像大多数技术一样，机器控制在其生命周期中经历了曲折。但它已经从历史上简单的大型系统转变为今天的小型多功能系统，将机器、运动控制和通信集成在一个包中。
最初是用于包装应用的第一代机器。这些机器被称为Gen1，简单而纯粹的机械。一个马达转动一根线轴，使运动与线轴相连。对于控制，同样简单的可编程逻辑控制器(plc)通常是操作员与机器的唯一连接。在大多数情况下，人机界面(HMI)技术是不存在的。
然后是第2代。这项技术诞生于十年前，仍然有主传动轴，但由于伺服电机屈从于特定活动的速度命令，以及更复杂的PLC需求，因此更加复杂。是的，Gen2允许更多可调节的机器，但这种好处伴随着更高的成本。其中包括更多的布线，为大型复杂的plc提供更多的输入/输出(I/O)，更多的传感器和更多的编程，甚至更多的外围设备。此外，在故障排除方面也有更多的困难。
机电一体化
现在Gen3机器可用了。Gen3体现了所谓的“机电一体化”概念——使用伺服系统和简单的机械装置——来执行复杂的运动。毫不奇怪，供应商追求的设计目标是更便宜、更快、更好、占地面积更小的机器。“如果你能制造出这样的机器，你就赢了，”伊利诺伊州绍姆堡(Schaumburg)的高级技术传道者汤姆·詹森(Tom Jensen)说。总部位于美国的Elau Inc.。
随着Gen3大约四年前的到来，重点转向开发具有梯形逻辑、PLC功能和I/O的单盒控制技术，并在可能的情况下，开发HMI，甚至现场总线、以太网和Web服务通信功能，以实现企业连接。Jensen解释说，Gen2需要编码器和可编程限位开关(PLS)来确定伺服系统的位置。他指出，现在，由于第3代的I/O，伺服控制存在于一个处理器中，该处理器在伺服就位时进行感知，然后通过现场总线发送信号，启动所需的任何进程。另外，与控制器连接的SERCOS(串行实时通信系统)是用于伺服控制的总线。
Gen3代表了一些人所说的包装自动化控制(PAC)，詹森称其“本质上是基于运动的”。总部位于弗吉尼亚州福里斯特的Sentry Equipment & Erectors Inc.就是一个例子。该公司为可口可乐、百事可乐、纯果乐和其他装瓶厂以及罐头食品生产商建造输送系统、托盘机、去托盘机、漂洗机和升降机。北美的化工和家用产品公司也使用Sentry的设备。这家原始设备制造商(OEM)在初夏推出的新包装系列中采用了Gen3技术，将收缩包装、托盘包装和箱子包装。Sentry公司包装工程总监Steven Prance说，一家北美瓶装水公司将成为第一个用户。他解释说，Gen3技术允许终端用户在同一机箱上灵活地使用多种格式，具有直观和快速的切换，而不是典型的扩展。Prance补充说，通过在每个运动轴上放置一个伺服轴，传统的机械传动系统被淘汰了，这减少了零件数量，从而实现了更小的机器。
提高机器的可维护性是该技术的一个好处，Prance将其描述为“将所有传统PLC功能与运动控制和智能运动相结合的个人计算机”。此外，他还指出，分布式智能I/O运行在公共汽车网络上。“我们正在使用Profibus DP，但我们也可以使用DeviceNet。”他说，他的产品使用PacDrive，可以以各种格式与工厂级数据采集系统和管理控制系统通信，包括以太网、TCP/IP(传输控制协议/互联网协议)、OPC(开放连接标准)和基于web的服务。
他说，符合国际电工委员会(IEC)标准61131-3(“编程语言应用和实现指南”)的编程是另一项技术优势。“这意味着我们应该能够为所有的设备提供一个单一的程序，所以无论你拥有的是每分钟30循环的机器还是每分钟120循环的机器，在相同的可访问性水平下，对技术人员来说都是一样的。”他补充道，通过使用Gen3技术的标准化编程技术，“我们实际上缩短了设计周期。从9个月到2年的传统设计周期中，我们节省了大约3到6个月的时间，而且它产生了一个更小、更优雅的程序。”
施耐德电气的TwinLine技术可能会应用于拾取和放置应用，其中伺服系统可能在不同的平面环境中工作，或者在产品可能被整理的地方，如包装糖果棒或填充袋。主要是一个伺服系统，不需要单独的控制器，该单元提供完整的机器控制，并可以将模拟和数字I/O直接连接到该单元。该技术“解决了用户不需要八轴伺服控制，但确实需要伺服控制的细分市场，”北卡罗来纳州奈特代尔市包装市场应用开发经理凯文·汉密尔顿(Kevin Hamilton)说。他补充说，通过其连接特性，TwinLine“能够连接到其他能够使用DeviceNet、CANopen、Profibus和Interbus-S的用户设备。”
革命
密苏里州西平原(West Plains, Mo.)的一家OEM正在将该技术应用于为生产屋顶桁架切割机的Monet Desauw Inc.设计的定制控制系统中。西平原电机服务公司(West Plains Electric Motor Service Inc.)设计工程师史蒂夫·凯勒特(Steve Kellett)说，一款即将获得专利的机器计划在年中投入生产。Kellet认为，TwinLine的首次应用是用于管理单刃锯，这是“业内从未有人尝试过的革命性设计”。“我们实际上是在X-Y轴上进行切割。我们有一个线性定位器，给木材喂食，我们有两个在伺服上的夹辊，实际上加速木材通过。我们必须协调所有伺服在一起，因为切割必须是精确的，”他解释道。
该技术允许将木材的长度和宽度输入基于windows的个人电脑。然后，它根据客户切割列表优化切割。Kellett说，Gen3技术的其他优点包括用户友好的设置以及在不同时间连接到不同伺服的能力。
Gen3的另一项技术是西门子的Simotion系列，该系列具有集成对象功能的运动控制，以及温度、压力和其他控制。该技术能够进行比例-积分-导数控制，可用于包装、塑料、印刷、转换和其他应用。“我们还在讨论从每个点连接到互联网或以太网，用于维护和诊断，”乔治亚州诺克罗斯的约瑟夫·哈默补充道。西门子能源和自动化公司的产品经理。
云包装解决方案，在德斯普莱恩斯，伊利诺伊州。该公司正在利用Simotion为总部位于欧洲的食品加工商Dr. Oetker制造一台机器。控制工程师托德·哈特曼(Todd Hartmann)表示，该OEM还为通用食品(General Foods)、宝洁(Procter & Gamble)和莎拉·李(Sara Lee)等公司生产高速成型-填充-密封包装机，选择了Gen3技术，部分原因是Cloud希望将其远程HMI系统安装在摆动臂上，从而避免在其上安装处理器或安装工业计算机。“我们能够在MPI总线上做到这一点，这与Profibus类似。它内置在(西门子)S-7处理器中。它基本上是点对点的通信。”
安全包括
云通过Gen3技术的PLC功能对机器进行安全控制。Hartmann表示，今年的新功能消除了离散的安全继电器，极大地简化了布线，并将故障诊断集成到安全系统中。他补充说，这些数据显示在人机界面上。
Hartmann表示，该技术解决的一个问题是处理独立运动控制器和plc的循环时间。“处理器的周期或更新时间差异很大，造成了‘竞争条件’，两个平台之间甚至会丢失数据。在这种情况下你必须非常小心。即使只是试图为通信协议建立这些数据库也是困难的，”他解释道。
一个控制盒。一个程序。一个排除故障的地方。Elau的Jensen说道:“机器控制的复杂性已经从第2代的非常复杂变成了第3代的简单控制。“我们已经完全从机器的金属中取出了机械硬编码。我们将其替换为具有高度灵活性的简单机制。”
