包装机变灵活

当像沃尔玛这样的客户决定下周五减价出售你的麦片时，你不仅能按时送出这个大型零售商订购的品牌，而且还能按他们想要的包装送出。考虑到今天的自动化程度，制作麦片相对简单。一旦沃尔玛向您的企业资源计划(ERP)系统下了订单，该订单就会在整个组织中传播，以便采购部门能够确保原材料在手边，生产部门能够调整其批量大小。困难的部分是找到能力，把最后关头的订单放入正确的包装。

如果你和许多消费品制造商一样，你仍然在使用由中央轴和机械连杆驱动的包装机器。例如，用这种方式建造的纸箱需要长达6个小时的时间来重新配置以适应另一种麦片盒。因此，它们在短批量、高混合的生产环境中是笨重的，这是当今消费市场制造的特点。

这些机械包装机和其他机械包装机也会在其他方面造成延误。因为包装机包含大量的部件，不仅生产和组装它们需要数月的时间，而且部件的数量也增加了潜在的故障点和日常维护，以确保所有机械部件保持良好的运行状态。更糟糕的是，这些设计无法利用现代控制器上的高级诊断和故障排除工具来最小化计划外停机时间。

虚拟行轴

随着创新包装的重要性不断增长，随着批量和交货时间不断缩短，自产和合同包装商都发现，传统的机械设计根本不适合当今消费市场的竞争本质。“他们需要更快更有效地运行产品，他们越来越多地要求原始设备制造商(oem)以更低的成本生产更短的交货和安装时间的智能机器，”R. a . Jones & Co. Inc.的总工程师达伦·埃利奥特(Darren Elliott)解释说，该公司位于辛辛那提，是纸箱和其他包装机器的制造商。

为了满足这一需求，埃利奥特和他的设计团队，就像其他机器制造商的同行一样，一直在用虚拟传动轴替换机器上的机械动力传动系统。它们不是依靠中线轴进行动力传输和定时，而是用伺服电机驱动轴，并通过集成的计算机控制来协调它们的活动。对于琼斯公司的最新纸箱，标准2000，设计团队指定的Kinetix综合运动控制系统从

总部位于密尔沃基的罗克韦尔自动化公司是标准选择。该系统通过伺服电机驱动机器的轴，将它们与内部数字串行实时通信系统(SERCOS)网络连接起来，并通过ControlLogix控制器协调它们的活动。

其结果是一种模块化机器，其组件减少了30%，不仅使其灵活和快速，而且更快地建造和更容易维护。埃利奥特补充说:“控制系统大大减少了以前机器的复杂性和问题。”“我们已经能够从大约100个输入/输出(I/O)点减少到大约50个，仅仅是通过简化架构。”更少的点，以及简化的阶梯逻辑和集成的运动和顺序控制，减少了超过三分之一的编程时间。切换只需15分钟，因为切换通常发生在按下一个按钮时，而且停机时间很短，因为控制系统内置的高级诊断系统接受来自各种I/O点的反馈，并预测或诊断故障。

虽然伺服技术已经驱动机床和其他机械相当长一段时间了，但它在更快速度下的可靠性和重复性直到最近才得到提高，可以取代包装机器中的线轴。结合控制器和内部通信网络，机电驱动创建了一种虚拟线轴，用户可以通过重新编程运动来重新配置。

肯尼斯·瑞安博士是位于明尼苏达州亚历山大市的亚历山大技术学院制造自动化研究实验室的主任，他解释说:“你可以在飞行中改变参数，而不是改变机械凸轮的轮廓。”“你可以停止包装一个尺寸的盒子，几乎不用积累，只需改变配方就可以开始包装下一个尺寸的盒子。食谱被载入机器，所有的伺服器做出适当的调整——你继续包装。”

计算能力是伺服电机和“编程和运行”能力在包装中是实用的一个关键原因。今天的数字信号处理器比它们的前辈更快、更智能、更便宜。因此，在整个机器中分布处理器的成本并不高，而且构建者可以部署必要的计算能力来控制高速发生的复杂运动。

“虽然速度控制在包装中很重要，特别是对输送机来说，但我们更感兴趣的是，在特定时间内，可以解决相对于某种虚拟360度主控制器的位置循环，”瑞安解释说。“有时候，无论你的网络有多快，你都无法以足够快的速度关闭扭矩或速度环，以达到所需的精度。因此，解决方案是将尽可能多的智能放入驱动器中，让驱动器利用来自控制器的位置信息关闭自身与电机之间的所有回路。”

pac进行包装

建筑商利用现代计算技术的另一种方式是为他们的机器安装灵活的控制器，有时称为PACs，即可编程自动化控制器。这些设备将可编程逻辑控制器(plc)的可靠性和坚固性与个人计算机(pc)上的开放系统计算和通信技术相结合。包装中的这些控制器的一个优点是，它们执行逻辑和运动控制。“传统上，包装机的运动是由一个独立的运动控制器控制的，该控制器通过某种方式与一个独立的逻辑控制器通信，”瑞安说。将这两种功能集成到一个单元可以简化内部通信。

pac还促进开放架构的网络。Ryan说道:“你使用的不是基于plc的控制，而是基于pc的控制。“所以现在你可以通过标准PC机上的PCI(外围组件互连)通信接口卡来控制系统。”这些机器还可以使用以太网局域网络与外界交流，这是SERCOS III所选择的外部接口，SERCOS III是高速确定运动控制网络的国际通信标准的最新版本，如包装工业中发现的那些网络。

模块化的机器

在包装机器中更多地使用自动化控制器有助于推动模块化、面向对象的编程方法的标准。这些控制器上的微处理器具有处理用IEC 61131-3(控制器的开放系统标准)指定的编程语言编写的功能块组成的程序的计算能力。这些功能块是对象或独立的子例程，当程序调用时，它们被打包来执行特定的任务。

伊利诺斯州Schaumburg包装自动化供应商Elau Inc.的全球营销经理John Kowal说:“一个PLC处理器很难使用许多功能块。该公司的控制器使用工业级奔腾(Pentium)微处理器。此外，阶梯逻辑程序的顺序性质使它们依赖于前面的代码部分。因此，它们是不灵活和相当复杂的，这使得插入、移动、删除或跳过代码的部分变得困难。

另一方面，使用函数块编程主要是从控制器库中提取函数块，并以正确的顺序将它们链接在一起，就像孩子用乐高积木创建玩具一样。“80%或更多的应用程序可以用我们软件库中的对象进行编程，”Kowal说。“最后的10%到20%只是和他们持平

在一起。”他指出，他的估计假设控制器在一个微处理器上处理运动控制、过程逻辑和信息处理。尽管自动化控制器可以同时进行运动和逻辑控制，但一些用户更喜欢将运动和逻辑分离，这样的选择将需要将大约30%的总代码用于两个控制程序之间的通信。

然而，从函数块创建程序的能力有着巨大的影响。构建者可以对其最佳实践进行编码和验证，并将其打包并存储在库中，以便在可能需要它们的应用程序中使用。使用已经编写和验证过的代码的能力缩短了交付新机器和重新配置旧机器的前置时间。因为代码是预先打包的，所以编程比类似意大利面条的阶梯逻辑要简单得多。因此，这些机器更容易使用、更新和排除故障。

它们也更容易机械地构建和更新，因为构建人员经常为机械模块开发他们的软件模块，他们混合和匹配来构建他们的机器。由于每一种机械只需设计一次就能大量生产，建筑商通过在更多的机器上摊销开发和生产成本，从而降低了成本。此外，使用已经设计好的机制可以节省大量的时间。设计工作包括连接模块和为工作创建任何必要的工具。

自动化控制器(pac)中的微处理器还可以通过以太网端口和其他pc标准通信协议将机器与外界连接起来。例如，在Elau机器上的奔腾微处理器上运行的强化实时操作系统(不是Windows)可以将有关机器的信息以标准格式打包，并通过局域网上传到管理软件使用的数据库中。用PLC做到这一点要困难得多。“系统集成商表示，60%的工作是在PLC中查找信息，”Kowal说。

逃避工作

符合IEC标准的控制器——以及由位于北卡罗来纳州研究三角园的仪器仪表、系统和自动化协会(ISA)提出的ISA 88第5部分系列批标准草案——避免了额外的工作。此外，它们鼓励用户将包装操作与制造执行系统(MES)和其他管理软件连接起来，并像生产一样自动安排包装。

位于密尔沃基的罗克韦尔自动化公司OEM业务发展经理迈克•瓦格纳表示:“想象一下，有一天，你只需按下一个按钮，订单就会被发送到生产流程，并一路传递到包装线。”

这样的系统可以安排尽可能多的内部包装操作可以处理。如果它的MES和企业资源规划(ERP)系统与它的分包商池中的软件使用相同的语言，该软件将能够检查这些承包商之间的可用能力，从他们那里接受投标，并授予一个或多个订单来处理剩余的工作。在这种情况下，带有虚拟线轴和与公司网络连接的软包装机将毫无问题地处理来自沃尔玛和其他客户的最后一分钟订单。

欲了解更多信息，请在网站上搜索关键词“包装”和“灵活”www.myenum.com．