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2020年5月19日

重新设计的定制生产设备和机器人技术的无缝集成使生产效率提高了 25%

基于 PC 的控制技术助力提升无菌采样袋生产的灵活性

加拿大制造商 Labplas 专门为客户生产各种尺寸的无菌采样袋及采样工具,并自主研发生产设备。Labplas 公司采用基于 PC 的控制技术对其生产线重新进行了设计,提高生产效率,同时还整合了取放机器人,取代人工将采样工具插入采样袋。

Labplas 自 1987 年成立以来,发展势头十分迅猛。Labplas 公司总部位于魁北克省 Sainte-Julie,公司生产的无菌采样袋、成套采样工具和环保型生物降解袋主要应用在食品、农业、环境、兽医和制药等行业。无菌采样袋制作商必须注意严格把控产品质量,严格遵守流程标准。在实验室进行测试时,无菌采样袋主要用于装入采样棉签、食品样本、药品或有机物等,保护这些物品不会受到污染。

Labplas 公司的独特卖点是他们能够满足客户的个性化需求,自主设计、制造和实施领先的制造解决方案。Labplas 凭借其个性化定制的机器生产线,可以为客户定制生产各种材质和尺寸(宽度范围 3...33 英寸)的采样袋,而且生产时几乎无需转换。“我们认为,我们拥有全球最好的技术平台之一,我们通过自动化技术不断改善系统性能,在提高产能同时保持我们的生产灵活性。” Labplas 公司总经理 Benoit Brouillette 说道。

模块化控制技术助力提升生产灵活性

Labplas 公司最近重新设计了几条 MM 系列生产线,额外配备了机器人技术和 GigE 相机,以提高产能、重复精度和品质保证。对于 Labplas 来说,设备升级的关键是仔细考虑控制平台以及组件层,以便它们保持足够的多样化性,以生产定制产品。

Labplas 公司希望升级其装配技术,用机械臂代替人工完成采样袋吹灌封工艺并插入棉签、布、取样勺或取样剪刀等采样工具。为了实现生产线的设计升级,Labplas 公司仔细考虑了几种不同的吹灌封协作关系,设计出了一种新的方法,将设备与六轴 Delta 机器人结合起来。

所有组件都需要在没有跨多个供应商通信的问题前提下实时协作,同时采集数据,用于报告和流程改进。重新设计不仅可以提升产能,而且还让操作人员及维修人员能够更容易地从一条生产线移到另一条生产线。由于之前供应商的传统 PLC 无法支持机器人技术等要求,Labplas 选择倍福作为他们新的自动化合作伙伴。在项目实施期间,Labplas 研发部经理 Christian Fontaine 以及他的团队在倍福区域销售经理 Ted Sarazin 的指导下,与倍福加拿大分公司的应用和支持工程师携手合作。

强大的驱动技术助力提高生产效率

倍福的运动控制硬件产品和 TwinCAT 3 自动化软件对设备的重新设计带来很大益处。Labplas 目前在其 15 条生产线上都采用了机器人,取放机器人和其它运动轴都配备了由 AX5000 EtherCAT 伺服驱动器控制的 AM8000 伺服电机,用于实现高动态应用。它们采用了将动力和反馈系统整合在一根标准电缆中的单电缆技术(OCT)连接驱动器。Labplas 还选择了内置安全扭矩关断(STO)和安全停止 1(SS1)的 TwinSAFE 驱动安全板卡。

“通过 TwinCAT 运动学变换功能库,集成的动态预控制确保运动在高加速度和高速情况下仍能够保持高精度。最重要的是,性能强大的 TwinCAT 套件不仅可以控制 Codian 机器人,还可以实时控制整条生产线。”Sarazin 说道。

可针对所有需求进行扩展的工业级硬件

工程师和操作人员通过 CP29xx 控制面板与 MM 系列设备进行互动,这些控制面板通过 CP-Link 4(单电缆显示器连接)与安装在 DIN 导轨上的 CX2030 嵌入式控制器相连接。这款性能强大的基于 PC 的控制器搭载双核 Intel® Core™ i7 处理器,用作生产线的主设备控制器。“例如,在 MM9 迭代中,小型嵌入式控制器必须具备驱动带七根运动轴的复杂设备以及一个五轴和两个三轴 Delta 机器人所需的处理能力,并且仍然还有足够的 CPU 带宽可用于质量监测和可能使用的自我修复软件。”Fontaine 说道。倍福控制器还能够方便地安装 Windows 环境下运行的第三方软件,并提供充足的处理能力,包括 Labplas 正在实施的用于质量控制的定制化 AI 解决方案。

倍福提供的节省空间的 16 通道高密度 EtherCAT 端子模块可以连接传感器、阀门、终端卡、固态继电器(SSR)及机器上的其它设备。

提高生产效率和灵活性

通过实施基于 PC 的开放式控制解决方案,升级后的每条生产线都在一年内实现了投资回报。Labplas 提升了其设备的灵活性,以更少的转换次数生产更多种类的规格尺寸。此外,公司还启用了加强质量控制的流程,并使用机器人技术高速、高质量地完成所有工艺流程。

Labplas 的质量控制和产能双双得到提高,重新设计的设备的平均生产率更是提高了 25%。