模块化的 IP65 驱动解决方案在食品包装设备中的应用
无论是食品行业、个护行业还是电子行业，中型规模企业都需要依靠工厂自动化确保其持续稳定增长。而想要实现这一切，企业就需要采用成本合理、性能强大的技术，以便为实现他们的生产目标提供最佳支持，因此，星德科英国分公司引进倍福的自动化技术，以扩展其模块化包装解决方案系列。其目标是开发一种能够灵活集成到任何生产线中的小体积食品装盒机。
星德科是全球领先的加工和包装技术提供商，主要为制药和食品行业提供解决方案。公司最近为其新设计的后端装盒机（入门级设备）配备了 AMP8000 分布式伺服驱动器，取代机械驱动技术。据星德科电气和软件工程经理 Pete Hyde 称，这是实现稳定工艺的重要前提：“改用伺服技术后，我们可以优化不同驱动组件的同步，确保产品可重复放置。由此带来的灵活性和可靠性是我们设备成功的关键。”
据星德科介绍，不断变化的客户和经济需求意味着在食品生产过程中，每个环节都很难实现一致性和灵活性的平衡。他们认为，从成分不断变化的配方到供应链的要求和限制，灵活性是食品加工中最重要的部分。包装是其中的一个关键环节，尤其是当包装设备需要在密封前将食品放入包装中时：公差变动量极小，因此必须对设备进行优化，以方便产品处理，并能够灵活实现各种功能，从而节省宝贵的生产时间。尽管装盒解决方案的主要组件通常采用模块化设计，但传统设备会需要使用大量线缆。这些线缆还与控制柜相连，不仅大大增加了设备的占地面积，而且还降低了生产设施的灵活性。
紧密合作，实现无控制柜驱动技术
为了使新型纸盒成型机 Basic End-Load Cartoner（BEC）能够最佳满足这些需求，星德科充分利用了倍福在无控制柜自动化和驱动技术领域全面的专业知识。但是，星德科和倍福之间的成功合作可以追溯到共同开发这款模块化设备之前。这两家公司是全球性的技术合作伙伴，并且倍福与英国的 Kliklok（星德科集团旗下公司）也有着密切合作。例如，Kliklok ACE 集成式飞机盒装盒机还采用了包括 AMP8000 分布式伺服驱动器在内的一些倍福最新技术进行了 Beta 测试。对此，Pete Hyde 解释道：“由于星德科在对组件进行了 Beta 测试后，因此需要进行一些更改，以便不断改进。显然，经过我们的测试证明，它是根据我们的需求进行开发和设计的。作为 Beta 测试人员，我们知道我们在测试过程中会遇到很多挑战。当我们遇到问题时，我们会联系倍福德国和英国团队。我们定期在倍福两地开会，倍福团队按照我们的要求进行了修改，并迅速进行了更新。”
测试结果和来自 ACE 最终用户的反馈都很好地说明了双方合作的成功，这也是星德科与倍福从零开始共同开发 BEC 设备的原因。该设备是一台装盒机，可将需要包装的产品从多个进料机构装入纸盒，然后将纸盒封口并粘合。BEC 与同类系统的不同之处在于，该设备不
需要控制柜，因此显著简化了布线工作。此外，它还是一种即插即用型解决方案，适用于食品加工商的生产流程。
BEC 装盒机配备了 AMP8000 系统，可将伺服驱动器从传统的控制柜移到设备上。AMP8000 分布式伺服驱动系统由成熟的 AM8000 伺服电机、高效率的伺服驱动器和采用冷关断技术的电力电子器件组合而成，可将功耗限制在极低水平，并显著减少电子元器件所需的安装空间。同时，电机尺寸几乎保持不变，因此不需要更大的传动系统，与没有集成电力电子器件的同类伺服电机/驱动器组合相比，可获得大致相同的性能数据。
EtherCAT 和 TwinCAT 助力提升灵活性
EtherCAT P 单电缆解决方案将通信和动力系统整合在一根电缆中，是实现 AMP8000 分布式伺服驱动系统布线的通用基础。除了连接简单之外，BEC 装盒机还从 EtherCAT 通信的优势中全面获益，Pete Hyde 解释道：“EtherCAT 的周期时间小于 100 µs，采用 XFC 极速控制技术和分布式时钟，实现了同步实时数据，因此符合现代设备架构的工业物联网（IIoT）战略。EtherCAT 还能够实现灵活的拓扑结构和简单的线型或树型拓扑结构，无需昂贵的基础组件。因此，EtherCAT 具有性能出色、经济高效的特点，可与高动态的伺服驱动器结合使用，并且易于配置。”
星德科的 BEC 装盒机中还使用了倍福的 TwinCAT 3 自动化软件。-Pete Hyde 补充道：“结合 EtherCAT，它提供了实现工业 4.0 方案和 IIoT 连接所需的基本技术和工具，这一切都通过基于 PC 的控制平台实现。”TwinCAT 以同步于机器的周期在本地、服务器或者云端保存
BEC 过程数据。TwinCAT IoT 功能支持通用的云通信协议，便于将数据传输到智能设备上进行实时监控和维护。该软件配置快速、简单，它能够与一台用作物联网控制器的倍福工业 PC 配套使用，在BEC 装盒机的所有组件之间建立无缝连接。
“倍福英国分公司的团队会定期访问我们，帮助开发应用程序和调试。”Pete Hyde 说道，“我们还与倍福德国团队定期开会商议。倍福应用工程师 Jon Hampshire 在调试期间为我们现场提供技术支持，如果我们遇到难题，Jon 会在短时间内组织与倍福德国团队的会议，从而让倍福的众多专家能够参与到调试过程中。”
优化措施挖掘未来潜力
Pete Hyde 提到了另一个优化方面：“新设备的开发使得星德科能够将组件与我们产品系列中的其它设备相匹配，简化了我们的库存供应和供应链流程。对于最终用户来说，BEC 使用电子元件和接口更少，简化了维护工作和设备设计，更易于集成。BEC 基于 OMAC PackML 标准，因此它可以很轻松地集成到客户的生产线中，并可通过其网络进行通信，传输 PackML 详情、效率报表和智能设备数据。此外，它还增加了很多传感器，用于检测机械部件的振动和温度，并在 HMI 上显示检测结果。为了维护方便，所有设备部件都通过全景 3D 模型在 HMI 上显示，最终用户可以通过显示的趋势曲线实时了解 BEC 的运行情况。”他继续说道：“例如，HMI 上可以显示设备中轴承的温度和振动水平趋势。从中我们能看出轴承是否有故障风险，或者链条张力是否过松或过紧。”
倍福英国分公司业务开发经理 Bradley McEwan 在谈及 BEC 装盒机的共同开发时说道：“我们共同开发控制技术和软件时采用的方式确保了高度的模块化设计；新的布线方式和分布式驱动技术使得设备现在是完全模块化的，可以根据任何生产线需求进行调整。另外，通过临时重新定位设备模块，最终用户可以轻松检查哪种配置效果最好。”这种模块化设计还便于建立规模较小的生产线，例如用于测试新产品的批次。这样就可以展示如何扩大生产规模，并更准确地确定预计的上市时间。新的 BEC 设备还将扩展为中端和高端产品系列，为食品制造企业提供更高的灵活性和更多的模块化方案。