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如何选择最具灵活性的系统

2021-07-09 来源:乌兰察布机械信息网

如何选择最具灵活性的系统

越来越多的控制系统经销商及制造商开始转向使用模块结构来提高系统的集成度和灵活性。

如果你将供应链中的零售货架看作最终的山顶,这就意味着要对客户的需求做出更快、更灵活的反应,而这些需求通过制造商传达到他们的供货商那里,然后再到提供生产设备的原始设备制造商(OEM)那里。R.A. Jones 公司十分重视用户的意见,他们为Kraft和Anheuser Busch这样的财富100强企业提供高质量的包装设备。

R.A Jones公司的控制工程经理Darren Elliot先生收到上级的指示,要求他开发出的设备能将生产到交货的时间缩减一半以上,而要达到这一目标就需要一种全新的设计方法。

Elliot先生所采用的方法,主要依靠中央控制器来运行生产线上的主传动轴以带动设备运行。显然,这一方法不足以将26周的生产周期压缩到他所期望的12周目标值。为了完成这一任务,Elliot先生选用了Rockwell自动化公司的模块化解决方案,不但可以缩短机器的交货时间,还可以将封袋和装箱单元转变成生产线上“即插即用”的设备。目前,新方法的应用时间已有8个月了,Elliot先生认为某些产品线已获得成功,他还在继续在向其他目标迈进。

驱动集中控制

由于设备采用了更集中的驱动方式,屏弃了以前只采用1台或2台电机驱动的机械凸轮和传动轴的方式,取而代之的是采用多轴伺服电机系统,这给控制器以巨大的压力。每一根运动轴必须由可编程逻辑控制器(PLC)进行控制,因为只有它才具有如此强大的处理功能。

同样可以提供模块化解决方案的Bosch Rexroth公司的发言人Al Morin先生说:“在过去,运动控制是由单一的控制器来完成控制任务的,而当你增加设备后,必然就增加了控制器的工作量,使其的工作速度有所降低。而离散控制具有更高的智能化水平,你可以增加系统部件,不必再为控制器的处理能力而担忧。控制器可以维护机器的全面管理,为你提供整体控制方案” 。

离散控制可由驱动机构代替主处理器进行一些更先进的功能操作,如对电子生产线轴和凸轮机台的控制、实现高速登记和反馈等功能。此外,它还有对轴计数方面的可测量性。由于处理功能已结合到伺服驱动机构中,因此对主控制器就没有了额外的负担,增加附加轴也可以像增加伺服驱动机构那样简单。

由于制造商受迫于市场的需求而生产范围更广和更复杂的产品,因此产品的更换就变得越来越频繁,这就要求设备具有更高的灵活性、更强的组合性和更好的通用性,未来甚至还会要求整个生产线都更易于进行重新配置。

连锁反应

包装工业正在朝模块化的方向发展,而“即插即用”的方式也在制造业中盛行开来。Fullerton公司(一家提供火箭和喷气发动机测量和控制系统的供货商)最近开发出一种模块化的输入/输出(I/O)系统,FMS的测力控制系统包括一个内置式的校准系统,可用于记录模拟负荷单元的信号及其梯度值。作为控制回路的一部分,这些数值将进行转换并用作控制电机的继电器输出信号和其他(如开放/闭合)输出信号。

这一控制回路的数字相位由Opto 22 I/O来完成。大量的模拟I/O,如负荷单元输入模块可用于测量。然后,这些模拟信号将转换成数字信号,而Opto 22数字模块则用于驱动继电器,控制电机的起动或停止,以其起到开/关的作用。

模块控制系统十分灵活,因为它们能够同时处理大量的模拟、数字信号和处理串行I/O点。当你需要时,只要连接适当的I/O模块就行,这意味着它具有同时控制更大量装置的能力。模块控制系统也可以节约大量的费用,工程师们只需选购他们需要的模块,然后装配成一个新的系统,或按需要在现有的基础上扩大这一系统配置。

在过去,当工程师为某一项目购置PLC时,与该项目有关的I/O也必须从同一家经销商购入。但今天,大部分PLC都采用工业标准,如Profibus和DeviceNet,有来自上百家经销商的产品都支持这些装置。一般来说,由于I/O的费用占整个控制系统费用的极大部分,因此只有购置具有竞争性价格的I/O,才能获得良好的成本效益。

因此,工业标准也会影响工程设计的费用。OMAC的PackML包装语言标准和ISA的S88批量系统标准就是两个很好的例子。关于ISA-88批量标准,通常称为S88标准,由仪表、系统和自动化协会公布。S88标准为描述批量系统确定了一个通用的语言,现已将该语言建立于许多经销商的控制系统之中,采用S88标准的批量应用软件为工程设计降低了40%以上的费用。同时,PackML可用于确定一系列协议的名称,它的采用使工程设计量大大降低。

这些标准都将在水平或立式的包装作业、包装作业与加工作业的集成配套过程中起着关键作用。不仅能缩短项目的运行时间和投向市场的时间,又提高了生产同步性和灵活性,降低了库存,并确保了质量。

从客户的反应来看,模块化结构的确具有很多优点,但R.A.Jones公司的Elliot先生告诫人们不要急于求成,不必将智能控制系统安装在每一运动轴和每一台机器上。

Rockwell自动化公司全球OEM工作组的业务开发经理Mike Wagner先生说:“你可以实现模块化结构,但这还不够。你还得真正理解你的工艺流程及工作界线。从灵活性而言,有些OEM厂商将伺服电机安装到每一台机器上,结果使机器上的控制轴达到20根,这样价格太贵了,没有人愿意使用这样的技术。因此使用技术要适量,对于某项特定的工作来说,也许只应用一条生产线的传动轴就可以满足要求。就像如果你用包装机只包装一种尺寸的纸箱,那就没必要使用一台灵活性高、可以调节40种尺寸的伺服驱动包装机”。

R.A. Jones 公司

来源:《现代包装》

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