应用案例 | MX-System 在门窗型材加工设备中的应用

导语：门窗制造是一个高科技产业，这一点从 Schirmer Maschinen GmbH 公司的型材加工机全自动加工棒料的第一道工序就可见一斑。

“ MX-System 正在改变机械制造领域的设计和安装方式。” Schirmer Maschinen GmbH 公司总经理 Ludger Martinschledde 解释道。在首个型材加工设备中，倍福的可插拔式无控制柜自动化系统解决方案在项目的规划、设计到安装和调试等所有阶段表现都非常出色。

门窗制造是一个高科技产业，这一点从 Schirmer Maschinen GmbH 公司的型材加工机全自动加工棒料的第一道工序就可见一斑。Schirmer 公司成立于 1979 年，是倍福的第一个客户。40 多年来，公司一直使用倍福基于 PC 的控制技术，从最初的定位控制到现在全新的 MX-System 无控制柜解决方案。这种致力于打造无控制柜自动化的可插拔式系统解决方案与 Schirmer 的设备理念尤为契合：使用各种标准化的工艺模块开发定制化的设备，从而为客户量身打造高产出且能够灵活适应各种型材和工艺要求的解决方案。该公司自 2016 年起成为倍福自动化集团的一员，目前拥有约 250 名员工。

Schirmer 设备有哪些功能?

Schirmer 设备可用于完成各种不同的工艺过程：窗框和窗扇部分通常由大约 6 米长的棒材连续加工而成。所有的钻孔、铣削和冲孔操作都尽可能地在棒料上进行，然后再进行端部的切割和加工。在加工棒材的同时，在加工棒材的同时，另一条生产线会按规定尺寸切割高强度型材，并可选择将其自动插入并定位到 PVC 型材中。接下来的工序包括型材和加固件的螺丝安装、钢材加工(钻孔、铣削)以及插入和拧紧锁紧结构。

系统的背面也引起了自动化工程师的极大兴趣，因为每个设备模块都有自己的 MX-System 底板，各个功能模块可以直接插接并用螺钉固定在上面.

由于 Schirmer 设备需要随时处理不同几何形状的型材，因此转换过程必须是自动的。“手动设置对我们来说是绝对不可能的。”Ludger Martinschledde 说道。在这种情况下，很多挡块和支架都需要自动定位。“例如，去年，我们实施了一条共有 210 个轴的生产线。”Ludger Martinschledde 在回忆他们对控制平台的需求时说道。

控制柜决定了生产流程

Schirmer 设备目前使用的电气设备均符合现行标准。控制柜中安装了驱动器、电源、配电单元和基于 PC 的控制组件。Schirmer 公司的设备通常需要配备多个控制柜，沿着每台设备布置，并且与设备的 2 至 3 个工艺模块的电缆连接。此外，子配电箱中还使用了 EtherCAT I/O。它们用于收集各个工艺模块的执行器和传感器中的信号;然而，将多个工艺功能集成在一个控制柜中，并使用子配电箱固定信号线取代插入连接方式，这对于模块化设备制造来说是一种折衷方案。

Ludger Martinschledde 描述了这种解决方案的缺点：“因此，电气安装和调试工作主要在最终装配阶段进行，而我们实际上希望的是尽快调试好系统，然后拆卸并交付。”一直以来，Schirmer 清楚地认识到，模块化设备方案与中央控制柜之间的矛盾已经成为了提高项目执行效率的“拦路虎”。

2021 年，当 Schirmer 公司的 Ludger Martinschledde 和设计工程师们听说了倍福 MX-System 可以实现完全无控制柜的自动化解决方案时，他们都表现出了极大的兴趣。

倍福 MX-System 产品经理 Daniel Siegenbrink

回忆道:

"设计工程师们和 Ludger Martinschledde 立即意识到了 MX-System 在模块化设备制造项目中所具备的潜力。"

焕然一新的无控制柜设备设计

Schirmer 首次在其中一台设备中引入了 MX-System，开辟了新的天地，主要目标是优化设备制造流程，缩短交付周期。现在，MX-System 底板直接安装在工艺模块的钢架上，取代了过去安装在设备旁边的控制柜。子配电箱的功能既可以被整合到 MX-System 中，也可以用倍福的分布式 I/O 模块(EtherCAT 端子盒)代替。MX-System 和 EP 端子盒相结合，使得所有电机电缆、传感器电缆和阀岛电缆都可以采用插拔连接方式。

对于 Schirmer 来说，MX-System 的关键优势在于能够重组内部流程。毕竟，这种可插拔的系统解决方案让设备制造商在预装时能够安装设备模块的所有电气组件，并使用预装电缆轻松连接这些组件。另一个重要方面是，在预装配期间，设备模块可以从各个方向自由进入，简化了电缆铺设和连接。

Daniel Siegenbrink 解释道：

“这样不仅节省了大量时间，而且还显著提高了工作效率。”这不仅适用于装配阶段，也适用于生产规划、生产准备和原材料供应阶段。

MX-System 的功能模块还消除了传统控制柜设计中常见的复杂的大量部件单独布线。这样可以避免接线错误，并减少部件的种类。因此，所需的组件(MX-System 底板和模块以及预装系统线缆)可在电气设计完成后直接从仓库拣选到预装配线。“我们的目标是建立一个与订单无关的仓库，最大限度地降低库存水平，减少补货次数。”Ludger Martinschledde 解释道。

Schirmer 还从这个项目中获得了两点启示：即使在项目的后期阶段，最后一刻提出的修改要求也更容易实施且所需的工作量也更少。而且，通过模块化设计可以实现分段调试，因此可以及早发现功能错误，并可在没有任何时间压力的情况下加以纠正。

“MX-System 让我们能够在制造过程中优先考虑附加值，实现整体更加高效的生产。”Schirmer Maschinen GmbH 公司总经理 Ludger Martinschledde(右)解释道。图中是他与倍福 MX-System 产品经理 Daniel Siegenbrink 的合影。

快速高效地为终端客户提供服务

在最终装配阶段，设备占据了大量空间，因此必须快速完成所有流程，以便为下一台设备腾出空间。Ludger Martinschledde 指出，加快流程速度，尤其是电气安装和分段调试，显著减少了停机时间，提高了空间利用效率。因此，Schirmer 公司能够在同一车间内装配、验收和交付更多台设备。作为一家出口占比高达 75% 的设备制造商，自动化解决方案的通用性是 Schirmer 公司非常注重的方面之一。以前，在进行电气设计和购买原材料阶段就必须考虑未来的安装地点，而现在，由于 MX-System 符合 IEC、UL 和 CSA 认证，因此无需进行耗时耗力的改装即可在全球范围内使用。这一点与传统控制柜面临的情况形成了鲜明对比，进一步提高了 Schirmer 的标准化水平。

MX-System 的双排底板：底板上的开放式安装简化了设备接线，并且便于进行诊断。

不过，不仅仅只是 Schirmer 公司受益于无控制柜自动化，MX-System 可以为所有最终用户带来很多实实在在的好处，包括操作人员可以更方便地操控设备以及了解设备情况，同时由于无需使用控制柜，可以极大地减少空间的占用。因此，生产设备在车间内的布局可以更加紧凑，在不影响车间安全通道畅通的情况下优化利用宝贵的生产空间。在使用 MX-System 无控制柜解决方案后，组件数量减少了 90%，这意味着备件仓库的面积也可以相应缩小。倍福诊断 APP 是与 MX-System 一起推出的工具，它可以帮助维护人员更轻松地定位和排除故障。

Daniel Siegenbrink 强调道：

“由于 MX-System 的插接非常简单，并使用诊断 APP 代替万用表，因此 MX-System 模块的连接和更换工作不需要由受过专业专门培训的电工完成。”

无控制柜自动化解决方案成功启航

倍福的 MX-System 的使用优化了 Schirmer 公司的整个工艺链，为企业带来了显著优势。例如，电气设计的工作量减少了约 50%;传统控制柜由于设计原因，装配通常需要两到三周时间，而现在的系统只需要几个小时即可完成装配。Ludger Martinschledde 预计，在最终装配阶段，停机时间也会大幅减少。

整台设备定制的倍福控制面板进行设置和操作

该新设备在 2024 年德国国际门窗幕墙展览会(Fensterbau Frontale)上首次展出。Ludger Martinschledde 相信，这绝对不会是通往无控制柜自动化新时代的最后一套系统：“Schirmer 将继续采用倍福的这种创新解决方案。我们清楚地认识到，为我们的设备配备 MX-System 无控制柜自动化解决方案对我们来说是多么明智的选择，未来我们还将为铝材和钢材型材产品线配备该解决方案。”