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Beckhoff基于 PC 的控制技术具有无与比拟的优势

供稿:德国倍福自动化有限公司 2014/12/16 14:58:28

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  • 摘要:控制系统架构包括一台 CX5020 嵌入式控制器、15 英寸的 CP2915 多点触控控制面板、EtherCAT I/O 端子模块、AX5000 系列 EtherCAT 伺服驱动器和采用单电缆技术的 AM8000 系列伺服电机以及 TwinCAT NC。

Metis™ 连续运动机器是 Matrix Packaging 的最新技术发展成果之一 .

   Matrix Packaging 公司总部位于威斯康星州索克维尔,在研发立式袋成型充填封口机领域拥有 20 多年的丰富经验。公司最新推出的 Metis™ 型号在美国拉斯维加斯举行的 2013 年美国国际包装展览会(Pack Expo 2013)上首次在公众面前亮相,它在效率和性能上都设立了新的里程碑。借助Beckhoff 基于 PC 的控制技术,使不同的产品和包装生产线、机器每分钟能够灵活地填充 1...180 个包装袋。

 “新型 Matrix Metis 是最新一代的垂直成型、填充和封口(VFFS)机。”Matrix Packaging Machinery 公司副总裁兼总经理 Marc Willden说道。“Metis 是专为满足食品行业 — 我们拥有强势地位的市场 — 的各种需求而设计的,非常适合用于包装奶酪、咖啡、零食、糖果等。”Matrix 的客户还包括包装诸如家庭装饰品公司。

 “Metis 的特别之处在于它运行时会有连续运动,显著提高了其生产能力和吞吐量。一方面,它也需要更高程度的自动化。”Willden 解释道。因为袋子薄膜连续移动,且用于给飞速运行的包装袋封口的机械爪通过 EtherCAT 同步。Metis 也特别适合用于高速加工小型包装袋薄膜。视具体的生产线,机器每分钟能够加工 1...180 个包装袋。这种灵活性可确保最佳的产品流和更高质量的包装。

                   视具体的生产线,立式袋成型充填封口机每分钟能够加工 1...180 个包装袋

在 PackML 基础上实现的标准化简化了工程工作,提高了透明性

   控制系统架构包括一台 CX5020 嵌入式控制器、15 英寸的 CP2915 多点触控控制面板、EtherCAT I/O 端子模块、AX5000 系列 EtherCAT 伺服驱动器和采用单电缆技术的 AM8000 系列伺服电机以及 TwinCAT NC。

                  一台 CX5020 嵌入式控制器负责控制整台机器,包括运动控制和可视化运动

            控制系统由 AX5000 系列 EtherCAT 伺服驱动器和采用单电缆技术的  AM8000 系列伺服电机构成

   其结果是在 OMAC PackML 标准的基础上打造了一台最先进的设备。“自从 2011 年 10 月起,Matrix Packaging 一直是 Pro Mach 集团旗下一员,其中有超过 20 个品牌致力于包装技术。Pro Mach 是 PackML 标准最忠实的信徒。PackML 具有标准化操作模式的管理和通讯的结构特点,可以提供即时透明性。它还减少了工程和整合成本,提高生产力,并提供经过改进的诊断功能。所有这些优点给我们的客户带来了真正的附加价值。”Marc Willden 如此说道。

先进的多点触控 HMI 理念

 “我们决定使用多点触控技术是因为 Beckhoff 能够提供明亮、高品质的显示器。”Matrix Packaging 公司电气工程师 Mike Krummey 解释道。他接着说道:“PackML 需要一个相当大的用户界面,这在一台传统的 6 英寸屏幕上将很难实现。Metis 现在配备了一台 15 英寸多点触控屏 CP2915,我们以前使用的面板与其成本差不多,但由于采用的是单点触控界面和传统的塑料外壳,在外观上就难看很多。”Matrix Packaging 团队对多点触控功能 — 如滚动能力的增强及双手操作能力 — 印象非常深刻。“如果操作人员不小心移除了机器上的保护屏障,他的双手总是在一个安全的位置,即使是在机器运行时。”Krummey 指出。

                  采用先进的多点触控技术的高品质 15 英寸控制面板是 Metis™ 的另一个亮点

针对 PLC、运动控制和可视化的集成式平台

   结构紧凑的 DIN 导轨安装式 CX5020 嵌入式控制器用作 PLC、运动控制和可视化的集成平台。它控制所有的程序,方便了与生产线下游组件的通信,同步送料器与 Metis 机器过程、触发机械袋密封夹板等。同时它还控制着两台用于处理三根运动轴的 AX5000 系列 EtherCAT 伺服驱动器。Matrix Packaging 只需要两个伺服驱动器,通过双通道 AX5000 驱动器和单通道 AX5000 驱动器运行三个运动轴。运动曲线通过 TwinCAT NC 凸轮功能实施。

单电缆技术降低了布线成本

 “通过选择采用单电缆技术(OCT)的 AM8000 系列伺服电机,我们更加简化了运动控制。OCT 具有高效特点,符合我们的机器理念。”Mike Krummey 解释说。“单电缆技术的使用帮我们节省了很多小零件,让我们的布线工作减少了 50%。”

                通过采用 Beckhoff 的单电缆技术,Matrix Packaging 能减少 50% 的电机布线成本

EtherCAT 提供无限的可扩展性和互操作性

   除了 EtherCAT 用作 I/O 和运动控制总线系统时出色的性能表现之外,Matrix Packaging 对系统的可扩展性和互操作性以及各种EtherCAT I/ O 特殊功能端子模块大加赞誉。其中就包括EL3681 数字万用表端子模块,它是一款经济的电力监控端子模块。“举例来说,如果操作人员在运行电压不足的 VFFS 设备,报警监控器会触发紧急停止并报告电源有问题。”Mike Krummey解释说道。“与单独的解决方案相比,这一集成式端子模块是一个更经济高效的选择。”

   机器控制系统和现场总线将无法跟上 Matrix Packaging 的创新能力和发展潜力的问题都已经成为过去。“令人印象深刻的是,我们的 Metis 机器机只使用了新控制平台不到 1% 的性能。”Marc Willden.补充说道。“基于 PC 的控制系统和 EtherCAT 有充足的性能储备满足未来的所有需求。”

新的平台可以节省空间和成本

   通过使用 Beckhoff 的控制平台减少机器的占地面积是 Matrix Packaging 实现的另一个主要目标。由于控制组件采用紧凑型设计,Metis 的电气柜比配备传统 PLC 的样机短了约 6 英寸(15 厘米)。“控制柜组装花费的时间要少得多,不仅因为电机采用单电缆技术,而且由于 EtherCAT 端子模块采用了智能设计。EtherCAT 将我们的控制柜接线成本减少了30% 到 40%。”Mike Krummey 说道。

 “虽然 Metis 具有更高的性能和更多的功能,基于 PC 的控制系统的成本比我们原先计划的 PLC 解决方案要减少约 10% — 即使添加了多点触控用户界面。”Marc Willden 阐述道。“Beckhoff 的自动化方案与专注于公认标准的态度与 Matrix Packaging 的公司理念非常贴合。我们避免使用任何专用的机械或电气组件,因为我们更喜欢那些在行业中有成熟应用的标准产品和技术。”因此,Matrix Packaging 正在考虑将其它机器生产线移植到 Beckhoff 的 PC 控制平台中。

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