基于PC的控制確保最高精度地生產包裝液體食品用的自立袋

比利時包裝機器制造商Scaldopack開發的Octo-1新一代機器用于生產包裝液體食品用的直立袋。總共43臺倍福伺服驅動器確保最高生產精度和可靠性。此外，通過實際應用，該款機器的全面數字化充分展示了工業4.0概念。

直立袋，也叫“自立袋”，在飲料及液體食品（如湯）包裝領域越來越受歡迎。這種保香型輕量化包裝無論從生態，還是經濟角度來說都有很多好處，因為它們比 PET 瓶消耗的材料更少，而且易于回收。此外，直立袋易于灌裝，就同擺放到商店貨架上那樣容易。而且自立袋的重新包裝也很容易，這也為消費者提供了更多好處。“直立袋生產需要很高的加工精度，因此對使用的自動化技術有很高的要求。”Scaldopack 公司總經理 Harald Saelens 說道。經過三年的發展，公司使用倍福先進的伺服驅動技術打造了一個全新的機器解決方案，它充分利用了數字化優勢：數據庫中存儲了約 4000 個生產的每個包裝的測量值。機器設置本身也存儲在數據庫中，并在每次生產運行開始時自動檢索。

集成有伺服驅動技術的PC控制平臺確保高精度定位

“由于Octo-1及其PC自動化平臺采用模塊化設計，可以快速、高效地調整生產步驟，以實現不同的自立袋類型或密封系統。”HaraldSaelens指出。自立袋生產開始時就都是已經三面密封的塑料袋。機器拾起自立袋，打開袋子，然后密封。倍福的C6925工業PC裝有TwinCAT自動化軟件，通訊系統采用的是EtherCAT，提供先進的集中控制。為了支持記錄測量值和其它任務，需要PLC周期時間為2毫秒。各種第三方組件，如傳感器和攝像頭，都通過EtherCAT網絡集成到控制器中。TwinCAT NC Camming Motion Control軟件庫也在相同的CPU上運行。總共43根軸的同步周期時間為250毫秒。

“倍福的集成有安全功能的AX5000系列伺服驅動器和控制密封過程的AM8xxx系列伺服電機配備高精度外部編碼器，分辨率為十分之一微米。它們提供精確反饋，覆蓋機器中發生的一切；可以精確地控制和校正每個步驟。”光電池在拾取每個自立袋時都會測量其精確位置。在下一步進行密封時比較額定位置和實際位置。必要時，調整自立袋位置，以便能夠精確密封。“機器能夠檢測生產過程中出現的任何偏差。”Harald Saelens說道。“例如，機器檢測薄膜是否重疊或材料有丟失，在這種情況下，產品將被拒絕。”

最佳工藝控制確保最高品質

Octo-1持續監測每個流程步驟，而不是用肉眼檢查最終產品，雖然它仍然是許多傳統包裝機質量控制的首選方法。這樣，就可以保證自立袋具有更高的可靠性和質量，因為它可以檢測到故障，否則就可能會被光學傳感器忽略。此外，廢品的數量明顯減少，因為機器可以使用測量值來調整后續生產步驟的參數。

Harald Saelens繼續說道：“4000 個測量值中的大部分都是在密封過程中采集到的。每2毫秒記錄一次所有位置，可以看到整個密封過程，從而能夠完美控制整個工藝過程。”機器生成的大數據量在CSV文件中編譯，C6925工業PC將這些CSV文件發送至數據服務器。機器可以從那里檢索設置參數。

伺服驅動器使得生產速度加倍，每分鐘生產120個自立袋

“Octo-1的吞吐量遠遠高于傳統包裝機的吞吐量。” Harald Saelens說道。“我們現在每分鐘可以生產出120個自立袋，而以前用機械和氣動驅動的機器每分鐘只能生產40-60個自立袋。我們在先進驅動技術上投入的額外支出很快就得到了回報，設備維護工作也減少了不少。最大的收益在于生產的可靠性：由于包裝袋缺陷而不得不進行回收已成為過去。”Scaldopack總經理如此說道。

利用多核能力

在適當的時候，Scaldopack公司打算轉向使用倍福最新一代的TwinCAT3軟件，以便能夠充分利用倍福多核工業PC的性能。“未來，單獨的數據服務器將變得多余，這很大程度上是由于我們將生產數據發送到云端，以在需要時進一步進行分析。”Harald Saelens 解釋道。“為了能夠優化數據分析，從而降低生產成本，同時進一步提高產品質量，在云通訊和數據分析方面，我們將使用倍福的 TwinCATIoT 和 TwinCAT Analytics 軟件模塊。”

設備參數仍將保存在本地，因此數據可用性不依賴于Internet訪問。它們可以輕松存儲在C6925工業PC中：工業PC的多核環境能夠在不影響控制性能的情況下添加功能。此外，所包含的Web服務器實用程序能夠實現設備數據庫的本地或遠程訪問。

數字化創造新的協作方式

“除此之外，數字化便于設備制造商和最終客戶之間展開新的合作。”Harald Saelens說道。“它讓我們能夠在很短的時間內實現客戶的具體要求。而且，我們可以基于生產數據分析進一步優化設備。設備自動檢索數據庫中的新參數，不會中斷生產過程。對于新的產品，我們可以在將設備交付到客戶手中之前自主測試包裝工藝，從而能夠在設備到達現場時，就具有最優化的設置，能夠立即運行。”“我們致力于為客戶提供高水準的服務，這是一個獨一無二的賣點。”Scaldopack公司銷售經理Wouter Malfait補充說道。