當(dāng)定制設(shè)備制造商 Lehnen Industrial Services 推出其新款唇膏灌裝機(jī)時(shí)，公司未曾預(yù)料到這款高端設(shè)備會(huì)在市場(chǎng)上掀起如此熱烈的反響。為了滿足市場(chǎng)需求，他們決定對(duì)該設(shè)備進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化改造。倍福的可擴(kuò)展控制技術(shù)為設(shè)備提供了所需的適應(yīng)性。據(jù)供應(yīng)商介紹，該系統(tǒng)在有限的空間內(nèi)展現(xiàn)出了令人稱(chēng)道的功能范圍，成功填補(bǔ)了生命科學(xué)市場(chǎng)中的空白。
Lehnen 公司成立于 2001 年，致力于為生命科學(xué)領(lǐng)域的客戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。“我們專(zhuān)注于為小面積潔凈室環(huán)境量身定制專(zhuān)用設(shè)備。這需要大量的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作，將各種功能巧妙地集成到有限的空間內(nèi)。”總裁 Peter Lehnen 說(shuō)道。
Lehnen 團(tuán)隊(duì)在 2015 年的某次展覽會(huì)上初次接觸到了倍福，但當(dāng)時(shí)他們尚未做好在監(jiān)管?chē)?yán)格的生命科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行復(fù)雜平臺(tái)轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)備。然后在 2020 年，當(dāng)眾多供應(yīng)商面臨組件供應(yīng)難題時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)了倍福平臺(tái)通過(guò)組件替換所展現(xiàn)出的卓越靈活性。這些因素促使他們能夠?qū)⒉糠挚蛻繇?xiàng)目順利遷移到倍福平臺(tái)，與此同時(shí)，這家設(shè)備制造商也開(kāi)始著手考慮生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的灌裝系統(tǒng)。
01
通過(guò)靈活的自動(dòng)化平臺(tái)
實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新
ProFill 系統(tǒng)將所有加工步驟集成到一個(gè)尺寸僅為 11 英尺 8 英寸長(zhǎng)、5 英尺 5 英寸寬（308 x 142 cm）的獨(dú)立單元中。盡管采用了堅(jiān)固耐用的不銹鋼材質(zhì)構(gòu)建，這款便攜式系統(tǒng)依然能夠憑借其腳輪輕松移動(dòng)至任何配備有壓縮空氣氣源和 240 V AC 接口的地點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)。此外，該設(shè)計(jì)還極大地簡(jiǎn)化了灌裝頭的更換流程，無(wú)論是出于清潔需要，還是為了更換不同的產(chǎn)品。
在開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的過(guò)程中，工程師們致力于確保設(shè)備能夠繼續(xù)保持其占地面積小且灌裝精度高的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，以此有效防止在輸送設(shè)備上滴落難以清除的蠟狀液體。2023 年 1 月，Lehnen 公司與倍福美國(guó)分公司區(qū)域銷(xiāo)售經(jīng)理 Brian Buck 和應(yīng)用工程師 Matt Kleven 組成的本地團(tuán)隊(duì)攜手合作，開(kāi)始了重新設(shè)計(jì)。
該系統(tǒng)采用 C6015 超緊湊型工業(yè) PC (IPC) 作為其設(shè)備控制器。除了極為節(jié)省空間的尺寸外，該工業(yè) PC 的內(nèi)存配置選擇也十分豐富，范圍從 40 GB 直至 320 GB 不等。倍福的 CP3918 多點(diǎn)觸控控制面板即便在嚴(yán)苛的生產(chǎn)環(huán)境中也能提供如智能手機(jī)般直觀便捷的操作體驗(yàn)。
HMI、PLC 以及運(yùn)動(dòng)控制的編程都在 TwinCAT 3 自動(dòng)化軟件中完成。作為端到端的開(kāi)發(fā)和 Runtime 平臺(tái)，TwinCAT 結(jié)合了設(shè)備控制所需的所有功能，并為用戶提供了靈活多樣的代碼編寫(xiě)選項(xiàng)。TwinCAT 與微軟 Visual Studio 的集成使得工程師能夠選用最適合的編程語(yǔ)言，包括：
•支持面向?qū)ο蟮臄U(kuò)展功能的 IEC 61131-3 語(yǔ)言
•TwinCAT 庫(kù)中包含的自定義功能塊或數(shù)百個(gè)內(nèi)置的功能選項(xiàng)
•計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的范式編程語(yǔ)言，例如 C#、C++、Python 等，以及專(zhuān)門(mén)用于開(kāi)發(fā)人機(jī)界面的 HTML5 或 JavaScrip
Lehnen 團(tuán)隊(duì)極為欣賞在購(gòu)買(mǎi)前能夠在免費(fèi)的 TwinCAT 開(kāi)發(fā)環(huán)境中試用軟件的能力。“與那些雖然技術(shù)上合規(guī)但限制更多的其它供應(yīng)商平臺(tái)不同，TwinCAT 正確實(shí)施了 IEC 標(biāo)準(zhǔn)和面向?qū)ο蟮木幊?。這使我們能夠真正采用軟件開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的最佳實(shí)踐。”Chris Lehnen 說(shuō)道。“另外，TwinCAT 還通過(guò)整合 Git 簡(jiǎn)化了源代碼版本控制工作。因此，我們的軟件團(tuán)隊(duì)能夠同時(shí)處理同一個(gè)程序，從而顯著提升了開(kāi)發(fā)效率。”
“Lehnen 團(tuán)隊(duì)充分利用了我們所提供的眾多軟件和硬件解決方案，包括借助 EtherCAT 實(shí)現(xiàn)精確同步。”Brian Buck 說(shuō)道。“對(duì)我而言，這個(gè)應(yīng)用中的一個(gè)亮點(diǎn)是他們采用了結(jié)構(gòu)緊湊的 ELM7222 伺服驅(qū)動(dòng)端子模塊。”這些寬度僅為 30 毫米的 48 V DC EtherCAT 雙通道伺服驅(qū)動(dòng)端子模塊可以與系統(tǒng)連接所需的諸如高密度輸入和輸出、模擬量溫度測(cè)量和熱電偶模塊等各種端子模塊并排接入到 EtherCAT I/O 網(wǎng)段內(nèi)。
ELM72xx 系列伺服端子模塊還支持單電纜技術(shù) (OCT)能夠極大地減少布線工作量，輕松實(shí)現(xiàn)與倍福 AM8100 伺服電機(jī)的連接。這些功能特點(diǎn)不僅進(jìn)一步減少了空間需求，還簡(jiǎn)化了調(diào)試過(guò)程，并且確保了極高的性能表現(xiàn)。
系統(tǒng)中采用的緊湊型驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品包括倍福的 AM8100 系列伺服電機(jī)，這些電機(jī)采用了單電纜技術(shù)，極大地減少了布線工作量和所需空間。
02
未來(lái)的擴(kuò)展?jié)摿o(wú)限
標(biāo)準(zhǔn)化的唇膏灌裝機(jī)不僅性能卓越，更擁有小巧的體積。該系統(tǒng)單次能處理裝有 8 支唇膏管的托盤(pán)，每分鐘最高吞吐能力可達(dá) 60 支唇膏管。在連續(xù)運(yùn)行的狀態(tài)下，該設(shè)備每天可灌裝、加蓋、貼標(biāo)和打序列號(hào) 30,000 支唇膏。
借助倍福所提供的緊湊型控制器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及伺服驅(qū)動(dòng)硬件，該設(shè)備還為電氣柜內(nèi)未來(lái)可能的功能擴(kuò)展預(yù)留了充足的空間。“我們不僅擁有了一個(gè)更加出色的整體系統(tǒng)，還顯著降低了成本。”Peter Lehnen 說(shuō)道。“在控制硬件方面，我們通過(guò)采用倍福的標(biāo)準(zhǔn)化解決方案節(jié)省了大約 40% 的成本。”
關(guān)于德國(guó)倍福
倍福（Beckhoff）是一家專(zhuān)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(kāi)放式自動(dòng)化系統(tǒng)和完整的解決方案。經(jīng)過(guò) 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?；?PC 的控制技術(shù)具有良好的開(kāi)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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