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上海欽順機(jī)械設(shè)備有限公司


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所在地區(qū):上海上海市

聯(lián)系人:宋飛 (銷(xiāo)售部 銷(xiāo)售)

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包裝機(jī)械控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

閱讀:383發(fā)布時(shí)間:2012-05-30

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單機(jī)到連線(xiàn)生產(chǎn)正在成為未來(lái)大勢(shì)

當(dāng)中亞、僅一、新美星等這些國(guó)內(nèi)的
包裝機(jī)械制造商開(kāi)始生產(chǎn)吹瓶機(jī)的時(shí)候,這一現(xiàn)象代表著一種趨勢(shì),包裝不再是離散型的生產(chǎn),為了能夠提供整廠的交付能力,設(shè)備的連線(xiàn)變得更加重要,從技術(shù)的角度來(lái)看,這是為了能夠更好地提供具有機(jī)械連接性、硬件、軟件一致性的需求,而從客戶(hù)的需求來(lái)說(shuō),交鑰匙工程變得更加重要。

對(duì)于大量的生產(chǎn),如啤酒、可樂(lè)、礦泉水、牛奶這些產(chǎn)品來(lái)說(shuō),連線(xiàn)生產(chǎn)能夠提高其生產(chǎn)效率,而Krones,SIG,Trapack這些的制造商早已提供的不僅僅是設(shè)備,他們提供了整個(gè)工廠的解決方案-事實(shí)上,硬件已經(jīng)不再那么重要,而他們正在提高更高附加值的系統(tǒng),整廠生產(chǎn)管理與優(yōu)化系統(tǒng)軟件與解決方案。

Krones的這個(gè)圖顯示了其整廠管理系統(tǒng)架構(gòu),各個(gè)生產(chǎn)單元的數(shù)據(jù)如機(jī)器狀態(tài)、批次控制數(shù)據(jù)等通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)總線(xiàn)到了上位,而設(shè)備的配置參數(shù)、配方數(shù)據(jù)、主控?cái)?shù)據(jù)等也通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)下達(dá)到生產(chǎn)設(shè)備級(jí),生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)、操作控制、文檔、維護(hù)、分析、優(yōu)化等在上一管理級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn),通過(guò)用戶(hù)接口與ERP系統(tǒng)進(jìn)行連接,實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠的數(shù)據(jù)管理。

整個(gè)Krones系統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程得到了有效的監(jiān)控,影響產(chǎn)品質(zhì)量與效率的各種因素也被量化并提交給上位分析工具,以便使得管理人員能夠及時(shí)獲得現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及工藝存在的問(wèn)題并給予及時(shí)的修正,包括影響成本的各種因素得以控制,并且能夠?qū)Τ杀窘档瓦M(jìn)行有效的分析,從而整體的提高生產(chǎn)效率。

ERP與控制以及現(xiàn)場(chǎng)儀表級(jí)的集成使得整個(gè)工廠變得透明,更易于獲得優(yōu)化與改善。這也是未來(lái)包裝工業(yè)的發(fā)展方向-軟件在這里變得更加重要,而不僅僅是設(shè)備。

完整的工程設(shè)計(jì)平臺(tái)

如何實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)流程的集成架構(gòu)?這需要一個(gè)完整的平臺(tái)支撐-能夠?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)提供完整的軟件的平滑的連接,更能實(shí)現(xiàn)模塊化的程序設(shè)計(jì),并且具有開(kāi)放的軟件庫(kù)支持能力,如IEC61131,PLCopen Motion,Safety,Hydraulic,Logic的設(shè)計(jì)能力,并且,對(duì)于OMAC的PackML具有功能庫(kù)的支持,而B(niǎo)&R的控制系統(tǒng)能夠?qū)⑦@些開(kāi)放的庫(kù)集成在其工程平臺(tái)中,這將為包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)者提供更好的平臺(tái),使得他們能夠更為快速的采用已有的庫(kù)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。

Automation Studio是B&R的完整的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),它采用了All In One的設(shè)計(jì),在一個(gè)Automation Studio開(kāi)發(fā)平臺(tái)里提供了整個(gè)包裝產(chǎn)品生命周期里的全流程支撐能力,從項(xiàng)目的協(xié)同管理、版本管理、項(xiàng)目配置、編程、仿真到調(diào)試診斷與維護(hù),它能夠使得在統(tǒng)一的平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)機(jī)器的全流程和全部對(duì)象的設(shè)計(jì),這是迄今為止在自動(dòng)化領(lǐng)域zui為強(qiáng)大的工程設(shè)計(jì)平臺(tái)。

無(wú)論從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的簡(jiǎn)便性、還是未來(lái)多種產(chǎn)品的連線(xiàn)生產(chǎn)能力設(shè)計(jì)、以及整個(gè)產(chǎn)品生命周期的管理角度來(lái)看,一體化的開(kāi)發(fā)平臺(tái)至關(guān)重要,也是未來(lái)自動(dòng)化廠商贏得客戶(hù)的關(guān)鍵因素。

軟件正在成為未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)力核心

軟件正在成為系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)力關(guān)鍵,軟件時(shí)代正在來(lái)臨,這取決于軟件系統(tǒng)的以下特征:

1.軟件是Know-how的封裝容器-它使得那些制造商對(duì)于工藝的深度理解被封裝起來(lái),不易于被復(fù)制,而這些構(gòu)成了機(jī)器的競(jìng)爭(zhēng)力核心。

2.軟件賦予了機(jī)器更為靈活的功能:在硬件不變的情況下,或者在硬件變化不大的條件下,軟件使得機(jī)器能夠?qū)崿F(xiàn)更為豐富的功能,能夠充分的將硬件的潛能得到zui大的發(fā)揮,賦予機(jī)器更多的功能設(shè)計(jì),例如:在硬件一定的條件下,例如配方的管理、質(zhì)量分析工具如SPC、遠(yuǎn)程維護(hù)功能等等,都將給機(jī)器帶來(lái)更多的競(jìng)爭(zhēng)力。

軟件賦予了機(jī)器更高的附加值,也賦予了機(jī)器更高的競(jìng)爭(zhēng)力。

3.標(biāo)準(zhǔn)化的軟件設(shè)計(jì)正在成為潮流

在不同的機(jī)器流程以及不同的機(jī)器功能設(shè)計(jì)里,提取出具有共性的功能塊,如套色、張力、信號(hào)濾波、PID等都可以被標(biāo)準(zhǔn)化,也包括了功能的標(biāo)準(zhǔn)化,B&R在2007年開(kāi)始針對(duì)貼標(biāo)、熱膜包裝、碼垛等包裝流程里的機(jī)器軟件進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化的軟件封裝,通過(guò)這項(xiàng)工作,在未來(lái),它的目標(biāo)在于參數(shù)化設(shè)置而無(wú)需編程,將調(diào)試時(shí)間縮短到數(shù)天以?xún)?nèi),這得益于對(duì)工藝和機(jī)器的整個(gè)的了解和模型抽取的能力,它無(wú)疑將大大縮短Time to Market,并且對(duì)于整個(gè)開(kāi)發(fā)和調(diào)試的成本節(jié)省是巨大的。
 

上圖顯示了在包裝流程的不同機(jī)器中來(lái)抽取其共性模型的結(jié)構(gòu),在包裝流程里可以對(duì)不同的單元進(jìn)行共性抽取,標(biāo)準(zhǔn)模塊的調(diào)用將會(huì)使得未來(lái)機(jī)器大大降低開(kāi)發(fā)時(shí)間和難度,甚至如DCS系統(tǒng)那樣只需要進(jìn)行組態(tài),而無(wú)需編程。

當(dāng)然,標(biāo)準(zhǔn)化的不僅僅是軟件模塊,也包括項(xiàng)目文檔、調(diào)試步驟、溝通機(jī)制等等的標(biāo)準(zhǔn)化操作,這樣才能有效的使得開(kāi)發(fā)邁入一個(gè)的軌道。

運(yùn)動(dòng)控制正為機(jī)器帶來(lái)革新

沒(méi)有一個(gè)行業(yè)像包裝這樣面臨巨大的變化,包裝廠商希望所投入的設(shè)備能夠完成更多的工作,并且換裝時(shí)間要盡量的短,伺服系統(tǒng)的大量應(yīng)用為機(jī)器帶來(lái)了巨大的提升,除了加工速度和精度的提高,更為重要的是,它賦予了機(jī)器更加靈活的生產(chǎn)能力,通過(guò)參數(shù)的設(shè)置,伺服系統(tǒng)可以改變速度、位置來(lái)滿(mǎn)足不同規(guī)格產(chǎn)品的需求,甚至無(wú)需人工去做任何調(diào)整即可實(shí)現(xiàn)訂單的切換,這帶來(lái)?yè)Q裝時(shí)間的大大縮短,同時(shí),降低了人工對(duì)機(jī)械的操作調(diào)整帶來(lái)的不確定性。

實(shí)時(shí)通信技術(shù)的應(yīng)用

隨著生產(chǎn)速度提升的要求,控制單元之間的數(shù)據(jù)交換的實(shí)時(shí)性也更為苛刻,傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足今天生產(chǎn)對(duì)于數(shù)據(jù)交換的需求,1.數(shù)據(jù)量更大,對(duì)于總線(xiàn)的數(shù)據(jù)負(fù)載能力提出了要求,2.傳輸速度的要求,由于運(yùn)動(dòng)控制、多CPU數(shù)據(jù)交換需要快速的傳輸數(shù)據(jù),因此,原有的總線(xiàn)如CAN、Modubus、Profibus等已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足這些需求3,實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?,尤其在運(yùn)動(dòng)控制的同步動(dòng)作中,為了能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的位置與速度關(guān)系的綁定,必須由高速的總線(xiàn)為其提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)通信,才能保證高度的同步4.由于與管理層的數(shù)據(jù)交換的需要,而必須能夠支撐更為開(kāi)放的通信系統(tǒng)。

由于管理層軟件采用了標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)技術(shù),這拉動(dòng)了控制層和現(xiàn)場(chǎng)層對(duì)于以太網(wǎng)技術(shù)的需求,然而,以太網(wǎng)卻無(wú)法提供實(shí)時(shí)性,Ethernet POWERLINK,Profinet IRT、SERCOSIII等實(shí)時(shí)通信技術(shù)在今天都得到了迅猛的發(fā)展,并為眾多廠商所支持。另一方面,為了能夠保證原有的應(yīng)用軟件投入得到保護(hù),又需要能夠兼容過(guò)去的程序,而Ethernet POWERLINK技術(shù)正是滿(mǎn)足這一需求的*通信技術(shù)選擇,它設(shè)計(jì)為100Mbps的高速以太網(wǎng),并且提供了實(shí)時(shí)協(xié)議棧來(lái)處理高速的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換,而其應(yīng)用層也保留了應(yīng)用的CANopen,由于它同時(shí)兼容TCP/IP應(yīng)用,使得他能夠滿(mǎn)足未來(lái)一網(wǎng)到底的管控一體化需求,它也必然成為未來(lái)包裝領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)通信系統(tǒng)


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