控制网

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作为中国自动化领域的权威旗舰网络媒体，控制网创立于1999年7月，是中国举行的第十四届IFAC （International Federation of Automatic Control）大会的中国官方组织机构的唯一指定网站。控制网是中国自动化学会专家咨询工作委员会（ECC）的秘书处常设之地。是北京自控在线文化传播有限公司开设的网站。

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案例详细

标题	包装机械与自动化
技术领域	人机界面
行业	物流仓储
简介
内容	编者按：包装机械的发展与自动化技术息息相关，自动化技术的应用使包装机械日趋智能化、高效率化、节能化。嵌入式产品、PLC、变频器、伺服、步进、运动控制器、人机界面、传感器目前已在包装机械中广泛应用，工业机器人、智能控制、机器视觉技术更是未来包装机械应用的未来趋势。此期集合了在包装行业具有深入应用经验的三家自动化厂商的最新的应用解决方案。贝加莱——助力纸板包装技术锦上添花纸板箱包装技术为食品工业带来巨大的好处。纸板箱平板被运到食品生产厂，既给厂房节省了空间又易成型。食品生产厂商充分利用纸板箱包装自己的产品，使其完美呈现在顾客面前。但是，如何充分体现纸板箱的优势，对于纸板箱生产厂商来说，却是很困惑的事情。如今除了设备的整体性能，食品工业需要具有易于使用和灵活的改变。为了满足这种需要，他们现在往往将巧妙的机械系统与创新自动化概念相结合。设备制造商Mecasysteme是纸板箱食品包装专家。其纸箱成型机如BTM12的进纸设备具有相当大的容量。一套机械工具和一个凸轮操作盘可实现纸板的折叠。涂胶采用“热熔”方式：涂胶通过旋转泵进入11升桶中，再通过热熔连续喷涂到纸箱上。更重要的是，由于Mecasysteme公司专利机械系统和集成自动化解决方案，其设备具有很强的灵活性。涂胶控制：主要问题为了实现他们的长期市场定位，Mecasystemes公司决定把技术创新带到纸箱成型机BTM12中。目标是达到最高成品速度。Mecasystemes技术部经理Philippe Ternois解释道，涂胶“热熔”处理最初由模块控制，其完全独立于设备的自动化系统。“我们主要目标是集成涂胶控制模块到自动化系统中。”他最终决定与贝加莱法国合作组成研发涂胶控制模块集成的技术小组，以确保系统快速、准确的应用在带有16个注射喷枪的涂胶中。快速和准确:重要的创新最初，Mecasysteme公司技术部经理Philippe Ternois很明确要做电源控制单元：“为了实现快速、准确的涂胶定位，我们需要一个能通过编码器快速反馈信息的系统”。贝加莱基于Power Panel 220的PC机作为中央控制元件与X2X总线和X20 IO模块一起实现快速的信息处理和传输。而且，由Power Panel 220提供的自动化平台非常灵活的集成了涂胶控制模块。后者是可处理温度控制的特殊功能块，从而确保涂胶总是保持适度的粘性。此功能由贝加莱法国团队研发，并通过Mecasysteme公司的所有检测。Philippe Ternois先生说到：“贝加莱工程师本地化的技术支持使我们受益匪浅。满意的检测结果让我们对涂胶控制模块在自动化系统中的应用信心十足。这是我们此设备中的重要技术创新”。集成涂胶控制模块并不是令Mecasysteme公司满意的唯一原因。作为全集成的控制和操作单元，带单电源总线的Power Panel 220使Mecasysteme公司减少电缆使用量，节约空间，最重要的是，可通过存储在USB驱动中的接收器来轻松实现灵活的改变。 “贝加莱为我们提供灵活的自动化平台来大幅度简化我们设备的整体体系结构。这样大大节约了我们的成本、时间和研发费用。现今，贝加莱产品的高速、精确、舒适度激励我们使用其在不同的应用中”，Philippe Ternois说道。对于正在研发阶段的新机型来说，Mecasystemes公司正在尝试与贝加莱共同实施其他集成自动化体系架构。康耐视——助力药品包装一家爱尔兰公司的制药厂生产MRI扫描注射用液体。该款产品价格昂贵，对光线极为敏感，采用小瓶／容器包装，放置于特制纸制格栅，最大限度地对其进行保护。终端包装机器专家Cermex为检验包装，选用了视觉技术。来自康耐视（Cognex）的Checker系统和In-Sight5100视觉传感器用于校验置于纸制格栅的小瓶数量，检查是否每个包装都有相关文件。装有液体的小瓶输送至WB45全包包装机，根据不同的纸盒尺寸，以12或18个为一批装入盒中。该机器由Cermex专门开发，可区分纸箱大小、装入小瓶、折好纸盒、放入说明书，然后盖上纸盒并将其密封......这一切都以每分钟150个产品的速度进行。找到说明书——论身在何处该机器整合了两套康耐视视觉系统，应用于两个不同阶段。首先在包装阶段，Checker通过探测瓶盖是否存在来校验每个纸制格栅中小瓶的数量。然后在包装完成之前，In-Sight5100检查流水线上经过的每个纸箱是否都装有说明书。这一过程并非易事。纸盒中的说明书完全随意摆放，包装过程中，文件可能滑落到纸盒的任何地方，平放或侧摆。为确保说明书已放入纸盒，无论它身在何处，不管纸盒大小，视觉系统均要找到。In-Sight依靠定位工具PatMax进行工作。PatMax是一款功能强大的软件，能接受任何困难或复杂的光线条件的挑战。这是视觉应用中常见的挑战，是车间里不可避免的问题。出现问题时，例如说明书漏装或者小瓶缺失，In-Sight和Checker就会向PLC发出信号，PLC启动制动装置，使机器停止运转。 “基于很多原因，我们选择了100％视觉解决方案”，Cermex运作营销经理Jean-Marc Passemard说道，“两种检测技术的同质性、产品节省空间的特性，而且物有所值，更不用提康耐视（Cognex）在国际上的声誉，这一点在我们公司得到了很好的体现。” 终端用户，操作便捷将视觉系统与包装机器整合时，需遵从某些人类环境改造学方面的要求，这样操作人员即可便捷地使用机器，确保康耐视（Cognex）系统与控制包装机的PLC顺利配合。尺寸的改变（小瓶和纸箱的尺寸）也由PLC自动控制，因此，摄像头和照明位置无需手动调整。康耐视（Cognex）销售工程师认为，“这一应用证实了现代视觉系统所拥有的一切优点：一体化，体积小，拥有应对高速生产和适应无间歇生产所必需的能力和灵活性。台达——助力实现高效异形瓶装箱机的完美设计近日，西安某包装技术研究所和某轻工机械技术开发公司利用台达PLC、HMI、伺服和变频器作为电气控制核心，成功开发出新型高效异形瓶（非规则的圆形瓶）装箱系统，很好的解决了异形瓶的输送整理难题，全面体现了高端自动化的稳定、可靠与高效。异形瓶是随着白酒、日化、调味品等行业越来越注重产品的个性化包装而迅猛发展的，目前，市场上各式各样的异形瓶让人眼花缭乱。但这对包装机械行业提出了新课题——异形瓶的装箱问题，此前标准形装箱机已不再适用，必须改造、研发出新的异形瓶的装箱机。在此次研发成功的异形瓶装箱机中，其控制系统主要由台达PLC、HMI、伺服和变频器组成。其中PLC、HMI构成控制系统的核心和操作界面，所有的控制参数均可在HMI上完成；另外，伺服驱动控制电机完成瓶子变道和装箱过程的控制，PLC则通过高速输出口对伺服发送脉冲，改变脉冲的发送频率和数量控制伺服电机的运行；最后，变频器控制电机完成瓶子和箱子的输送，通过RS485总线控制电机的速度和启停。这样就实现了整个输送、整理、装箱的高效自动化，并解决了以往的很多问题。例如，传统的机械式抓瓶机构在抓瓶和装箱过程中会出现“卡瓶”，并通过光电开关检测卡瓶现象，普通装箱机对此只能停机解决，否则就会损坏抓瓶头等部件。而对于异形瓶装箱机，由于采用了伺服电机控制。控制过程中，如果在抓瓶处卡瓶，抓瓶机构会慢速退回初始位，再慢速下降到抓瓶处；如果在装箱处卡瓶，抓瓶机构则会慢速倒退一个瓶高的距离，再慢速下降到装箱处。在这个过程中，操作人员可及时处理卡瓶现象。如果没有及时处理，检测到再次卡瓶，设备才会自动停机。这大大减少了故障和停机次数，同时保护了抓瓶机构不被损坏。实践证明，由台达自动化所构筑的异形瓶装箱机的控制系统，不仅简单易调试，而且还可推广到卸箱机使用，整个过程尤其体现了伺服电机的优越性！