視覺系統(tǒng)、傳感器及其他

　　包裝線的自動化程度日益增加，促使將機器視覺系統(tǒng)用于檢驗產品。因為視覺系統(tǒng)能檢查產品的某種特性或檢查產品是否到位與/或校正標簽的位置。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。

　　要求精密和可靠的應用系統(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)并清除批量生產中不合格的產品。這相當于在過程中閉合了回路，”Omron的Grimmett說。

    Grimmett解釋，在一些包裝應用中，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。一個產品例子就是Omron的E3Z-B后反射傳感器，它能偵測到非常小的亮度變化。定制的光學和電子技術使具有這種先進水準的傳感器成為可能。典型的應用是PET塑料瓶生產線，能夠檢查瓶蓋和商標的位置。

　　Forte公司的Gealy說，觸摸屏（顯示在線診斷、重量標定的操作作員站）和類似的設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，關鍵是能過濾掉提供的大量數(shù)據(jù)并向用戶傳達最有意義的信息。在自動化過程中必須能識別對操作者是關鍵的圖形和數(shù)據(jù)。

　　分布式控制

　　也許第三代包裝技術中最具優(yōu)勢的地方在于它能將運動控制分散到每個單獨的機器或生產段中。處理特定包裝站的每個伺服驅動和伺服電機能夠由一個控制器通過光纖網絡（如SERCOS）精確地進行同步。

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

　　以前，不能通過同步化以形成一個集成的生產線，Elau公司高級技術人員Tom Jensen說。“包裝線過去依靠許多聚集起來的設備，這樣在機器之間的加工過程中必須排隊進行�，F(xiàn)在，包裝者意識到將包裝線更加緊密地進行同步化的好處。”傳送裝置更多地作為機器之間的產品收集器，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立于電機驅動同步的一個令人關注的問題。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)在生產商設計更加模塊化、多功能的機器，它擺脫了長期以來累積的瓶頸問題并減少了體積大小。模塊化的設計還加速包裝形式的改變并使重新配置未來機器成為可能。

　　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，或增加一個箱體包裝機器人到紙板包裝機中。在控制層中，增加一個大代碼塊（如IEC功能塊）就能實現(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的一個重要屬性，”Jensen補充。

　　他認為要使第三代的包裝機更具有競爭力，至少應該采取集成的運動和邏輯控制。

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

使包裝生產線有效地自動化的3個步驟

　　確定你的需要

　　確定你的包裝線的生產量、精確性和需要轉換的頻繁程度—即生產線的數(shù)量和在同一生產線運作不同產品的靈活性類型。這將有助于你決定生產線類型的布局以及你需要的自動化機器的水準。如果你的生產線是一條慢速的且只生產一種產品的專用線，則在機器上需要運行一個固定的機械裝置。
　　對為您制造機器的原始設備制造商（OEM）自動化水平進行調查，如：

　　◆ 第1代——非伺服，生產線上的機器由機械軸驅動；
　　◆ 第2代——混合型，在關鍵的機器區(qū)有少數(shù)伺服；
　　◆ 第3代——都是基于伺服的電氣設備，提供最高的生產量和靈活的操作轉換。

　　請注意OEM使用的是哪種控制器（或他們的自動化伙伴是誰）——用于運動、邏輯、伺服、HMI、I/O系列和電機等。找出大多數(shù)你的OEM所使用的是哪個自動化供應商提供的解決方案；由于已經為OEM所接收、認可，供應商將為你提供較低成本的控制解決方案的最好機遇。研究這個自動化方案供應商提供的技術，它是否適合于你的要求和靈活程度。一旦OEM作為被擔保人過期，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用的伙伴。你需要一個關心您的利益并能夠在惡酷的生產環(huán)境下進行管理的伙伴。

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

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

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

　　E 選擇一個真正的全球性伙伴，他在北美、歐洲和亞洲有堅實的基礎。為什么呢？因為你的一些OEM供應的設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量。

　　G 向當今頂尖的自動化伙伴要求提供關鍵的技術：

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

　　不要因小失大

　　選擇穩(wěn)定的和易于溝通業(yè)務的OEM。要明確他們理解你的長遠目標并能準時地提供資源。

　　如果可能的話，為你的整個自動化生產線選擇一個OEM伙伴——附非你的生產過程非常特殊，因而需要對該應用是唯一的OEM�？梢钥紤]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目經理。這個會議應該得到的結果包括：

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

　　這將有利于項目的平滑進行，減少意外事件的發(fā)生。

作者：Frank J.Bartos

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