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包裝機(jī)械創(chuàng)新源自控制系統(tǒng)
摘要： 一套豐富而先進(jìn)的自動化產(chǎn)品體系為Hensen包裝技術(shù)設(shè)備公司所用，制造出最現(xiàn)代化的飲料包裝機(jī)械。位于德國不萊梅市的Hensen包裝技術(shù)設(shè)備有限責(zé)任公司(HPC)在制造先進(jìn)的包裝機(jī)械領(lǐng)域已有25年的經(jīng)驗。它所采用的由羅克韋爾自(www.rockwell.com)集成體系構(gòu)建的先進(jìn)并且易于操作的控制系統(tǒng)使包裝機(jī)械設(shè)計獲得了持續(xù)的創(chuàng)新能力。????
正文：
包裝機(jī)械呼喚自動控制
HPC公司因其制造的裝填和密封等機(jī)械而蜚聲世界，其產(chǎn)品包括一系列的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械和特種機(jī)械，可滿足不同的市場需求和應(yīng)用。HPC公司是提供用于立式紙盒、軟袋的裝填和密封機(jī)械的專業(yè)制造廠家，其產(chǎn)品所對應(yīng)的領(lǐng)域正在從可重復(fù)填充的包裝袋向不斷更新的快速消費品過渡。HPC公司同時也進(jìn)行紙盒加工、機(jī)械組配，具備整條包裝系統(tǒng)生產(chǎn)線的制造能力。Hensen機(jī)械的使用功能可靈活調(diào)整，而且此型設(shè)備易于維護(hù)，在高速運轉(zhuǎn)時仍可保持穩(wěn)定的性能，并且可以快速轉(zhuǎn)換產(chǎn)品的種類和型號。
HPC的客戶多是生產(chǎn)、包裝諸如飲料等快速消費品的廠商，他們面臨激烈的市場競爭，因此需要不斷開發(fā)新產(chǎn)品來吸引消費者的注意力。在德國，立式紙盒和軟袋被用作主要的可重復(fù)填充的包裝物，但是在北美和遠(yuǎn)東，可再封口立式軟袋目前是諸如能源、運動飲料、洗衣液和個人護(hù)理液等液體的主要包裝形式。用于運動飲料外包裝的此類立式軟袋，因其外觀具有柔美的曲線和便于手握的模紋，使其在貨架上顯得十分醒目，運動過后口渴的人們也能更方便順暢地飲用飲料。今天高速的和全自動化的包裝機(jī)械需要具備最現(xiàn)代化的硬件和軟件控制系統(tǒng)，此類控制系統(tǒng)包括精確運動控制系統(tǒng)、方便使用的人機(jī)界面和功能強(qiáng)大的邏輯控制系統(tǒng)。?
選擇集成供應(yīng)商
作為一家客戶遍布全球的供應(yīng)商，HPC需要一家運轉(zhuǎn)良好的自動化設(shè)備生產(chǎn)廠家為其提供一流的、涵蓋全球范圍的技術(shù)支持和零部件供應(yīng)。HPC同時也希望和在高端自動化領(lǐng)域有所建樹的專家合作，借助專業(yè)知識和豐富經(jīng)驗來開發(fā)新一代包裝機(jī)械的先進(jìn)的控制系統(tǒng)。??
在認(rèn)真調(diào)查過一些自動化設(shè)備供應(yīng)商后，HPC最終選擇了Rockwell自動化公司作為其供應(yīng)商，并將Allen-Bradley Logix自動控制平臺作為其最新包裝機(jī)械的標(biāo)準(zhǔn)配件。Logix 是可編程邏輯控制器（PLC）系列的品牌，包括從功能強(qiáng)大的ControlLogix到緊湊的FlexLogix等一系列的品牌。因為Logix系列提供了多種的具體型號的控制器PLC以供選擇，HPC總能從中選出適合的控制器，應(yīng)用到從小型機(jī)械到大型生產(chǎn)系統(tǒng)等不同場合。因為所有的Allen-Bradley PLC都使用相同的Logix控制核心，所以它們都使用相同的容易使用的RSLogix5000 軟件語言來編程。HPC的工程師只需熟悉這一種開發(fā)工具即可勝任工作。一套編碼可在這一系列中不同型號的PLC之間相互通用。
方便靈活 如虎添翼
ControlLogix將邏輯和運動控制集成到了一個控制體系之中，并且可以對此兩種控制使用相同的一套開發(fā)工具，即RSLogix5000語言來方便地編程。除了這一通用的開發(fā)環(huán)境，Logix系列PLC還使用NetLinx獨特的、帶有開放式軟件界面的Allen-Bradley網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來保證數(shù)據(jù)的有效流通。利用NetLinx協(xié)議，如同利用DeviceNet、ControlNet、EtherNet/IP等協(xié)議一樣，可以方便地傳輸數(shù)據(jù)；而且因為這些網(wǎng)絡(luò)使用開放的CIP因特網(wǎng)協(xié)議，因此可以直接和制造商的ERP(企業(yè)資源管理)以及其他商務(wù)IT系統(tǒng)相連。??
因為使用完全開放的傳輸協(xié)議，NetLinx確保了可以實現(xiàn)從機(jī)器的任一個輸入端口對機(jī)器進(jìn)行設(shè)置的功能。工程師通過網(wǎng)絡(luò)，不必和控制器進(jìn)行直接的物理連線，即可實現(xiàn)對設(shè)備的編程，從而設(shè)備調(diào)試、試車時間大為縮短。??
同樣，維護(hù)工程師在控制室，而不必走到機(jī)器旁，即可診斷、調(diào)試和修改程序。通過采用因特網(wǎng)技術(shù)，此理念得到了進(jìn)一步的發(fā)展。用戶安裝一個Allen-Bradley 9300-Rades調(diào)制解調(diào)器，即可從世界上任何一個可以撥號上網(wǎng)的地方撥號連接整個基于NetLinx協(xié)議的控制網(wǎng)絡(luò)。???
NetLinx協(xié)議是Rockwell自動控制集成體系的關(guān)鍵，它保證了此體系中的硬件和軟件在出廠時即能完美結(jié)合在一起，相互配合，聯(lián)手工作。集成體系對例如象HPC這樣的機(jī)器制造商提供了諸多益處，例如它大幅縮短了設(shè)計和構(gòu)建控制系統(tǒng)的時間，而且它提升了整臺機(jī)器的運行性能，使機(jī)器更易于維修，也更可靠，同時提高了生產(chǎn)商的生產(chǎn)效率和獲利能力。??
使用Allen-Bradley平臺DeviceNet的另一個益處是可以實現(xiàn)全自動化的設(shè)備置換(ADR)。ADR功能實現(xiàn)了在不用關(guān)停網(wǎng)絡(luò)的情況下即可置換Allen-Bradley PowerFlex驅(qū)動器這樣的設(shè)備，在系統(tǒng)萬一出現(xiàn)崩潰時，可將停機(jī)時間壓縮到最短。??
ControlLogix使用SERCOS數(shù)字界面和高速光纖網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)控制器和伺服驅(qū)動器之間的數(shù)據(jù)傳輸。光纖網(wǎng)絡(luò)取代了大捆的電線，而且它還可以發(fā)送和接收驅(qū)動器的狀態(tài)信息。使用SERCOS的益處還包括使得機(jī)器調(diào)試更便捷、運行的精確性更高、系統(tǒng)運行性能更穩(wěn)定。?
HPC同時也采用Rockwell自動化公司的Allen-Bradley Guardmaster機(jī)器安全系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)配件。此安全系統(tǒng)提供了一套完備的安全產(chǎn)品，從簡單的聯(lián)鎖裝置到使用激光掃描儀和光幕的屏蔽系統(tǒng)。Guardmaster系統(tǒng)達(dá)到了HPC的所有安全要求，同時也保證了和Allen-Bradley控制體系的可兼容性。?
Rockwell自動化公司集成體系的優(yōu)點在HPC的最新包裝機(jī) HO-Auto上得到了集中體現(xiàn)。這款包裝機(jī)采用集成的運動和邏輯控制系統(tǒng)，實現(xiàn)下述功能：即將一個噴口插入到一個紙盒中，并將接縫處密封好。?
使用ControlLogix控制器的機(jī)器可以快捷方便處理不同尺寸或規(guī)格的紙盒。當(dāng)需要改變插入紙盒的噴口的尺寸時，需要變換機(jī)器的關(guān)鍵部件；在對機(jī)器的關(guān)鍵部件重新布位時，和傳統(tǒng)的機(jī)器相比，新型機(jī)器的控制部件PLC采用DeviceNet協(xié)議，來對伺服驅(qū)動器發(fā)出指令，大幅縮短了完成這一過程所需的時間。?
????Logix系列有多種具體型號的PLC控制器供選擇，HPC總能從中選出適合的控制器，應(yīng)用到從小型機(jī)械到大型生產(chǎn)系統(tǒng)等不同場合。 操作人員可以通過Allen-Bradley PanelView人機(jī)界面來選擇所需的機(jī)器設(shè)置，然后通過ControlLogix來完成剩余的工作。Allen-Bradley Flex I/O模塊分布于機(jī)器的不同部位，通過此模塊，可實現(xiàn)對水壓閥的控制，并可將傳感器的信號反饋回來；它利用DeviceNet實現(xiàn)與PLC的數(shù)據(jù)交換，以往將信號傳會控制臺需要使用相當(dāng)數(shù)量的電線，現(xiàn)在所需的電線數(shù)大為減少。 這一工序完成以后，紙盒可以通過傳送帶或軌道傳送到下一生產(chǎn)環(huán)節(jié)。??
HPC同時將Rockwell自動化公司的運動控制系統(tǒng)應(yīng)用到了其CMF型裝填和密封機(jī)器設(shè)備中。此款連續(xù)作業(yè)的機(jī)器每分鐘可處理多達(dá)250個紙盒，這些紙盒可以由軌道系統(tǒng)提供，也可由HO-Auto紙盒成型機(jī)器直接提供。紙盒由一個注冊過專利的索引系統(tǒng)送入CMF中，導(dǎo)引到裝填器旁。?
在這里紙盒被引導(dǎo)到一個具有12個裝填和密封工位的旋轉(zhuǎn)傳輸帶上。這道工序也可實現(xiàn)加強(qiáng)型的密封。?
每一個CMF旋轉(zhuǎn)傳輸帶上的填充位都安裝有一個Allen-Bradley MP系列低慣性伺服馬達(dá)，此馬達(dá)由一個Allen-Bradley Ultra3000數(shù)字伺服驅(qū)動器控制。由于MP系列馬達(dá)具有較高的力矩/尺寸比，因而它在傳輸帶上只占用非常小的空間，而且便于安裝。Ultra3000驅(qū)動器也安裝在傳輸帶上，并通過SERCOS界面與ControlLogix PLC相連。傳輸帶通過滑環(huán)與機(jī)器的其它部位相連，這樣DeviceNet和SERCOS網(wǎng)絡(luò)即可通過旋轉(zhuǎn)節(jié)點無縫運行。?????
經(jīng)由PowerFlex可調(diào)速驅(qū)動器控制的傳輸帶傳輸，被填充和密封后的紙盒被送到最后一道包裝工序。??
“通過Logix實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)和伺服技術(shù)之間完美的集成大幅縮短了工程時間”HPC的編程人員Jorg von Mallotkie表示：“這是因為利用一段程序，從機(jī)器的某一個單點即可對機(jī)器進(jìn)行設(shè)置。在調(diào)試、試車階段也可以通過單點界面進(jìn)行故障診斷，從而使得機(jī)器的安裝、調(diào)試時間較以前大為縮短。”?
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