Beckhoff基于 PC 的控制技术具有无与比拟的优势

发布时间:2014-12-16
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。

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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