基于 PC 和 EtherCAT 的控制技術(shù)助力提升包裝機械的靈活性，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

電子商務(wù)營銷模式已經(jīng)被越來越多的人所接受，取得了巨大的成功。同時，消費者也越來越關(guān)注環(huán)境保護以及可持續(xù)發(fā)展，企業(yè)必須避免商品過度包裝造成不必要的材料浪費。為了應(yīng)對這些趨勢，總部位于荷蘭德拉赫特的 Quadient 公司開發(fā)了一款全新的包裝設(shè)備，用于靈活、經(jīng)濟、可持續(xù)地生產(chǎn)定制瓦楞紙板包裝。這個包裝系統(tǒng)采用了倍福基于 PC 的控制技術(shù)、EtherCAT 通信縱向和驅(qū)動技術(shù)。

Quadient 公司 2012/2013 年就開發(fā)了新的 CVP Impack 包裝設(shè)備，Quadient 公司項目經(jīng)理 Cornelis Kooistra 解釋說道：“當(dāng)時我們的一位經(jīng)理對產(chǎn)品幾乎總是被裝在過大的瓦楞紙箱中感到不滿意，因此萌生了開發(fā)這套新設(shè)備的想法。特別是，網(wǎng)店發(fā)出的包裝平均含有 50% 以上的緩沖物。”出現(xiàn)這種情況的原因是，發(fā)貨時間非常緊張，同時缺乏合適以及足夠靈活的包裝解決方案。這樣不僅會浪費大量的紙板材料，還會產(chǎn)生不必要的運輸工作量，造成一系列不良后果，比如會增加能耗和二氧化碳排放量，以及增加間接費用，帶來額外成本。“我們開發(fā)的 CVP Impack 包裝設(shè)備可以消除所有這些缺點。這款包裝設(shè)備能夠生產(chǎn)在所有三個維度上都經(jīng)過優(yōu)化的紙板箱。歐洲和北美的很多電子商務(wù)公司現(xiàn)在都在使用 CVP 全自動包裝系統(tǒng)，使用它高效地自動打包到智能、尺寸合適的包裹中。”Cornelis Kooistra 總結(jié)道。

Quadient 公司的項目經(jīng)理 Cornelis Kooistra 認為，性能強大的 EtherCAT 通信系統(tǒng)可以顯著提升包裝機械的競爭優(yōu)勢

降本增效及可持續(xù)發(fā)展

Quadient 的自動化包裝系統(tǒng)利用 3D 掃描技術(shù)，可以在短短幾秒內(nèi)精確得出每個訂單的尺寸、構(gòu)造、重量以及標簽等數(shù)據(jù) — 無論一個訂單里是一件物品還是多件物品。此外，紙箱的設(shè)計總是與具體的產(chǎn)品完全匹配，可以減少 50% 的運輸空間。據(jù) Cornelis Kooistra 解釋，對于相同的產(chǎn)品，這個系統(tǒng)可以減少 30% 的紙板使用量。此外，這種方法也可以消除包裝盒中的空隙，從而消除對填充材料的需求。由于包裝過程留下來的只有切成小塊的紙板，它們可以被回收并加工成新的紙板，因此不會產(chǎn)生廢品。

關(guān)于包裝設(shè)備設(shè)計，Cornelis Kooistra 解釋說道：“機電一體化元件是包裝生產(chǎn)過程中的重要組成部分，確保精確地放卷、定位和切割瓦楞紙板箱卷。這個過程使用了約 150 個 I/O，用于連接傳感器、防護門、照明系統(tǒng)和閥門等。此外，還有 16 臺直流電機，23 臺同步交流電機，6 臺輥筒電機和 3 條輸送帶。另一個重要組成部分是用于設(shè)備操作和維護的 HMI 模塊。此外，該設(shè)備還配備了一臺工業(yè) PC，用于與客戶的倉庫管理和 ERP 系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通信。”

條形碼掃描儀用于讀取新的包裝訂單。3D 掃描儀用于測量待包裝的產(chǎn)品并生成整個產(chǎn)品表面的圖像，記錄相應(yīng)的重量，并將數(shù)據(jù)記錄在標簽上。隨后由雙排標簽打印機精確定位這個標簽。可以選擇使用一個機器人模塊將發(fā)票放入包裝內(nèi)。這一過程總共使用了八臺相機進行監(jiān)測。

配備 AX8000 多軸伺服驅(qū)動系統(tǒng)的控制柜（右），EtherCAT 和 TwinSAFE 端子模塊（左下）以及防護等級為 IP67 的 EPP1322-001 EtherCAT P 拓撲擴展模塊（中下）

通過基于 PC 和 EtherCAT 控制技術(shù)實現(xiàn)現(xiàn)代化改造

Cornelis Kooistra 介紹了他們目前采用的控制和驅(qū)動技術(shù)：“2019 年底，我們首次在 CVP Impack 包裝系統(tǒng)中配備了倍福技術(shù)。AX8000 多軸伺服系統(tǒng)對我們來說是一款特別重要的產(chǎn)品，因為它支持 AM8000 伺服電機所采用的高效的單電纜技術(shù)（OCT）。我們使用一臺裝有我們所熟悉的 TwinCAT 3 自動化軟件的 CX2020 嵌入式控制器來控制包裝系統(tǒng)。此外，TwinSAFE I/O 用于確保系統(tǒng)安全。”

據(jù) Cornelis Kooistra 介紹，通信系統(tǒng)是包裝系統(tǒng)的基礎(chǔ)：“EtherCAT 在實現(xiàn)包裝過程的高精度和可預(yù)測性方面發(fā)揮了重要作用，可以精確記錄所有的動作和步驟，我們的包裝系統(tǒng)實際上產(chǎn)生了‘大數(shù)據(jù)’，然后可以 通過互聯(lián)網(wǎng)存儲在服務(wù)器上并進行處理。我們以及我們的客戶都可以訪問這些數(shù)據(jù)，例如，我們可以將這些數(shù)據(jù)用于預(yù)測性維護、事故分析或設(shè)備優(yōu)化等。EtherCAT 讓我們能夠?qū)崟r控制系統(tǒng)，同時還能快速、無縫地跟蹤設(shè)備數(shù)據(jù)，我們將這些數(shù)據(jù)提供給公司內(nèi)部以及外部分析人員。”

Cornelis Kooistra 認為，EtherCAT 的另一個優(yōu)勢是，它是自動化領(lǐng)域成熟的全球通信標準，因此，來自不同廠商的 EtherCAT 設(shè)備的種類也很多：“這對 OEM 廠商來說非常有利。再加上基于 PC 的控制技術(shù)采用典型的開放式系統(tǒng)設(shè)計，我們能夠使用用新的、甚至是公司外部提供的模塊擴展我們自己的軟件模塊，并輕松地重復(fù)使用現(xiàn)有的模塊。”

新一代自動化包裝

2020 年初，Quadient 公司推出了其新一代自動化包裝系統(tǒng)：CVP Everest 是 CVP Impack 包裝設(shè)備的升級版，擁有更強的吞吐能力，可以更好地滿足現(xiàn)代電子商務(wù)履行中心的需求。CVP Everest 每小時最多能完成 1100 個快遞的打包，是市場上能夠全自動包裝合適尺寸包裹的速度最快的自動化包裝解決方案。這套包裝系統(tǒng)與 CVP Impack 一樣，可以自動根據(jù)單件和多件訂單進行打包，而無需額外的設(shè)備或操作人員，幫助企業(yè)節(jié)省寶貴的時間和金錢。