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倍福的控制技术适合实现整个工艺链的自动化
目前我国食品装备大部分以单机控制为主,应用PLC和工控机、DCS及现场总线技术的不到设备总数的10%。食品和包装生产线以机械传动为主,控制驱动技术的综合应用水平低。在自动化技术方面,我国的食品机械工业与国外发达国家的差距较为明显。驱动控制、检测传感、网络控制与遥操作技术、信息处理技术等应用得少。
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德国倍福自动化有限公司 行业销售工程师 陈翀宇


控制网:贵公司所应用在食品饮料行业的产品有哪几类?分别用在哪部分工艺上?

    陈翀宇:Beckhoff基于PC和EtherCAT的控制技术非常适合于实现整个工艺链的自动化,无论是单个包装设备还是完整的包装生产线,从填充、成型、封口到贴标、集装、二次包装和堆垛。针对包装设备领域,Beckhoff可提供各种高性能工业PC(配备有专为工业应用领域设计的主板)、紧凑型嵌入式控制器、种类丰富的 I/O 模块、伺服驱动产品、经济高效的步进电机模块、高速EtherCAT现场总线、TwinCAT PLC和运动控制软件以及用作操作/显示单元的控制面板。通过这些集成的模块化产品,可为任何一台包装机配置一个柔性化的控制解决方案,以满足各类应用在运算能力、复杂性及成本方面的要求。越来越多的功能,如:运动控制、状态监测、机器人技术等,都被集成到软件中,通过PC来控制,从而使得控制结构愈加“精益”。同时,硬件构造也日益紧凑,既节省了控制柜空间,又缩小了设备的实际占地面积。然而,PC控制技术的优势远不止于此:例如控制器集成了状态监测功能后,不仅改善了诊断功能,而且简化了故障处理过程,使设备效率得以优化。

    基于 PC 的控制技术在硬件和软件接口方面都具有良好的通用性和开放性,方便设备制造商们不断对他们的系统进行调整,以迎合客户多样化和多变的需求,而无需再花费高额的实施成本和人力成本。TwinCAT软件集成了PLC和运动控制功能,可以实时、高效地控制包装机的各个工艺步骤。TwinCAT PLC的编程语言符合IEC 61131-3标准,可为不同的包装任务(如凸轮盘、多轴同步和插补运动)提供种类繁多的软件模块。诸如 TwinCAT CAM Design Editor和TwinCAT Scope等高性能软件工具,支持系统设计和调试工作。PLC程序库中的运动控制功能块基于PLCopen运动控制和OMAC PackSoft 标准,大大简化了编程工作。开放式通讯接口可集成到现有的可视化和控制系统中。根据自动化组件的不同要求,可通过Windows操作系统在同一硬件上安装更多的软件组件(包括TwinCAT)。

    超高速过程通讯的基础是EtherCAT工业以太网系统,它非常适用于包装机械。控制器与I/O信号之间的高速通讯,无需特殊硬件,为机械制造商提供超乎想象的可能性:多轴运动控制通过EtherCAT分布式时钟进行同步,可精确到纳秒。

    采用Beckhoff的XFC技术(极速控制技术),任何一个程序员都可通过标准组件轻松创建用于包装机械的超高速、高精度控制解决方案。例如通过分布式时钟功能可以实现高精度的色标控制。可以通过EtherCAT时间戳端子模块使得高速触摸式探头的输入仅需1μs。

控制网:贵公司在食品饮料行业的市场核心竞争力是什么?

    陈翀宇:倍福基于PC的控制技术可以通过高性能PC将所有重要的控制功能集成到一个中央平台上,包括:PLC、运动控制、机器人技术、测量技术以及状态监测。并且由于倍福开放式的控制系统,使其能够和其他设备集成。与竞争对手相比,在提高设备的生产能力、加工精度,减少维修以及降低能耗等方面做得更加突出。

控制网:您认为食品饮料行业用户的主要需求是什么?贵公司如何来满足他们的需求?

    陈翀宇:现在的工厂需要很多工程师负责过程控制、包装、环境条件,因为每个环节的程序都不一样,这样就需要很多工程师才能保证整个系统的正常运行。如果采用倍福基于PC的自动化技术,整个工厂只有一个系统,只需一个工程师就能解决所有问题。倍福为客户提供定制化的解决方案,倍福的设备是开放式的,能够和其他设备集成。和竞争对手相比,倍福公司在提高设备的生产能力以及产品质量,减少生产过程、设备准备阶段产生的浪费,降低维修以及能耗成本等方面做得更加突出。

    倍福的“自动化新技术”理念代表通用型、开放式的控制和自动化解决方案,倍福公司为食品领域各个应用场合提供基于PC控制技术的自动化解决方案,包括工业PC、I/O、现场总线组件以及驱动技术和TwinCAT自动化软件。倍福公司提供的完整的、可升级的模块化系统可实现在计算性能、复杂任务处理以及成本控制等方面的优化。

控制网:食品安全已经成为整个社会甚至全世界颇为关注的问题,贵公司的产品能为此提供哪些帮助?

    陈翀宇:食品和饮料行业是比较特殊的行业,相关的国际标准和国家标准非常严格,对卫生的要求很高,设备和车间每天都要清洗。倍福公司非常重视食品和饮料行业,专门为食品行业开发的相应的产品和解决方案。比如不锈钢控制面板以及面板型PC,不锈钢面板外壳采用无缝和齐平安装设计,可以防止灰尘进入,外壳轮廓采用圆角设计,液体能够自然流下,还能防止污染物堆积。不锈钢面板和触摸屏能耐清洗剂和消毒剂,完全达到了食品饮料行业严格的卫生要求及洁净室规范。倍福最新推出的AM8800系列防水电机采用的也是不锈钢设计,防护等级达到了IP67标准,最高甚至还可达到IP69K,能够应用于极端恶劣或腐蚀环境中,不锈钢外壳极为坚固,不容易受到划痕和机械损伤,AM8800电机甚至适合用食品工业中用到的高压清洗机进行清洗。

控制网:食品饮料行业在自动化技术的应用上还有哪些不足?自动化技术在中国食品饮料行业的应用与国外相比存在哪些差距?未来会呈现怎样的发展趋势?

    陈翀宇:目前我国食品装备大部分以单机控制为主,应用PLC和工控机、DCS及现场总线技术的不到设备总数的10%。食品和包装生产线以机械传动为主,控制驱动技术的综合应用水平低。在自动化技术方面,我国的食品机械工业与国外发达国家的差距较为明显。驱动控制、检测传感、网络控制与遥操作技术、信息处理技术等应用得少。
总的来说,食品装备自动化技术将会呈现出以下发展趋势:

    (1)高速高精度伺服驱动技术的应用不断深入。随着高效、节能、环保、降噪的要求日益提高,高速度高精度伺服驱动技术、多轴同步控制技术、全数字交流伺服驱动、直线伺服驱动和集成化、智能化、网络化伺服驱动技术得以深入应用。

    (2)传感检测技术的应用范围进一步扩大。不仅用于生产线工序中的位置、温度、杂质等的检测,而且扩展到食品品质、质量等级、保质期的检测,机器视觉、射频扫描仪等新型传感器及检测技术不断出现和应用,推动食品装备自动化、智能化的进一步发展。

    (3)食品工业机器人技术的应用已势不可挡。随着成本压力的增大,食品安全卫生要求的提高,以及要求更高的精准性,食品工业对应用机器人技术的态度已发生转变。

    (4)现场总线、网络控制、远程监控、物联网技术的应用发展迅速。国内大型食品加工企业应用现场总线技术已比较普遍,物流自动化技术的发展已成大势所趋(啤酒、饮料灌装),在线监测和网络远程诊断和维护系统正在发展,使得控制更为精准,卫生更有保证,与ERP系统的集成更为便利。随着食品安全问题日益引起重视,保障食品安全的食品信息采集系统中开始应用物联网技术,使得食品安全信息更直观、透明。

    (5)机电一体化、集成化、智能化、网络化、柔性化、高效节能已成为食品加工与包装机械的未来发展主流。
 

 

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