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(yùn)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(duì)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(duì)，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(diǎn)客戶對(duì)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福基于 PC 的控制技術(shù)，主要基于對(duì)其出色計(jì)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(diǎn)的一個(gè)重要方面：“我們的客戶對(duì)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(shí)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?cè)跇?gòu)建數(shù)字化機(jī)器方面又邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。”
利樂公司技術(shù)專家 Fabio Bassisi 解釋道：“XTS 動(dòng)子可以作為獨(dú)立的伺服軸進(jìn)行控制，從而極大地簡(jiǎn)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(cè)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(cè)系統(tǒng)，以全面檢查設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。所有這些因素對(duì)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(shí)現(xiàn)高精度
復(fù)雜運(yùn)動(dòng)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(shí)軸數(shù)量超過 120 個(gè)，并配有 10 個(gè)虛擬主軸，充分彰顯了其運(yùn)動(dòng)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(zhǎng) 4.5 米，并配備 55 個(gè)動(dòng)子。此外，系統(tǒng)還配備了約 10 個(gè)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(dòng)子的運(yùn)動(dòng)以及 X、Y、Z 方向上的各類旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。此處的獨(dú)特之處在于，每對(duì)動(dòng)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(gè)平行安裝的 XTS 單元上獨(dú)立且協(xié)調(diào)地運(yùn)行。無論動(dòng)子是在單個(gè)系統(tǒng)上排列成一行，還是分布在兩個(gè)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(dòng)子始終保持完全同步的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。據(jù)利樂公司包裝線嵌入式自動(dòng)化部門總監(jiān) Stefano Flore 介紹，XTS 憑借其模塊化設(shè)計(jì)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?yàn)樗信c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(duì)接與高效運(yùn)行。設(shè)備控制系統(tǒng)的核心組件是兩臺(tái) C6032 超緊湊型工業(yè) PC ，它們用于運(yùn)行 HMI 應(yīng)用程序、兩個(gè) XTS 系統(tǒng)、基于 TwinCAT NC PTP 的運(yùn)動(dòng)控制以及 TwinCAT PLC。此外，單個(gè)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(tái)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(jì)算能力、內(nèi)存擴(kuò)展以及外形規(guī)格等多個(gè)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(shì)與需求。
在談及 TwinCAT 軟件的應(yīng)用體驗(yàn)時(shí)，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(xiàng)，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(kù)資源，還能輕松實(shí)現(xiàn)自有庫(kù)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(cè)系統(tǒng)。我們?cè)陂_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(shí)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?yàn)?Stefano Flore 仍然堅(jiān)信，在利樂®設(shè)備中采用基于 PC 的控制技術(shù)蘊(yùn)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(xiàng)極具前景的進(jìn)一步升級(jí)發(fā)展。我們已經(jīng)著手測(cè)試 XPlanar 技術(shù)為多種應(yīng)用場(chǎng)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(shì)。我們擁有巨大的潛力，能夠像在這個(gè)案例中的試點(diǎn)客戶所體驗(yàn)的那樣，給用戶帶去驚喜，為他們精心打造出一臺(tái)充滿魔力的‘魔法機(jī)’。”
關(guān)于德國(guó)倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注于自動(dòng)化新技術(shù)的德資企業(yè)，創(chuàng)立于 1980 年，總部位于德國(guó)威爾市。作為全球自動(dòng)化技術(shù)的驅(qū)動(dòng)者，倍福定義了自動(dòng)化領(lǐng)域的許多標(biāo)準(zhǔn)，是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定者和推動(dòng)者。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、現(xiàn)場(chǎng)總線模塊、驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品和 TwinCAT 自動(dòng)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(gè)工控領(lǐng)域提供開放式自動(dòng)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(gè)國(guó)家和地區(qū)。
倍福于 1997 年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，中國(guó)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(guó)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(yáng)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(dòng)化等眾多領(lǐng)域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)于 2014 年成為中國(guó)國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)，并已入編工信部的《國(guó)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(dòng)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(dòng)化技術(shù)完美融合在一起，為實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
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