基于 PC 的控制技術(shù)和伺服驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)高精度肉類分配
位于德國 Irschenberg 的 TVI Entwicklung und Produktion GmbH 公司主要經(jīng)營各種肉類分配和加工設(shè)備及生產(chǎn)線。公司十多年來成功地滿足了高速加工、定重高精度分配及高度靈活性等所有行業(yè)要求。借助倍福基于 PC 和 EtherCAT 的驅(qū)動(dòng)及控制技術(shù)，TVI 計(jì)劃為該行業(yè)繼續(xù)推出很多新的創(chuàng)新開發(fā)項(xiàng)目。
TVI 認(rèn)為，公司獲得成功的基礎(chǔ)，很大部分來自于 高性能的基于 PC 和 EtherCAT 的控制技術(shù)。這些解決方 案有助于將公司提升為紅肉分配機(jī)和生產(chǎn)線的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo) 者“。我們的傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了極限，已經(jīng)無法應(yīng)對(duì)不 斷變化的市場(chǎng)需求。我們當(dāng)時(shí)使用的 PLC 的周期時(shí)間最 快可達(dá) 20 毫秒。在當(dāng)時(shí)，一根線性伺服軸只能移動(dòng) 10 毫米。這已經(jīng)不再能夠滿足今天的定位和分配要求。”TVI 公司任事股東 Thomas Vo?lkl 解釋道 :“為了確保今天的 成功，倍福基于 PC 的控制技術(shù)正是我們所需要的，因 為它的周期時(shí)間僅為 1 毫秒，并能夠很輕松地同步控制 7 根軸。”PC 控制技術(shù)也幫助 TVI 將高能效和用高速氣 動(dòng)閥精確控制的伺服軸結(jié)合在一起，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氣動(dòng)和 液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
模塊化 TVI 肉類加工中心的核心部分是多功能 GMS 500 分配系統(tǒng)， 通過一臺(tái)倍福專為客戶定制 CP6901 控制面板操作
早在 2008 年，TVI 就決定使用基于 PC 的控制系統(tǒng) 取代傳統(tǒng)的 PLC 技術(shù)。公司現(xiàn)在一臺(tái) GMS 500 機(jī)器上 使用了 PC 控制系統(tǒng)，緊接著，在其它機(jī)型上也安裝了 PC 控制系統(tǒng)。今天，TVI 僅使用基于 PC 的控制系統(tǒng)“。我 們信任倍福，因?yàn)槲覀円呀?jīng)見識(shí)過公司的高創(chuàng)新水平。 我們充分肯定并高度評(píng)價(jià)倍福與我們的直接溝通及快速 響應(yīng)，特別是我們需要維修時(shí)。”Thomas Vo?lkl 補(bǔ)充道。
可靠性、速度和精度都是基本要求
肉類分配機(jī)必須超快速和超精確，同時(shí)保持絕對(duì)干凈。由于肉的變質(zhì)速度快，因此加工的時(shí)間也必須很短。 德國的大型肉類加工廠每天每分鐘都會(huì)生產(chǎn)如肉片、肉 排、速烹牛排、燉牛肉及肉卷等經(jīng)典的新鮮紅肉。因?yàn)檫@些食物只能保鮮一周左右，所以速度一直是最關(guān)鍵的。 當(dāng)零售商進(jìn)行特別促銷活動(dòng)時(shí)，整個(gè)加工和物流鏈就會(huì)面臨更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。Thomas Vo?lkl 解釋說道 :“定重包裝使得折扣店能夠更輕松地進(jìn)行特價(jià)銷售，只需按下按鈕即可修改價(jià)格。像“買二送一”這樣的促銷優(yōu)惠活動(dòng)會(huì)吸引很多顧客涌入商店，所有產(chǎn)品的銷量都會(huì)增加，而不僅僅只是肉類。例如，如果一家大型折扣連鎖店在下午 5 點(diǎn)時(shí)下了訂單，物品必須在次日上午 6 點(diǎn)前送到所有的德國配送中心。這就是為什么所有大型肉類加工廠的目標(biāo)是在白班時(shí)滿足 80% 的服務(wù)需求，還要考慮天 氣、即將到來的假期及其它因素。剩下的 20% 由夜班生產(chǎn)。像這樣的物流需要最大化的設(shè)備可用性、可靠性和靈活性，以及快速轉(zhuǎn)換時(shí)間且方便操作和清潔?！?/p>
首先，分配機(jī)必須能夠精確稱重和切割肉類，不會(huì)產(chǎn)生任何剩余或浪費(fèi)。使用 GMS 500 分配機(jī)，已經(jīng)冷卻或加熱到一定溫度的肉被放入管中，壓制成型和稱重。然后，一把旋轉(zhuǎn)的刀將肉切成薄片，其厚度由直線軸決定。倍福的控制和伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)確保能夠以最大速度和精度實(shí)現(xiàn)工藝過程。切割一次需要 250 至 500 毫秒的時(shí)間，這意味著該機(jī)器每小時(shí)最多可以生產(chǎn) 14000 片肉。 GMS 500 分配系統(tǒng)有 7 根伺服軸，由四臺(tái) AX5206 伺服驅(qū)動(dòng)器和帶 AG2210 行星齒輪減速機(jī)的 AM3021 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。機(jī)器通 CX1030 嵌入式控制器和 TwinCAT 2 NC 軟件控制。控制面板采用的是一臺(tái)集成式 CP6901，帶 有不銹鋼邊框和一個(gè)齊平安裝的 12 英寸觸摸顯示面板。
基于 PC 的自動(dòng)化技術(shù)無處不在
一套完整的 TVI 肉品加工系統(tǒng)包括回火(包括急速凍)、切片、分配、裝入托盤、卸貨和再加工的最終控制和傳輸肉品到包裝機(jī)中。單臺(tái)機(jī)器可以組合，構(gòu)成完整的加工生產(chǎn)線。TVI 解決方案具有一致性的主要原因是倍福能夠提供種類非常繁多的產(chǎn)品系列，從 AM3021 伺服電機(jī)、AX5000 伺服驅(qū)動(dòng)器和 EL72xx 系列端子模塊到 EtherCAT I/O 和 CX20xx 及 CX51xx 系列嵌入式控制器，以及 TwinCAT 3 軟件和 12 英寸不銹鋼觸摸屏“。我們?cè)谖覀兊乃行略O(shè)備設(shè)計(jì)中都采用了這些組件，因?yàn)樗鼈冊(cè)谛阅?、衛(wèi)生要求和安裝方便等方面都滿足我們的要求。我們還在我們的一些機(jī)器系列中實(shí)施了 TwinSAFE 技術(shù)，而且我們的 AIR 520 裝盤機(jī)中也使用了采用單電纜技術(shù)(OCT)的 AM8000 伺服電機(jī)。”Thomas Vo?lkl 說道。
良好的業(yè)務(wù)關(guān)系成就美好未來
“早在 8 年前，我們就在倍福公司控制和驅(qū)動(dòng)技術(shù) 一致的模塊化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上開始了與倍福的合作。倍福一直讓我們都很滿意，因此我們繼續(xù)全心全意地保持著這一合作關(guān)系。”Thomas Vo?lkl 總結(jié)道“。既然我們自己是家高度創(chuàng)新的公司，我們需要像倍福這樣以創(chuàng)新為導(dǎo)向的合作伙伴，我們的配合非常默契。由于今天的設(shè)備開發(fā)側(cè)重于靈活性，我希望看到盡可能多的預(yù)制模板和軟件模塊。這讓我們，作為設(shè)備制造商，能夠?qū)Ｗ⒂谖覀冏钌瞄L的事情。”
Vo?lkl 補(bǔ)充道 :“經(jīng)過這么長時(shí)間的合作后，TVI 與 MULTIVAC Sepp Hag- genmu?ller SE & CO.KG 之間的合作更加緊密了，提供能夠處理整個(gè)工藝過程的完整生產(chǎn)線，從肉類供應(yīng)到成品擺放和裝入托盤。作為這一關(guān)系的一部分，TVI 將利用 MULTIVAC 強(qiáng)大的銷售和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)軍新的市場(chǎng)。由于這兩家公司多年前都決定使用倍福的控制技術(shù)，因此我們可以共享各自的硬件和軟件專業(yè)知識(shí)。在我們的第一個(gè)合作項(xiàng)目中共使用了四臺(tái)帶有四根軸的龍門式機(jī)器人，每臺(tái)機(jī)器人每小時(shí)放置約 1600 公斤的豬排到熱成型托盤中。原先為三自由度 Delta 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)開發(fā)的硬件和軟件適用于龍門式機(jī)器人 的 X/Y/Z/C 可以運(yùn)動(dòng)的軸。由于共享的硬件和軟件基礎(chǔ)使得過程變得相對(duì)容易，從而縮短了項(xiàng)目開發(fā)時(shí)間。因此，MULTIVAC 和 TVI 能夠更加有效地關(guān)注客戶未來需求。最終，我們的合作非常成功。”
TVI 想要與倍福一起面對(duì)的另一個(gè)挑戰(zhàn)是安全技術(shù)的集成。為了滿足安全要求，TVI 未來將在所有機(jī)器上實(shí)施 TwinSAFE。Thomas Vo?lkl :“我們與倍福的合作也將更加緊密，在我們的最新開發(fā)中充分利用諸如 TwinCAT 3、OCT 及多點(diǎn)觸控面板等創(chuàng)新自動(dòng)化技術(shù)。”
