基于 PC 和 EtherCAT 的控制技術(shù)助力提升包裝機(jī)械的靈活性，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

電子商務(wù)營(yíng)銷模式已經(jīng)被越來(lái)越多的人所接受，取得了巨大的成功。同時(shí)，消費(fèi)者也越來(lái)越關(guān)注環(huán)境保護(hù)以及可持續(xù)發(fā)展，企業(yè)必須避免商品過(guò)度包裝造成不必要的材料浪費(fèi)。為了應(yīng)對(duì)這些趨勢(shì)，總部位于荷蘭德拉赫特的 Quadient 公司開(kāi)發(fā)了一款全新的包裝設(shè)備，用于靈活、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)地生產(chǎn)定制瓦楞紙板包裝。這個(gè)包裝系統(tǒng)采用了倍福基于 PC 的控制技術(shù)、EtherCAT 通信縱向和驅(qū)動(dòng)技術(shù)。

Quadient 公司 2012/2013 年就開(kāi)發(fā)了新的 CVP Impack 包裝設(shè)備，Quadient 公司項(xiàng)目經(jīng)理 Cornelis Kooistra 解釋說(shuō)道：“當(dāng)時(shí)我們的一位經(jīng)理對(duì)產(chǎn)品幾乎總是被裝在過(guò)大的瓦楞紙箱中感到不滿意，因此萌生了開(kāi)發(fā)這套新設(shè)備的想法。特別是，網(wǎng)店發(fā)出的包裝平均含有 50% 以上的緩沖物。”出現(xiàn)這種情況的原因是，發(fā)貨時(shí)間非常緊張，同時(shí)缺乏合適以及足夠靈活的包裝解決方案。這樣不僅會(huì)浪費(fèi)大量的紙板材料，還會(huì)產(chǎn)生不必要的運(yùn)輸工作量，造成一系列不良后果，比如會(huì)增加能耗和二氧化碳排放量，以及增加間接費(fèi)用，帶來(lái)額外成本。“我們開(kāi)發(fā)的 CVP Impack 包裝設(shè)備可以消除所有這些缺點(diǎn)。這款包裝設(shè)備能夠生產(chǎn)在所有三個(gè)維度上都經(jīng)過(guò)優(yōu)化的紙板箱。歐洲和北美的很多電子商務(wù)公司現(xiàn)在都在使用 CVP 全自動(dòng)包裝系統(tǒng)，使用它高效地自動(dòng)打包到智能、尺寸合適的包裹中。”Cornelis Kooistra 總結(jié)道。

Quadient 公司的項(xiàng)目經(jīng)理 Cornelis Kooistra 認(rèn)為，性能強(qiáng)大的 EtherCAT 通信系統(tǒng)可以顯著提升包裝機(jī)械的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)

降本增效及可持續(xù)發(fā)展

Quadient 的自動(dòng)化包裝系統(tǒng)利用 3D 掃描技術(shù)，可以在短短幾秒內(nèi)精確得出每個(gè)訂單的尺寸、構(gòu)造、重量以及標(biāo)簽等數(shù)據(jù) — 無(wú)論一個(gè)訂單里是一件物品還是多件物品。此外，紙箱的設(shè)計(jì)總是與具體的產(chǎn)品完全匹配，可以減少 50% 的運(yùn)輸空間。據(jù) Cornelis Kooistra 解釋，對(duì)于相同的產(chǎn)品，這個(gè)系統(tǒng)可以減少 30% 的紙板使用量。此外，這種方法也可以消除包裝盒中的空隙，從而消除對(duì)填充材料的需求。由于包裝過(guò)程留下來(lái)的只有切成小塊的紙板，它們可以被回收并加工成新的紙板，因此不會(huì)產(chǎn)生廢品。

關(guān)于包裝設(shè)備設(shè)計(jì)，Cornelis Kooistra 解釋說(shuō)道：“機(jī)電一體化元件是包裝生產(chǎn)過(guò)程中的重要組成部分，確保精確地放卷、定位和切割瓦楞紙板箱卷。這個(gè)過(guò)程使用了約 150 個(gè) I/O，用于連接傳感器、防護(hù)門、照明系統(tǒng)和閥門等。此外，還有 16 臺(tái)直流電機(jī)，23 臺(tái)同步交流電機(jī)，6 臺(tái)輥筒電機(jī)和 3 條輸送帶。另一個(gè)重要組成部分是用于設(shè)備操作和維護(hù)的 HMI 模塊。此外，該設(shè)備還配備了一臺(tái)工業(yè) PC，用于與客戶的倉(cāng)庫(kù)管理和 ERP 系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。”

條形碼掃描儀用于讀取新的包裝訂單。3D 掃描儀用于測(cè)量待包裝的產(chǎn)品并生成整個(gè)產(chǎn)品表面的圖像，記錄相應(yīng)的重量，并將數(shù)據(jù)記錄在標(biāo)簽上。隨后由雙排標(biāo)簽打印機(jī)精確定位這個(gè)標(biāo)簽。可以選擇使用一個(gè)機(jī)器人模塊將發(fā)票放入包裝內(nèi)。這一過(guò)程總共使用了八臺(tái)相機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

配備 AX8000 多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制柜（右），EtherCAT 和 TwinSAFE 端子模塊（左下）以及防護(hù)等級(jí)為 IP67 的 EPP1322-001 EtherCAT P 拓?fù)鋽U(kuò)展模塊（中下）

通過(guò)基于 PC 和 EtherCAT 控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化改造

Cornelis Kooistra 介紹了他們目前采用的控制和驅(qū)動(dòng)技術(shù)：“2019 年底，我們首次在 CVP Impack 包裝系統(tǒng)中配備了倍福技術(shù)。AX8000 多軸伺服系統(tǒng)對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一款特別重要的產(chǎn)品，因?yàn)樗С?AM8000 伺服電機(jī)所采用的高效的單電纜技術(shù)（OCT）。我們使用一臺(tái)裝有我們所熟悉的 TwinCAT 3 自動(dòng)化軟件的 CX2020 嵌入式控制器來(lái)控制包裝系統(tǒng)。此外，TwinSAFE I/O 用于確保系統(tǒng)安全。”

據(jù) Cornelis Kooistra 介紹，通信系統(tǒng)是包裝系統(tǒng)的基礎(chǔ)：“EtherCAT 在實(shí)現(xiàn)包裝過(guò)程的高精度和可預(yù)測(cè)性方面發(fā)揮了重要作用，可以精確記錄所有的動(dòng)作和步驟，我們的包裝系統(tǒng)實(shí)際上產(chǎn)生了‘大數(shù)據(jù)’，然后可以 通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)存儲(chǔ)在服務(wù)器上并進(jìn)行處理。我們以及我們的客戶都可以訪問(wèn)這些數(shù)據(jù)，例如，我們可以將這些數(shù)據(jù)用于預(yù)測(cè)性維護(hù)、事故分析或設(shè)備優(yōu)化等。EtherCAT 讓我們能夠?qū)崟r(shí)控制系統(tǒng)，同時(shí)還能快速、無(wú)縫地跟蹤設(shè)備數(shù)據(jù)，我們將這些數(shù)據(jù)提供給公司內(nèi)部以及外部分析人員。”

Cornelis Kooistra 認(rèn)為，EtherCAT 的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，它是自動(dòng)化領(lǐng)域成熟的全球通信標(biāo)準(zhǔn)，因此，來(lái)自不同廠商的 EtherCAT 設(shè)備的種類也很多：“這對(duì) OEM 廠商來(lái)說(shuō)非常有利。再加上基于 PC 的控制技術(shù)采用典型的開(kāi)放式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我們能夠使用用新的、甚至是公司外部提供的模塊擴(kuò)展我們自己的軟件模塊，并輕松地重復(fù)使用現(xiàn)有的模塊。”

新一代自動(dòng)化包裝

2020 年初，Quadient 公司推出了其新一代自動(dòng)化包裝系統(tǒng)：CVP Everest 是 CVP Impack 包裝設(shè)備的升級(jí)版，擁有更強(qiáng)的吞吐能力，可以更好地滿足現(xiàn)代電子商務(wù)履行中心的需求。CVP Everest 每小時(shí)最多能完成 1100 個(gè)快遞的打包，是市場(chǎng)上能夠全自動(dòng)包裝合適尺寸包裹的速度最快的自動(dòng)化包裝解決方案。這套包裝系統(tǒng)與 CVP Impack 一樣，可以自動(dòng)根據(jù)單件和多件訂單進(jìn)行打包，而無(wú)需額外的設(shè)備或操作人員，幫助企業(yè)節(jié)省寶貴的時(shí)間和金錢。