為確保網購商品能夠完好無損地送達消費者手中，在運輸過程中，必須保護包裹免受損壞。總部位于威斯康星州阿普爾頓市的 CMD 公司專為快節奏的電商行業研發出一套智能快遞袋生產系統。該系統采用倍福控制技術，無縫集成生產線上的所有工站：無論是間歇式還是連續式運行模式，最終形成高度優化的工作流程。
CMD 公司深知柔性自動化與結果可復現性對于包裝行業的重要性。為此，這家原始設備制造商持續探索創新技術，并將這些技術應用于高度定制化的塑料轉化解決方案賦中，以精準滿足行業需求，CMD 這一企業名稱正是“Custom Machinery Design（定制化機械設備設計）”的精準詮釋，生動體現了其核心的定制化理念。
公司最近開始為一家電子商務領域的合同制造商設計一款新型快遞袋包裝機。CMD 間歇運動產品部產品線經理 Scott Fuller 表示，高吞吐量和直觀操作界面是其包裝機設計的核心訴求。“這款新型包裝機速度更快，自動化程度更高，解決了我們終端客戶的痛點問題。”Fuller 說道。終端客戶將為線上零售商定制生產電商商品運輸用塑料袋。客戶的另一個需求是：可適配自動化產品裝載的包裝袋。
01
新一代自動化解決方案
在全新優化的薄膜轉換工藝中，1400-GEC 機器展開兩卷薄膜，并在這兩卷薄膜上進行套印，并采用連續縱向熱封。然后，薄膜卷將通過一系列橫向沖壓成型和熱封工序，根據訂單需求將材料切割成 1 至 5 條獨立的包裝袋通道，并添加易撕口設計以方便分離。在將成品包裝袋裝箱前，系統會根據客戶指定的使用規范，執行視覺檢測程序：在包裝袋內注入空氣，并測量其形狀輪廓。
圖片
這臺機器采用了全新的自動化工藝。它從連續運動切換為間歇運動，然后在出料階段又回復為連續運動，且能夠在每個轉換階段同步處理不同的工藝任務。這使它完全不同于我們以往設計的任何機型。”
—— Scott Fuller
要實時支持所有這些功能，需要配置具備強大運算能力的控制系統。此外，開發團隊還面臨著項目周期極為緊張的挑戰。必須在保證項目如期交付的同時，確保最終方案能夠順暢運行，并具有可靠的品質保障。
02
功能強大的編程工具
TwinCAT 自動化軟件 是一個端到端的開發環境和 Runtime 平臺，實現了從 PLC、運動控制到集成式安全以及物聯網功能的全面整合。在開發新型操作界面時，TwinCAT HMI 使 CMD 能夠利用 HTML5、JavaScript 和 CSS 等現代網頁設計標準進行編程。由此生成的響應式界面通過更加直觀的 HMI 設計提升了用戶體驗。
在基于 TwinCAT 進行設備控制編程的過程中，CMD 與倍福特別項目組 (SPT) 的軟件專家們展開了密切合作，并從中獲得了顯著的技術優勢。SPT 框架構建 ISA-TR88 和 PackML 等行業標準以及 TwinCAT 中的相關功能庫基礎之上。該技術有效簡化了生產線中各個設備之間的通信編程工作。對開發人員而言，其優勢在于他們不需要為每個新項目重復造輪子，既能重復使用現有的代碼，又可快速響應新需求進行定制化調整。
03
產線效能全面躍升
CX2033 嵌入式控制器是整條生產線配備的唯一設備控制器。雙核 AMD Ryzen™ 處理器為倍福 DIN 導軌安裝式控制器提供了強大的算力支撐，并為未來的升級和擴展預留了空間。“在資源受限的系統中運行時，HMI 會出現明顯的觸控延遲現象。通過將 HMI 服務器部署在提供豐富計算資源的 CX2033 上，我們成功實現了觸控面板的極速響應操作。”CMD 公司軟件工程師 Adam Benson 解釋道。
EtherCAT 耦合器 EK1914 通過其數字量標準接口和安全 I/O，實現了整條產線的通信集成。除了用于標準信號的 EtherCAT 端子模塊外，各站點的 I/O 網段還集成了 TwinSAFE 安全端子模塊。這使得 CMD 能夠便捷地為生產線中各個設備配置安全功能，例如為每個工具單獨配置急停按鈕。
在 CMD 公司高動態運動控制應用中，EtherCAT 憑借其出色的同步性能，進一步釋放了倍福驅動解決方案的性能潛力。該設備配備了 AX8000 多軸伺服系統和 AM8000 伺服電機，實現十四軸聯動控制。“AX8000 驅動器在輸出功率與超緊湊設計之間實現了平衡。”CMD 電氣工程師 Jason Plutz 說道。“通過采用集成式安全扭矩關斷功能，我們成功省去了兩個大體積的接觸器，顯著節省了面板空間。”
CMD 公司采用 TwinCAT 3 軟件平臺中的凸輪運動控制功能控制快遞袋包裝機上的兩個軸。原先安裝在間歇運動段的開袋器通過凸輪功能被重新定位到下游，效率得到了顯著提升。通過薄膜卷連續成型工藝的外推法，開袋器可以采用精密凸輪機構實現動作時序的精準匹配，確保在最佳時刻完成目標運動。
為未來做好充分準備
通過采用倍福的軟件框架，CMD 公司將代碼復用率提升至 90%。采用 TwinCAT HMI 后，團隊成功開發出了具有卓越定制化能力、更直觀的操作界面。“新版操作界面與我們原有的 HMI 界面布局相似，但設計更加簡潔、更加人性化。”軟件工程師 Adam Benson 說道。
通過 EtherCAT 通信的 CX2033 嵌入式控制器用于控制整臺設備，顯著加快了 CMD 的設備生產節拍。“所有環節都能保持統一的高速掃描，這是一項巨大優勢。不同速度的工序站點之間完全不需要擔心通信問題，因為整個系統采用的是全局同步更新機制。”Jason Plutz 解釋道。這使得 CMD 團隊成功實現了每分鐘處理 200 英尺（約 60 米）塑料薄膜的目標吞吐量。這意味著每條產線每分鐘可產出 100 個包裝袋，最終實現了每分鐘 300 至 500 個包裝袋的驚人總產量。
展望未來，CMD 團隊計劃升級至搭載四核 AMD Ryzen™ 處理器的 CX2043，以獲得更強大的設備控制性能。倍福擁有豐富的工業 PC 產品線，具有高可擴展性，支持在不重新設計的情況下實現性能調整。
關于德國倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注于自動化新技術的德資企業，創立于 1980 年，總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術的驅動者，倍福定義了自動化領域的許多標準，是國際標準的制定者和推動者。公司所生產的工業 PC、現場總線模塊、驅動產品和 TwinCAT 自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控制系統，可為各個工控領域提供開放式自動化系統和完整的解決方案。經過 40 年的發展和努力，倍福已在世界各地設立 30 多家分支機構，加上全球的合作伙伴，業務遍及 70 多個國家和地區。
倍福于 1997 年進入中國市場，中國區總部落戶于上海市北高新產業園區，現有員工 300 人，辦事處遍及國內 30 座大中城市。創新產品和解決方案廣泛應用于風力發電、半導體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機械、印刷機械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業以太網于 2014 年成為中國國家推薦性標準，并已入編工信部的《國家智能制造標準體系建設指南》。作為一家技術驅動型公司，倍福一直注重在技術上尋求突破創新，在業內享有“創新引擎”的美譽。倍福基于 PC 的控制技術具有良好的開放性，它支持所有主流的工業通信協議，將 IT 技術、互聯網和自動化技術完美融合在一起，為實現工業 4.0 和智能制造奠定了堅實的技術基礎。
更多新聞請瀏覽： https://www.beckhoff.com.cn