基于PC和Ether CAT的控制技术提高包装机械的性能和灵活性

1引言

博世包装技术有限公司是德国博世集团的一部分，在20世纪40年代，其原本名称叫做Doboy，是一家知名的袋封口包装机开发商和生产商。公司的产品让人们能够将谷类制品包装到玻璃纸包装袋中，以保持食物的新鲜度。

今天，博世包装专门为食品和零食等行业服务。其广泛的产品系列包括针对水平和垂直装袋应用的设备、封口和密封装置、针对纸箱或纸盘的成型和封口机以及送料系统和拾放机器人。典型的应用包括新鲜和冷冻食品、麦片、点心、糖果、面食、大米、面粉、咖啡、宠物食品等的包装。

2更灵活的成型、灌装和密封操作

作为在美国拉斯维加斯举行的2013年美国国际包装展览会（PackExpo2013）的亮点之一，博世包装技术有限公司推出了其最新开发的CCM3100装箱机，它可以无缝集成到垂直和水平装袋生产线中。CCM3100可以提高生产工作流程速度，提高包装工艺的灵活性。“CCM3100能够与其它博世包装机器配套使用，进一步完善了我们灵活和适应性强的二次包装解决方案的产品范围，它们可以根据用户在包装袋形状、展示排列和包装规格方面的需求量身定制。”博世包装技术有限公司的HFFS和二次包装系统总监CraigCollett解释说道。CCM3100可以处理各种袋子和盒子尺寸及类型，包括标准开缝箱、半开缝箱及其它可直接上货架的包装。如图1所示。

为了能够实现每分钟拾放多达180袋的吞吐量，机器的单个支架与进给系统相连，从VFFS和HFFS二次包装机接收产品。根据它们的特性，产品可以单独或成组处理。产品通过一个带真空喷嘴或夹持器末端执行器的双轴机器人拾放。CCM3100的设置可以根据垂直或水平包装袋的方向、不同的包装袋配方或不同的机器配置快速修改。机器的数据存储能力非常大，可以提供超过1000个配方以及配方向导的空间，使得这一切都成为可能。CCM3100的开放式架构也确保能够轻松实现快速、无需使用工具的设置转换以及高生产能力。进料输送带上内置的检测站可以让用户控制包装工艺开始之前的质量，并确保所有的包装袋都正确成型并对齐，以便于装箱。

“CCM3100具有易用和使用寿命长的特点，能够每周7天、每天24小时不间断运行，操作人员能够在垂直和水平包装模式之间快速切换，以优化二次包装工艺。”Collett说道。如图2所示。

3基于PC的控制平台作为既定标准

博世包装自2004年起就开始使用Beckhoff的控制设备。自那时以来，公司已经在其几代机器中实施了CX系列嵌入式控制器和EtherCATI/O技术。例如，CCM3100使用了一个采用1.6GHzInte?AtomTM处理器的功能强大的CX5020用作其中央自动化和运动控制平台并使用EtherCAT与其伺服驱动器通讯。CX5020与一台控制面板连接，以完成机器操作、配方管理和故障排除等工作。机器控制和机器人编程通过TwinCAT自动化软件实现。系统还可以与旧的机器通过TwinCAT虚拟串口驱动程序通讯。“对于大多数应用，博世包装在CX5020嵌入式控制器和EtherCAT的基础上开发了一个标准的控制解决方案，它目前正在我们的多个生产线上使用。”博世公司的工程部经理PhilKoehler如此说道。“博世包装技术已经将EtherCAT用作标准的总线系统，因为它具有高速特点，并被市场广泛接受，布线具有很高的灵活性且易于实施。”

Beckhoff控制平台的另一个优点，Koehler先生补充道，是它的16通道高密度（HD）端子模块，它减少了机器的I/O设备对电气柜空间75％的需求：“高密度端子模块减少了机器的占地面积，这也越来越成为一个卖点。EtherCAT和CX5020的使用让我们能够提供一个具有出色的性能和灵活性以及价格具有竞争力的控制系统。”如图3所示。

博世包装的工程主管JoeFranek赞成道：“Beckhoff是目前我们大部分产品线上使用的标准PC控制平台，从水平和垂直形式、填充和封口机到Delta机器人到纸盒成型和封口。”PhilKoehler总结道：“通过使用一台基于PC的运动控制系统和EtherCAT，我们能够在我们的运动系统中实现更快的扫描时间和更高的轴数。与我们之前使用的PLC相比，我们在完成这一切的同时显著降低了我们的控制成本。”