視覺系統(tǒng)、傳感器及其他

　　包裝線的自動化程度日益增加，促使將機(jī)器視覺系統(tǒng)用于檢驗(yàn)產(chǎn)品。因?yàn)橐曈X系統(tǒng)能檢查產(chǎn)品的某種特性或檢查產(chǎn)品是否到位與/或校正標(biāo)簽的位置。推動這股潮流的動力在于其成本更低，同時更多的用戶對使用視覺系統(tǒng)的意識增強(qiáng)。

　　要求精密和可靠的應(yīng)用系統(tǒng)是采用視覺系統(tǒng)的另外一個因素。藥品包裝的要求最高，需要加工過程100%的有效。“在加工過程中安裝一個視覺系統(tǒng)，能發(fā)現(xiàn)并清除批量生產(chǎn)中不合格的產(chǎn)品。這相當(dāng)于在過程中閉合了回路，”Omron的Grimmett說。

    Grimmett解釋，在一些包裝應(yīng)用中，對能感知到干凈、清潔的物體（如儲物袋、瓶子等）的要求日益增強(qiáng)。一個產(chǎn)品例子就是Omron的E3Z-B后反射傳感器，它能偵測到非常小的亮度變化。定制的光學(xué)和電子技術(shù)使具有這種先進(jìn)水準(zhǔn)的傳感器成為可能。典型的應(yīng)用是PET塑料瓶生產(chǎn)線，能夠檢查瓶蓋和商標(biāo)的位置。

　　Forte公司的Gealy說，觸摸屏（顯示在線診斷、重量標(biāo)定的操作作員站）和類似的設(shè)備代表了自動化的另一個分支。對于操作員接口和顯示器來說，關(guān)鍵是能過濾掉提供的大量數(shù)據(jù)并向用戶傳達(dá)最有意義的信息。在自動化過程中必須能識別對操作者是關(guān)鍵的圖形和數(shù)據(jù)。

　　分布式控制

　　也許第三代包裝技術(shù)中最具優(yōu)勢的地方在于它能將運(yùn)動控制分散到每個單獨(dú)的機(jī)器或生產(chǎn)段中。處理特定包裝站的每個伺服驅(qū)動和伺服電機(jī)能夠由一個控制器通過光纖網(wǎng)絡(luò)（如SERCOS）精確地進(jìn)行同步。

　　Bosch Resroth的第三代包裝機(jī)的運(yùn)動/邏輯控制器采取的不是基于機(jī)架（一般指PLC）就是基于PC的形式。一個控制器處理多達(dá)40個運(yùn)動軸從而減輕系統(tǒng)控制器的負(fù)擔(dān)，運(yùn)行20個軸的更為典型，Throne說。多控制器能夠處理多達(dá)1280個軸。

　　以前，不能通過同步化以形成一個集成的生產(chǎn)線，Elau公司高級技術(shù)人員Tom Jensen說。“包裝線過去依靠許多聚集起來的設(shè)備，這樣在機(jī)器之間的加工過程中必須排隊(duì)進(jìn)行。現(xiàn)在，包裝者意識到將包裝線更加緊密地進(jìn)行同步化的好處。”傳送裝置更多地作為機(jī)器之間的產(chǎn)品收集器，包括一些靈巧的變型，例如節(jié)省地面空間的螺旋形傳送帶。

　　包裝線中控制器之間的同步是獨(dú)立于電機(jī)驅(qū)動同步的一個令人關(guān)注的問題。這種同步參照OMAC的同步化總線（基于IEEE1588），為了保證最優(yōu)化的數(shù)據(jù)流，它力求在分布式測試、測量或控制系統(tǒng)中的不同部分統(tǒng)一時鐘。
　　現(xiàn)在生產(chǎn)商設(shè)計(jì)更加模塊化、多功能的機(jī)器，它擺脫了長期以來累積的瓶頸問題并減少了體積大小。模塊化的設(shè)計(jì)還加速包裝形式的改變并使重新配置未來機(jī)器成為可能。

　　一個OEM能夠，例如，將一個紙板包裝模塊插入到一個填充/封裝機(jī)，或增加一個箱體包裝機(jī)器人到紙板包裝機(jī)中。在控制層中，增加一個大代碼塊（如IEC功能塊）就能實(shí)現(xiàn)這個附加功能，而不需要更多的控制硬件。“控制的可伸縮程度是第三代包裝機(jī)的一個重要屬性，”Jensen補(bǔ)充。

　　他認(rèn)為要使第三代的包裝機(jī)更具有競爭力，至少應(yīng)該采取集成的運(yùn)動和邏輯控制。

　　Jensen的觀點(diǎn)是，自動化的架構(gòu)必須超出PLC類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這樣才能有效地接口到MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）數(shù)據(jù)、接口到影響生產(chǎn)量的上游操作以及能看到設(shè)備效率的整體畫面。

使包裝生產(chǎn)線有效地自動化的3個步驟

　　確定你的需要

　　確定你的包裝線的生產(chǎn)量、精確性和需要轉(zhuǎn)換的頻繁程度—即生產(chǎn)線的數(shù)量和在同一生產(chǎn)線運(yùn)作不同產(chǎn)品的靈活性類型。這將有助于你決定生產(chǎn)線類型的布局以及你需要的自動化機(jī)器的水準(zhǔn)。如果你的生產(chǎn)線是一條慢速的且只生產(chǎn)一種產(chǎn)品的專用線，則在機(jī)器上需要運(yùn)行一個固定的機(jī)械裝置。
　　對為您制造機(jī)器的原始設(shè)備制造商（OEM）自動化水平進(jìn)行調(diào)查，如：

　　◆ 第1代——非伺服，生產(chǎn)線上的機(jī)器由機(jī)械軸驅(qū)動；
　　◆ 第2代——混合型，在關(guān)鍵的機(jī)器區(qū)有少數(shù)伺服；
　　◆ 第3代——都是基于伺服的電氣設(shè)備，提供最高的生產(chǎn)量和靈活的操作轉(zhuǎn)換。

　　請注意OEM使用的是哪種控制器（或他們的自動化伙伴是誰）——用于運(yùn)動、邏輯、伺服、HMI、I/O系列和電機(jī)等。找出大多數(shù)你的OEM所使用的是哪個自動化供應(yīng)商提供的解決方案；由于已經(jīng)為OEM所接收、認(rèn)可，供應(yīng)商將為你提供較低成本的控制解決方案的最好機(jī)遇。研究這個自動化方案供應(yīng)商提供的技術(shù)，它是否適合于你的要求和靈活程度。一旦OEM作為被擔(dān)保人過期，你必須能支持你所選擇的自動化解決方案。
　　
　　選擇您需要的自動化伙伴

　　在選擇OEM之前，請選擇一個自動化伙伴。

　　A 選擇了解這個行業(yè)并精通食品和包裝應(yīng)用的伙伴。你需要一個關(guān)心您的利益并能夠在惡酷的生產(chǎn)環(huán)境下進(jìn)行管理的伙伴。

　　B 要求一個開放架構(gòu)的運(yùn)動控制器系統(tǒng)，而不是一個鎖定于特定控制器、驅(qū)動和電機(jī)等的專用架構(gòu)。

　　C 選擇一個可以為你的應(yīng)用提供正確技術(shù)的伙伴，例如用于高速生產(chǎn)線（如連續(xù)作業(yè)卷繞機(jī)和紙板包裝機(jī)）的交流伺服驅(qū)動和用于紙箱包裝機(jī)以及碼垛機(jī)的氣動技術(shù)，它需要的自動化技術(shù)的成本最低。同樣，應(yīng)該為你的機(jī)器的傳送帶和其他部件考慮自動化機(jī)械的解決方案。

　　D 選擇一個伙伴，他能在全球范圍內(nèi)提供技術(shù)支持并能對你的要求足夠地重視。你的伙伴應(yīng)該專心致志、工作努力，并為正確地完成任務(wù)而提供適用資源。

　　E 選擇一個真正的全球性伙伴，他在北美、歐洲和亞洲有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為什么呢？因?yàn)槟愕囊恍㎡EM供應(yīng)的設(shè)備可能來自其他國家。

　　F 選擇一個注重更高性能系統(tǒng)的伙伴，而不是只能處理你的系統(tǒng)的60%~70%，但將更困難的部分留給其他供應(yīng)商的人。在這種情況下，你將會有兩種控制系統(tǒng)滿足你的需要——而最終將限制整個生產(chǎn)量。

　　G 向當(dāng)今頂尖的自動化伙伴要求提供關(guān)鍵的技術(shù)：

　　◆ 在單個控制器上，伺服的多軸同步高達(dá)40個；
　　◆ 到驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)字SERCOS光纖通信；
　　◆ 230~480V交流（能自動測定范圍）的更高電壓的驅(qū)動，三相輸入，這樣不需要使用變壓器；
　　◆ 內(nèi)置的、完全的電機(jī)反饋，您的機(jī)器不需要?dú)w原位，從而節(jié)省時間和金錢；
　　◆ 控制、驅(qū)動和電機(jī)上有可拆卸的閃存（flash memory）的性能，這樣能快速方便的進(jìn)行更換。不需要通過膝上型計(jì)算機(jī)下載最新的軟件修訂本；
　　◆ 當(dāng)您試圖集成來自不同OEM的機(jī)器，將一臺機(jī)器的控制與另一臺進(jìn)行同 步化的能力會大大地減少了接口的問題。這能夠節(jié)省幾個月在工廠進(jìn)行集成的時間，因而能將你的產(chǎn)品更快地推向市場。

　　不要因小失大

　　選擇穩(wěn)定的和易于溝通業(yè)務(wù)的OEM。要明確他們理解你的長遠(yuǎn)目標(biāo)并能準(zhǔn)時地提供資源。

　　如果可能的話，為你的整個自動化生產(chǎn)線選擇一個OEM伙伴——附非你的生產(chǎn)過程非常特殊，因而需要對該應(yīng)用是唯一的OEM。可以考慮選擇最大、最有能力的OEM，他可以將工作分別承包給一些小的OEM。這樣你的責(zé)任可以單一化，避免了通信和集成的問題。

　　一旦你選定了自動化伙伴和OEM，可以在項(xiàng)目啟動前召開一次集中的會議，包括OEM、系統(tǒng)集成商（如果有的話）、自動化伙伴和您公司的項(xiàng)目經(jīng)理。這個會議應(yīng)該得到的結(jié)果包括：

　　◆ 確保每個與會人都認(rèn)可他/她的責(zé)任；
　　◆ 制定并認(rèn)可項(xiàng)目的階段表；
　　◆ 確立相互溝通的基本規(guī)則；
　　◆ 同意在項(xiàng)目中出現(xiàn)重大問題的時候隨時召開會議；
　　◆ 在項(xiàng)目全部完成并可以鑒定好或壞的實(shí)踐效果時召開會議。如果一切進(jìn)行順利，則將來還有合作的機(jī)會。

　　這將有利于項(xiàng)目的平滑進(jìn)行，減少意外事件的發(fā)生。

作者：Frank J.Bartos

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