利樂公司所生產(chǎn)的牛奶、果汁等多種飲品的經(jīng)典紙盒包裝，幾乎已經(jīng)為我們所有人所熟知。盡管這些紙盒在運輸及日常使用中展現(xiàn)出了極高的效率與耐用性，但它們的制造過程卻對生產(chǎn)技術(shù)提出了極為嚴(yán)苛的要求。利樂公司位于意大利摩德納的研發(fā)與技術(shù)專家團(tuán)隊，在為其紙盒包裝開發(fā)的新一代加蓋機(jī)中，創(chuàng)新性地融入了倍福的 XTS 磁驅(qū)柔性輸送系統(tǒng)，成功達(dá)成了高質(zhì)量、高產(chǎn)量以及高工藝靈活性這三大核心目標(biāo)。系統(tǒng)取得了巨大成功，利樂的試點客戶對其可靠性、高性能和靈活性贊譽(yù)有加，親切地稱之為“魔法機(jī)”。
01
基于 PC 的解決方案打破既有局限性并顯著提升數(shù)據(jù)透明度
利樂公司決定采用倍?；?PC 的控制技術(shù)，主要基于對其出色計算能力的深刻考量，這無疑是促成這一選擇的決定性因素之一。利樂公司創(chuàng)新與分析生產(chǎn)線解決方案總監(jiān) Paolo Scarabelli 強(qiáng)調(diào)了這一點的一個重要方面：“我們的客戶對于高度數(shù)字化且互聯(lián)互通的系統(tǒng)的需求正不斷攀升。倍?；?PC 的控制技術(shù)為實現(xiàn)這些目標(biāo)提供了理想的基礎(chǔ)。XTS 還使得原本依賴機(jī)械手段完成的工作能夠輕松地被先進(jìn)的軟件功能所替代，這標(biāo)志著我們在構(gòu)建數(shù)字化機(jī)器方面又邁出了堅實的一步。”
利樂公司技術(shù)專家 Fabio Bassisi 解釋道：“XTS 動子可以作為獨立的伺服軸進(jìn)行控制，從而極大地簡化和加速了新產(chǎn)品格式的引入，并且能夠充分利用軟件的靈活性。此外，結(jié)合用于涂膠監(jiān)測的視覺系統(tǒng)，我們還能夠極為高效地補(bǔ)償任何機(jī)械公差。” Fabio Bassissi 繼續(xù)說道，“我們還采用了先進(jìn)的設(shè)備健康監(jiān)測系統(tǒng)，以全面檢查設(shè)備的運行狀態(tài)。所有這些因素對于確保產(chǎn)品質(zhì)量及其最終成功都起著至關(guān)重要的作用。最終，飲料容器必須達(dá)到密封可靠且無任何泄漏的標(biāo)準(zhǔn)，方可被允許發(fā)送給終端客戶。”
02
實現(xiàn)高精度
復(fù)雜運動序列的可靠控制
利樂®超高速 CAP40 型加蓋機(jī)關(guān)聯(lián)的軸數(shù)量極為龐大，實軸數(shù)量超過 120 個，并配有 10 個虛擬主軸，充分彰顯了其運動控制過程的高度復(fù)雜性。其中的大部分軸都用于配置兩條并行的 XTS 系統(tǒng)，系統(tǒng)每條軌道長 4.5 米，并配備 55 個動子。此外，系統(tǒng)還配備了約 10 個旋轉(zhuǎn)伺服軸，專門用于包裝輸送、熱熔膠涂膠等任務(wù)。
為了確保蓋體能夠精準(zhǔn)地依據(jù)其三維幾何形狀進(jìn)行粘合，必須精確同步控制 XTS 動子的運動以及 X、Y、Z 方向上的各類旋轉(zhuǎn)運動。此處的獨特之處在于，每對動子都通過專門的工具結(jié)構(gòu)相互連接，但它們卻能在兩個平行安裝的 XTS 單元上獨立且協(xié)調(diào)地運行。無論動子是在單個系統(tǒng)上排列成一行，還是分布在兩個不同的系統(tǒng)上，控制軟件都能充分利用其靈活性，確保所有動子始終保持完全同步的運動狀態(tài)。據(jù)利樂公司包裝線嵌入式自動化部門總監(jiān) Stefano Flore 介紹，XTS 憑借其模塊化設(shè)計和出色的軟件功能，往往能夠?qū)崿F(xiàn)極高的靈活性。
03
控制技術(shù)確保了
持續(xù)的高性能表現(xiàn)
利樂之所以選擇倍福的控制技術(shù)，是因為所有與系統(tǒng)緊密相關(guān)的組件都可以一站式獲取，從而確保了集成過程的無縫對接與高效運行。設(shè)備控制系統(tǒng)的核心組件是兩臺 C6032 超緊湊型工業(yè) PC ，它們用于運行 HMI 應(yīng)用程序、兩個 XTS 系統(tǒng)、基于 TwinCAT NC PTP 的運動控制以及 TwinCAT PLC。此外，單個控制單元還具備將多種功能（如設(shè)備仿真等）進(jìn)行組合的能力。此外，所選的硬件平臺為日后擴(kuò)展更多功能預(yù)留了廣闊的空間和潛力。更為關(guān)鍵的是，倍福的產(chǎn)品種類極為豐富，能夠精準(zhǔn)滿足用戶在計算能力、內(nèi)存擴(kuò)展以及外形規(guī)格等多個方面的需求，從而確保系統(tǒng)能夠靈活適應(yīng)未來的發(fā)展趨勢與需求。
在談及 TwinCAT 軟件的應(yīng)用體驗時，Paolo Scarabelli 表示：“TwinCAT 能夠充分發(fā)掘并釋放基于 PC 的控制技術(shù)的全部潛能，包括支持面向?qū)ο蟮恼Z言在內(nèi)的多種編程語言、與 Visual Studio 的無縫集成、全面的網(wǎng)絡(luò)配置選項，以及出色的多核處理能力。此外，該軟件結(jié)構(gòu)清晰，其良好的開放性不僅讓我們能夠充分利用倍福提供的軟件庫資源，還能輕松實現(xiàn)自有庫的無縫集成，從而打造出貼合特定設(shè)備需求的定制化狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。我們在開發(fā)過程中廣泛采用 TwinCAT Scope 進(jìn)行深入的分析工作?？傮w而言，TwinCAT 為我們提供了極為全面的支持，尤其是在實現(xiàn)我們標(biāo)準(zhǔn)化軟件開發(fā)目標(biāo)的過程中。”
雙方之間的緊密合作關(guān)系將在未來得到進(jìn)一步的深化，因為 Stefano Flore 仍然堅信，在利樂®設(shè)備中采用基于 PC 的控制技術(shù)蘊含著巨大的發(fā)展?jié)摿Γ?ldquo;我們認(rèn)為，無電纜技術(shù)（NCT）是 XTS 系統(tǒng)的一項極具前景的進(jìn)一步升級發(fā)展。我們已經(jīng)著手測試 XPlanar 技術(shù)為多種應(yīng)用場景所帶來的各種可能性。我們還看到了 MX-System 無控制柜解決方案以及 TwinCAT Runtime for Linux®極具吸引力的優(yōu)勢。我們擁有巨大的潛力，能夠像在這個案例中的試點客戶所體驗的那樣，給用戶帶去驚喜，為他們精心打造出一臺充滿魔力的‘魔法機(jī)’。”
關(guān)于德國倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注于自動化新技術(shù)的德資企業(yè)，創(chuàng)立于 1980 年，總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術(shù)的驅(qū)動者，倍福定義了自動化領(lǐng)域的許多標(biāo)準(zhǔn)，是國際標(biāo)準(zhǔn)的制定者和推動者。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、現(xiàn)場總線模塊、驅(qū)動產(chǎn)品和 TwinCAT 自動化軟件構(gòu)成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個工控領(lǐng)域提供開放式自動化系統(tǒng)和完整的解決方案。經(jīng)過 40 年的發(fā)展和努力，倍福已在世界各地設(shè)立 30 多家分支機(jī)構(gòu)，加上全球的合作伙伴，業(yè)務(wù)遍及 70 多個國家和地區(qū)。
倍福于 1997 年進(jìn)入中國市場，中國區(qū)總部落戶于上海市北高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)，現(xiàn)有員工 300 人，辦事處遍及國內(nèi) 30 座大中城市。創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、半導(dǎo)體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機(jī)械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領(lǐng)域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業(yè)以太網(wǎng)于 2014 年成為中國國家推薦性標(biāo)準(zhǔn)，并已入編工信部的《國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》。作為一家技術(shù)驅(qū)動型公司，倍福一直注重在技術(shù)上尋求突破創(chuàng)新，在業(yè)內(nèi)享有“創(chuàng)新引擎”的美譽(yù)。倍福基于 PC 的控制技術(shù)具有良好的開放性，它支持所有主流的工業(yè)通信協(xié)議，將 IT 技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和自動化技術(shù)完美融合在一起，為實現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
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