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 © Quadient
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2021年9月28日

适度包装促进社会环境可持续发展

基于 PC 和 EtherCAT 的控制技术助力提升包装机械的灵活性,实现可持续发展

电子商务营销模式已经被越来越多的人所接受,取得了巨大的成功。同时,消费者也越来越关注环境保护以及可持续发展,企业必须避免商品过度包装造成不必要的材料浪费。为了应对这些趋势,总部位于荷兰德拉赫特的 Quadient 公司开发了一款全新的包装设备,用于灵活、经济、可持续地生产定制瓦楞纸板包装。这个包装系统采用了倍福基于 PC 的控制技术、EtherCAT 通信纵向和驱动技术。

Quadient 公司 2012/2013 年就开发了新的 CVP Impack 包装设备,Quadient 公司项目经理 Cornelis Kooistra 解释说道:“当时我们的一位经理对产品几乎总是被装在过大的瓦楞纸箱中感到不满意,因此萌生了开发这套新设备的想法。特别是,网店发出的包装平均含有 50% 以上的缓冲物。”出现这种情况的原因是,发货时间非常紧张,同时缺乏合适以及足够灵活的包装解决方案。这样不仅会浪费大量的纸板材料,还会产生不必要的运输工作量,造成一系列不良后果,比如会增加能耗和二氧化碳排放量,以及增加间接费用,带来额外成本。“我们开发的 CVP Impack 包装设备可以消除所有这些缺点。这款包装设备能够生产在所有三个维度上都经过优化的纸板箱。欧洲和北美的很多电子商务公司现在都在使用 CVP 全自动包装系统,使用它高效地自动打包到智能、尺寸合适的包裹中。”Cornelis Kooistra 总结道。

Quadient 公司的项目经理 Cornelis Kooistra 认为,性能强大的 EtherCAT 通信系统可以显著提升包装机械的竞争优势
Quadient 公司的项目经理 Cornelis Kooistra 认为,性能强大的 EtherCAT 通信系统可以显著提升包装机械的竞争优势

降本增效及可持续发展

Quadient 的自动化包装系统利用 3D 扫描技术,可以在短短几秒内精确得出每个订单的尺寸、构造、重量以及标签等数据 — 无论一个订单里是一件物品还是多件物品。此外,纸箱的设计总是与具体的产品完全匹配,可以减少 50% 的运输空间。据 Cornelis Kooistra 解释,对于相同的产品,这个系统可以减少 30% 的纸板使用量。此外,这种方法也可以消除包装盒中的空隙,从而消除对填充材料的需求。由于包装过程留下来的只有切成小块的纸板,它们可以被回收并加工成新的纸板,因此不会产生废品。

关于包装设备设计,Cornelis Kooistra 解释说道:“机电一体化元件是包装生产过程中的重要组成部分,确保精确地放卷、定位和切割瓦楞纸板箱卷。这个过程使用了约 150 个 I/O,用于连接传感器、防护门、照明系统和阀门等。此外,还有 16 台直流电机,23 台同步交流电机,6 台辊筒电机和 3 条输送带。另一个重要组成部分是用于设备操作和维护的 HMI 模块。此外,该设备还配备了一台工业 PC,用于与客户的仓库管理和 ERP 系统进行数据通信。”

条形码扫描仪用于读取新的包装订单。3D 扫描仪用于测量待包装的产品并生成整个产品表面的图像,记录相应的重量,并将数据记录在标签上。随后由双排标签打印机精确定位这个标签。可以选择使用一个机器人模块将发票放入包装内。这一过程总共使用了八台相机进行监测。

配备 AX8000 多轴伺服驱动系统的控制柜(右),EtherCAT 和 TwinSAFE 端子模块(左下)以及防护等级为 IP67 的 EPP1322-001 EtherCAT P 拓扑扩展模块(中下)
配备 AX8000 多轴伺服驱动系统的控制柜(右),EtherCAT 和 TwinSAFE 端子模块(左下)以及防护等级为 IP67 的 EPP1322-001 EtherCAT P 拓扑扩展模块(中下)

通过基于 PC EtherCAT 控制技术实现现代化改造

Cornelis Kooistra 介绍了他们目前采用的控制和驱动技术:“2019 年底,我们首次在 CVP Impack 包装系统中配备了倍福技术。AX8000 多轴伺服系统对我们来说是一款特别重要的产品,因为它支持 AM8000 伺服电机所采用的高效的单电缆技术(OCT)。我们使用一台装有我们所熟悉的 TwinCAT 3 自动化软件的 CX2020 嵌入式控制器来控制包装系统。此外,TwinSAFE I/O 用于确保系统安全。”

据 Cornelis Kooistra 介绍,通信系统是包装系统的基础:“EtherCAT 在实现包装过程的高精度和可预测性方面发挥了重要作用,可以精确记录所有的动作和步骤,我们的包装系统实际上产生了‘大数据’,然后可以 通过互联网存储在服务器上并进行处理。我们以及我们的客户都可以访问这些数据,例如,我们可以将这些数据用于预测性维护、事故分析或设备优化等。EtherCAT 让我们能够实时控制系统,同时还能快速、无缝地跟踪设备数据,我们将这些数据提供给公司内部以及外部分析人员。”

Cornelis Kooistra 认为,EtherCAT 的另一个优势是,它是自动化领域成熟的全球通信标准,因此,来自不同厂商的 EtherCAT 设备的种类也很多:“这对 OEM 厂商来说非常有利。再加上基于 PC 的控制技术采用典型的开放式系统设计,我们能够使用用新的、甚至是公司外部提供的模块扩展我们自己的软件模块,并轻松地重复使用现有的模块。”

新一代自动化包装

2020 年初,Quadient 公司推出了其新一代自动化包装系统:CVP Everest 是 CVP Impack 包装设备的升级版,拥有更强的吞吐能力,可以更好地满足现代电子商务履行中心的需求。CVP Everest 每小时最多能完成 1100 个快递的打包,是市场上能够全自动包装合适尺寸包裹的速度最快的自动化包装解决方案。这套包装系统与 CVP Impack 一样,可以自动根据单件和多件订单进行打包,而无需额外的设备或操作人员,帮助企业节省宝贵的时间和金钱。