廣義上來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化在今天這個(gè)跨行業(yè)合作時(shí)代，占據(jù)著非常重要的地位，并且日益顯示出其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)效率更高、縮短訂貨至交貨的時(shí)間、加速產(chǎn)品更換，自動(dòng)化解決方案的供應(yīng)商、包裝機(jī)械生產(chǎn)商，以及消費(fèi)品生產(chǎn)商之間的關(guān)系起著相當(dāng)重要的作用。
ELAU公司就基于產(chǎn)品追蹤、包裝、包裝機(jī)械在不同市場(chǎng)區(qū)隔的發(fā)展趨勢(shì)，展開(kāi)了一系列的研究。通過(guò)對(duì)北美、歐洲、日本消費(fèi)品行業(yè)超過(guò)100家的企業(yè)進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果顯示：新型、復(fù)雜的包裝影響著產(chǎn)品的創(chuàng)新形象。在食品、飲料行業(yè)，這種趨勢(shì)更加明顯，沒(méi)有人懷疑包裝是決定商業(yè)成功的首要條件。事實(shí)上，包裝是聯(lián)系消費(fèi)者和生產(chǎn)商的關(guān)鍵，采用不同的包裝尺寸、包裝外型、包裝質(zhì)量及包裝的可用性是區(qū)分產(chǎn)品的重要手段。豐富的包裝設(shè)計(jì)給機(jī)器設(shè)計(jì)者和使用者都帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。
在今天來(lái)說(shuō)，機(jī)器設(shè)備的柔性甚至比純粹的生產(chǎn)速度還要重要的多。使用者可以在一臺(tái)機(jī)器上完成多種形式的包裝、采用多種材料包裝，以及減少產(chǎn)品更換和重新調(diào)整機(jī)器的時(shí)間。這就是為什么ELAU公司開(kāi)發(fā)了所謂的 “技術(shù)整體打包（technology packages）”，整合了模塊的硬件和軟件，在相當(dāng)程度上縮短了上市時(shí)間和產(chǎn)品生命周期。隨著硬件控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)和HMI具有可升級(jí)性，可以提供給設(shè)備生產(chǎn)商各種所需的系統(tǒng)要素，使它們的需求不斷得到滿(mǎn)足。軟件是整個(gè)系統(tǒng)的核心。ELAU公司為多種基礎(chǔ)功能提供了標(biāo)準(zhǔn)的軟件模塊，使機(jī)器設(shè)備生產(chǎn)商擺脫了重復(fù)的機(jī)器創(chuàng)新過(guò)程，而是專(zhuān)注于產(chǎn)品增值和個(gè)性化的包裝。不僅設(shè)備更新越來(lái)越快，而且軟件在不同的項(xiàng)目上將會(huì)越來(lái)越一致。
經(jīng)典案例體驗(yàn)自動(dòng)化技術(shù)優(yōu)勢(shì)
有著45年枕式包裝經(jīng)驗(yàn)的Cavanna公司，現(xiàn)在開(kāi)始朝后段包裝方向發(fā)展。在合作伙伴ELAU公司的支持下，他們?cè)?005年interpack展會(huì)上推出了一系列裝盒技術(shù)。
Cartesio是一個(gè)全新品牌，是由Cavanna公司機(jī)器人技術(shù)分公司在包裝系統(tǒng)上采用了機(jī)器人技術(shù)研發(fā)而成的。這款裝盒機(jī)在包裝巧克力棒的前、后段包裝生產(chǎn)線(xiàn)上完美整合了全自動(dòng)技術(shù)，包括同步進(jìn)行的機(jī)器人技術(shù)控制板控制成型、編索引、整理、填充、封口和將封裝好的巧克力棒以18個(gè)一箱完成裝箱和封箱。
革新的方法
Cavanna公司決定采用標(biāo)準(zhǔn)組件組合的方法，將以前分別單獨(dú)運(yùn)作的機(jī)器完成的成型、填充和封口操作整合到一套獨(dú)立的工作設(shè)備上。經(jīng)過(guò)整合后的設(shè)備在沒(méi)有影響實(shí)際功能的基礎(chǔ)上確實(shí)減少了整體占地面積（現(xiàn)在只需5000毫米x2000毫米x2000毫米）。
由于生產(chǎn)線(xiàn)前段可以達(dá)到600塊/分鐘的給料速度，整個(gè)系統(tǒng)配置了具有4分鐘產(chǎn)品存儲(chǔ)能力的、一進(jìn)一出的立式緩沖器系統(tǒng)。傳送帶將產(chǎn)品傳送到產(chǎn)品整理道上，由于采用了Cartesio Model G35機(jī)器人控制板，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)給料并且保證了每個(gè)巧克力之間的間距均勻。
第一個(gè)機(jī)器手可以完成拾起和4個(gè)紙盒的成型操作，然后將成型完畢的盒子放到由兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)控制的鏈?zhǔn)絺魉蛶?。巧克力棒通過(guò)排成一圈的桶狀物供給，然后傳送到機(jī)械傳送臺(tái)。與此同時(shí)，第二個(gè)機(jī)械手拾起巧克力棒，進(jìn)行整理，然后，將巧克力棒分別同時(shí)放到4個(gè)箱子里，每個(gè)箱子豎直排放3層。第三個(gè)機(jī)械手采用了可更換的頭，分別進(jìn)行紙盒封口和熱粘貼操作。每個(gè)機(jī)械手上安裝了3個(gè)伺服軸，分別以50轉(zhuǎn)/分鐘、25轉(zhuǎn)/分鐘和33.3轉(zhuǎn)/分鐘的速度在兩個(gè)操作臺(tái)之間同時(shí)運(yùn)行。
功能性與自動(dòng)控制
機(jī)器人控制臺(tái)是由ELAU公司的PacDrive系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的，該操作臺(tái)采用了16個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)、驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)單軸，并且整合了PacDrive C400自動(dòng)化控制器。PacDrive系統(tǒng)比普通的PLC、機(jī)械裝置和機(jī)器控制器都更具技術(shù)優(yōu)勢(shì)而且更省錢(qián)。
傳統(tǒng)上來(lái)說(shuō)，機(jī)器供給系統(tǒng)要求每個(gè)機(jī)械手都需要配備一個(gè)機(jī)器控制器。采用ELAU公司的技術(shù)可以使Cavanna公司僅僅通過(guò)在PacDrive自動(dòng)化控制器的運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)中配備符合操作程序的IEC 61131-3軟件，即可實(shí)現(xiàn)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)。該項(xiàng)重大突破將包裝商從繁瑣的軟硬件學(xué)習(xí)和操作過(guò)程中解放出來(lái)。
機(jī)器人軟件是ELAU公司IEC軟件模塊的一部分。ELAU公司的技術(shù)支持所有的IEC語(yǔ)言程序，也可以將它們集合使用，以在應(yīng)用程序中發(fā)揮其最大的優(yōu)勢(shì)。例如：ELAU功能模塊（FBs）就包括結(jié)構(gòu)版本識(shí)別碼（Structured Text (ST) code）和復(fù)雜的運(yùn)算法則，可以使它們功能更強(qiáng)大，速度更快。
ELAU公司的程序結(jié)構(gòu)，連續(xù)功能圖表（Sequential Function Chart (SFC)）提供了繪畫(huà)功能、便于理解和測(cè)試機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)功能等。梯形圖（Ladder Diagram (LD)）和功能模塊簡(jiǎn)圖（Function Block Diagram (FBD)）在接下來(lái)的PLC功能中都可以體現(xiàn)出來(lái)。由此，ELAU公司的程序結(jié)構(gòu)的良好功能為Cavanna公司提供了可執(zhí)行、高效、形象化、多功能的軟件操作系統(tǒng)。
PacDrive的硬件系統(tǒng)在配合軟件策略的過(guò)程中也起到了決定性的作用。普通的以PLC為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)是通過(guò)控制軟件的運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)優(yōu)化的，而ELAU 公司的PacDrive是以耐用的、嵌入式的奔騰M處理器為基礎(chǔ)來(lái)操縱精確的計(jì)算、文件處理和復(fù)雜的軟件結(jié)構(gòu)。
包裝自動(dòng)化系統(tǒng)的精華所在
高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器需要配備充滿(mǎn)活力的伺服系統(tǒng)。ELAU 公司的PacDrive的自動(dòng)化系統(tǒng)提供了低慣性、配以高級(jí)編碼器的不帶電刷的伺服驅(qū)動(dòng)，以及能夠與伺服驅(qū)動(dòng)相通且易于安裝的電子芯片。
PacDrive的自動(dòng)化系統(tǒng)提供了如下優(yōu)勢(shì)。
1.高動(dòng)態(tài)的伺服電動(dòng)機(jī)提供了完全、單轉(zhuǎn)或多轉(zhuǎn)的高分辨率編碼器；
2.廣泛的測(cè)試和可不斷升級(jí)的包裝自動(dòng)化軟件，減少了軟件開(kāi)發(fā)的時(shí)間；
3.整合了功能強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)能力和在單一處理器上的邏輯控制能力，優(yōu)化了整個(gè)操作系統(tǒng)；
4.程序結(jié)構(gòu)可以采用所有的IEC程序語(yǔ)言，以實(shí)現(xiàn)在單一操作中發(fā)揮最大優(yōu)勢(shì)；
5.軟件開(kāi)發(fā)、參數(shù)確定和軟件維護(hù)只需考慮包裝的單一環(huán)境；
6.采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)線(xiàn)傳輸（Profibus DP Master/Slave 12MB, CAN 2.0a or CanOpen）；
7.高性能、功能強(qiáng)大的奔騰處理器；
8.配有1ms高分辨率的8通道示波器；
9.整合的數(shù)據(jù)日志通過(guò)文本模式顯示診斷；
10.通過(guò)串行或以太網(wǎng)TCP/IP、Modbus RTU實(shí)現(xiàn)連通性；
11.一個(gè)或多個(gè)PacDrive 控制器可以通過(guò)以太網(wǎng)聯(lián)接到一個(gè)或多個(gè)HMI；
12.電動(dòng)機(jī)標(biāo)示牌可以通過(guò)簡(jiǎn)單的發(fā)動(dòng)機(jī)更換實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別；
13.所有具體的診斷信息可以通過(guò)SERCOS公務(wù)波道完全得到。
軟件系統(tǒng)影響機(jī)器人和機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)
從根本上來(lái)說(shuō)，非定制的、模塊的軟件結(jié)構(gòu)比起程序編輯來(lái)說(shuō)有很多質(zhì)量方面的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于受限制的行業(yè)包裝來(lái)說(shuō)，可重復(fù)使用、測(cè)試過(guò)的軟件模塊簡(jiǎn)化了的FDA的認(rèn)證工作。在不同的設(shè)備上采用同樣的軟件模塊可以減少工程師再學(xué)習(xí)的周期，并且可以節(jié)省用戶(hù)的資金投入。
ELAU公司已經(jīng)為全球25000臺(tái)包裝機(jī)械進(jìn)行了自動(dòng)化升級(jí)，他們熟知軟件模塊，并且可以為包裝生產(chǎn)進(jìn)行軟件模塊的優(yōu)化。機(jī)器人包裝技術(shù)為用戶(hù)提供了廣受歡迎的共通性，這使得Cavanna公司的用戶(hù)可以放心地認(rèn)定，所有采用了機(jī)器人控制板的設(shè)備都是建立在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的軟件模塊上的。例如，在機(jī)器人碼垛設(shè)備上，它們會(huì)有相似的外形和運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程。
由于有了ELAU公司的結(jié)構(gòu)化的開(kāi)發(fā)框架，機(jī)器人技術(shù)管理模塊可以被用在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的應(yīng)用軟件上。一旦運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械裝置已經(jīng)選定，機(jī)器人就是參數(shù)化的，并且能夠和傳送帶及其他內(nèi)部控制軸同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。所有復(fù)雜的運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)算法則就通過(guò)機(jī)器人軟件模塊自動(dòng)計(jì)算出來(lái)。對(duì)于ELAU的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，不需要調(diào)整普通機(jī)械軟件，就可以輕而易舉地替代原有的機(jī)器人模塊。
機(jī)器人管理模塊包括智能化的工具中心點(diǎn)（tool center point (TCP)）提速系統(tǒng)控制，以保證離心力在機(jī)器抓手能夠控制產(chǎn)品的范圍內(nèi)。每一個(gè)自動(dòng)機(jī)械軸可承受的速度自動(dòng)被調(diào)節(jié)，以保證TCP加速度不會(huì)超出范圍。在停工之后，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仍然可以保持同步，以便當(dāng)機(jī)器人重啟后仍然可以從它停止的地方繼續(xù)工作。因此，就算在機(jī)器崩潰或停止時(shí)，也可減少停工時(shí)間。如果需要，診斷信息也隨時(shí)可以獲得。
將機(jī)器人技術(shù)集成進(jìn)包裝系統(tǒng)正在越來(lái)越普遍化。由于Cavanna公司抓住了模塊處理方法，再加上ELAU公司提供的技術(shù)可以使包裝商順利采用機(jī)器人技術(shù)，因此就不會(huì)受到第三方的機(jī)器人供應(yīng)商的限制。
（轉(zhuǎn)載）
