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Beckhoff基于 PC 的控制系统提升瓶盖内衬和后成型自动化设备的性能,并降低成本
来源: fbe-china.com作者: Kenny Fu时间:2019-10-29 10:57:39点击:6010

食品和饮料的质量取决于包装中使用的密封技术是否可靠,对这一方面提出了非常高的质量要求。为了防止氧气进入以及由于氧化造成产品口味或保质期发生变化,例如,饮料瓶盖里边都加了一个垫片。这为盖子和容器开口之间的密封提供了额外的保护。无疑,总部位于魁北克拉华尔(Laval)加拿大公司 MMC Packaging 是这一细分市场中行业领先的专家。二十年来,这家创新的包装公司一直为市场供应用于塑料垫片和金属盖的交钥匙解决方案。 MMC 的主要客户包括针对食品饮料、药品和个人护理用品/化妆品行业的供应商。

MMC Packaging 公司的瓶盖内衬机用于切割内衬材料(纸浆、泡沫、厚纸板或薄膜)并将其插入到瓶盖里面。根据机器配置,切割可能作为旋转模切进行;即垫片被预切割,然后放到插入工作站。通过冲压和模具技术,仅需一次操作,垫片被切割并插入到瓶盖里面。随后,视觉系统检查瓶盖,以确保它们在分拣或运送到下一个生产步骤之前无任何缺陷。

MMC Packaging 已经设计了多款内衬机型号,以适应不同的瓶盖尺寸和类型:根据机器类型和运行模式,每分钟可以处理 1200 个瓶盖。据 MMC Packaging 公司总裁兼董事长 Philippe McNally 所述,MMC 卖的最好的机器 LM-270 每分钟可以执行 150 个周期。一次可以为一个和两个瓶盖切割和插入垫片,因此,每分钟最多可以处理 300 个工件。生产线中每个组件的设置都是自动完成,因此,只需按下按钮即可更改配方或生产参数,而且生产的转换只需要不到 30 分钟的时间。MMC 的一些机器型号也可以运行多个加工类型,在进行相应的生产转换时无需停机。

基于 PC 的控制技术提高效率

MMC Packaging 公司以前使用的控制软件已经达到其技术极限:“处理速度、系统内存、数据存储和数据库能力已经不能让我们的机器能够有任何进一步优化。”MMC Packaging 公司业务和产品开发副总裁 Mathieu Ouellet 说道。“一方面,我们需要更多处理能力,另一方面,我们也要提高控制平台的灵活性。此外,我们想要有一个尖端用户界面和多种标准编程工具。”

LM-270 完整的自动化平台,包括垫片的进给、切割和安装、检查/报废和废品确认,在Beckhoff基于 PC 的控制系统上运行。一台采用 Intel® Celeron® 双核处理器的C6525工业 PC 和TwinCAT 3 自动化软件为控制系统奠定了基础。“通过TwinCAT 3,在机器上进行时间修改时能够最小化人工干预。”MMC Packaging 公司资深电气设计师 Yan Letourneau 强调说道。通过使用软件中的自动定时功能,LM-270 机器可以根据客户需要通过其所有连接的外围设备实时修改速度和调整机器的生产速率,以保持高吞吐量。TwinCAT 3 NC PTP控制和同步分度、切割和插入带有注册标志的内衬材料。“TwinCAT 3 Scope 记录工艺中的所有数据。”Yan Letourneau 继续说道。“PC 不仅是一个中央控制器,而且也是一个生产数据记录器。”

通过多点触控功能实现现代化机器操作

LM-270 内衬机使用一台Beckhoff的CP391x系列多点触控控制面板用作其HMI硬件。“通过基于 PC 和EtherCAT的控制平台,我们创建了一个尖端的用户界面,为客户实时提供重要的生产数据。”Yan Letourneau 评论道。“这也包括全面的机器运行和性能数据。MMC 客户可以获得设备健康和效率有关的最新信息,优化维修工作,保证机器正常运转。”MMC Packaging 使用3D模型和教学视频给操作人员对新控制平台的操作进行培训和支持。“我们认为,在同一台设备上运行基于 Windows 的图形界面以及 PLC 和运动控制任务的能力是我们倾向选择基于 PC 的控制技术的一个重要因素。”Mathieu Ouellet强调道。“我们的3D教程手册使用了用 C++ 和 C 编程的多点触控功能,具有用于缩放的捏合手势,例如,客户能够查看有价值的设备信息。”

经过在 LM-270 瓶盖内衬机中的验证,MMC Packaging 公司现在也将基于 PC 的控制平台用于其QTVision™ 检测系统中,该系统用于检查瓶盖的质量。在这一情况中,一台装有 TwinCAT 3 自动化软件并使用 EtherCAT 作为系统总线的嵌入式控制器 CX2040 同时运行多个自动化、控制和数据采集任务。“由于有四个摄像头,我们现在每分钟最多可以检查 2400 个瓶盖,每分钟最多可处理 9600 张图像,不会造成 CPU 负荷过大。” Yan Letourneau 肯定地说道。

EtherCAT作为 I/O、运动控制和安全的通用系统总线

“由于采用了EtherCAT,微秒级的控制速度现在对于 MMC Packaging 来说已经是很常见的事了,比如触发视觉系统中的摄像头仅需 250 微秒。” Yan Letourneau 说道。“Beckhoff的集成式TwinSAFE安全解决方案为我们带来了更多的附加值。对于安全技术,我们使用标准的以太网电缆,而所有的安全数据现在都通过EtherCAT协议传输,而且正在使用中的TwinSAFE端子模块贯穿整个机器。系统集成的可编程安全解决方案在我们的机器设计在未来有所发展变化时可以方便地进行修改。”针对驱动器上的紧急停止、安全设备和安全措施,MMC Packaging 主要使用TwinSAFE。Beckhoff的AX5000系列伺服驱动器上使用的TwinSAFE驱动器选项卡用于实施安全停止功能(STO,SS1)。

减少机器体积,提升性能

MMC Packaging 使用AM8000系列采用单电缆技术(OCT)的伺服电机。“单电缆技术,以及高密度EtherCAT I/O 和集成式TwinSAFE安全解决方案特别适合帮我们实现精简机器设计的目标。” Mathieu Ouellet说道。“我们现在只需要接一根以太网电缆,而不是管理从中央单元到所有外设的所有控制线,这大大降低了接线成本,每次配置节约了大约 20 到 24 小时的安装时间。另外一个优点是,EtherCAT能够集成任何标准的以太网设备。MMC 也使用EtherCAT网关端子模块,以便在需要时连接其它网络和协议。”

“控制器升级的第一阶段现在已经成功完成。”MMC Packaging 公司市场销售协调员AnthiBalafoutis如是说道。“迄今为止,我们已经将 LM-270 机器、我们的 MMC-icon™ 用户界面以及我们的QTVision™ 检测系统都转换为使用基于 PC 的控制平台。下一步将是在我们所有系列的机器中实施这项技术。”

更多信息,请见http://www.beckhoff.com.cn/cn/applicat/default.htm

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