)的 NC I 通道中執(zhí)行，對(duì)應(yīng)于每個(gè)鉆頭的獨(dú)立通道可以保證每個(gè)運(yùn)動(dòng)的速度最優(yōu)。在 Weeke最新生產(chǎn)的 BST 100 型設(shè)備當(dāng)中，有 10 根 Z 軸和將近 40根 PTP 軸通過(guò)獨(dú)立的 NC I 通道來(lái)控制。
TwinCAT NC I 的每個(gè)通道能夠?qū)崿F(xiàn) 3 軸插補(bǔ)以及 5 個(gè)輔助軸控制，其目的在于，在同一臺(tái)機(jī)器上的其他 NC I 通道運(yùn)行典型的基于 CNC 的功能，例如倒角、刻痕以及凹槽加工等。無(wú)論是控制系統(tǒng)硬件還是軟件，都不需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)性修改，更重要的是在將來(lái)也不需要。
適合于各種功能的現(xiàn)場(chǎng)總線TwinCAT 支持市場(chǎng)上常見(jiàn)的所有現(xiàn)場(chǎng)總線。在這種具體情況下，可以通過(guò) SERCOS 接口操作整個(gè)驅(qū)動(dòng)技術(shù) (IndramatDKC)。用于心軸驅(qū)動(dòng)的近 500 個(gè)數(shù)字 I/O 量和少許模擬量
通道通過(guò) PROFIBUS 實(shí)現(xiàn)同步控制。Beckhoff 總線端子系統(tǒng)用作 I/O 模塊，它對(duì)于大多數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)總線都是有效的。在隨后的階段中，另外使用了 CANopen，這可能是用于某
些特殊設(shè)備。
在 PC 中，需要合適的主站接口，用于 SERCOS（FC 750x）和 PROFIBUS（FC 310x）。同樣，Beckhoff 也提供單通道或雙通道 PCI 卡。
BHC 加工中心Weeke 同時(shí)供應(yīng)幾種型號(hào)的 BHC 加工中心。各型號(hào)的主要不同在于三維坐標(biāo)空間中加工尺寸的大小或者軸的數(shù)目，這些會(huì)直接影響到各型號(hào)設(shè)備，同時(shí)對(duì)加工速度也有影響。
在控制方面，關(guān)于加工選項(xiàng)以及關(guān)聯(lián)軸數(shù)目的差別相互關(guān)聯(lián)。產(chǎn)品種類非常齊全，既有具有集成 C 軸（BHC 650/850）的傳統(tǒng)加工中心，也有迪卡兒坐標(biāo)系中插補(bǔ)的 3 軸加工中心，還有具有 8 根或者 9 根插補(bǔ)軸、坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)變換 (BHC650/850）的大型加工中心。所謂的貫穿進(jìn)給加工中心（BHT）對(duì)于這個(gè)系列更是錦上添花。
BHC 加工中心的主要特點(diǎn)在于不需要對(duì)控制或者硬件進(jìn)行大量改動(dòng)。由于對(duì) CNC 有著更為復(fù)雜的綜合要求，例如心軸功能、每個(gè)通道大于 3 軸的插補(bǔ)、不同運(yùn)動(dòng)的變換等等，該加工中心使用了 TwinCAT CNC 而不是 NC I。除了CNC 部分之外，系統(tǒng)的其他部分則是相同的；TwinCAT CNC包括了上述傳統(tǒng) CNC 系統(tǒng)的所有典型組件。
控制組態(tài)也很容易說(shuō)清楚：任何事情都或多或少地與鉆孔機(jī)的控制技術(shù)相關(guān)。編制圖形化部件加工程序，可以從MCC 操作環(huán)境中調(diào)用 Wood WOP。同鉆孔機(jī)中一樣，MCC也是使用 Visual Basic/Visual C 編制。編程完成后，WoodWop中集成的后處理器將根據(jù) DIN 66025 生成一個(gè) CNC 程序。此 CNC 程序?yàn)?ASC II 格式，它將從 PLC 裝入到實(shí)際的 CNC當(dāng)中并被啟動(dòng)。正如在 TwinCAT 環(huán)境中一樣，PLC 和 CNC之間的通訊通道非常簡(jiǎn)單，而且也實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。
SERCOS 被再次用作快速驅(qū)動(dòng)總線。由于數(shù)字量和模擬量I/O（100－200 點(diǎn)）數(shù)量相對(duì)較少，所以，除了驅(qū)動(dòng)以外，只使用了一個(gè)帶有 I/O 端子的總線耦合器 BK7500。
獨(dú)立于硬件的控制“對(duì)我們來(lái)說(shuō)，獨(dú)立于硬件是一件大事，”Weeke 公司軟件開(kāi)發(fā)經(jīng)理 Ralph Kottmann 說(shuō)，“這樣一來(lái)，我們就可以在全球市場(chǎng)上不受約束地采購(gòu)到所需的最佳部件?！?br/>
通過(guò)簡(jiǎn)單的診斷和服務(wù)選項(xiàng)，甚至從控制的根本上，通過(guò)簡(jiǎn)單的控制聯(lián)網(wǎng)方法、主站計(jì)算機(jī)接口以及自動(dòng)化同行對(duì)基于 PC 的自動(dòng)化平臺(tái)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，Weeke 能夠在工廠有效性和投資保護(hù)方面為客戶提供真正的附加值。另外，TwinCAT 軟件包中集成的 CNC 功能使控制硬件性能完美而且價(jià)格低廉，這一切都非常誘人。工業(yè) PC 作為工業(yè)控制技術(shù)先驅(qū)，誰(shuí)與爭(zhēng)鋒？
