工业电脑

基于PC的控制增强无菌采样袋生产

Labplas重新设计了定制生产机器,使用EtherCAT、机器人和人工智能进行质量控制,确保所有升级的投资回报率不超过一年,机器生产率提高15%至35%。

由詹姆斯•Figy 2月8日,2021年
礼貌:贝克霍夫

学习目标

  • Labplas通过使用基于pc的控制来升级他们的运营,以帮助更好地管理他们的运营。
  • 实施开放,基于PC的解决方案,帮助每一线在不到一年内实现投资回报(ROI)。
  • Lablas促进了所有采样袋尺寸的质量保证和吞吐量,实现了25%的平均生产力增益。

关注质量标准和生产的灵活性对无菌抽样行业至关重要。毕竟,采样袋必须携带所有尺寸的采样海绵,食品,药品或有机物,以便在实验室中进行测试,防止污染以确保消费者安全。

Labplas在其蒙特利尔地区的生产工厂设计、建造和实施最先进的技术。定制的机器生产线可以定制3到33英寸的产品。-各种材料类型的宽袋,很少更换,而不是只有标准尺寸的取样袋和套件。

“我们通过自动化不断改进我们的系统,以实现更高数量的产品的吞吐量,同时保持我们的敏捷性,”Lablas总经理Benoit Brouilleds表示。

Lablas的MM机器线依赖于许多自动化并控制来自Beckhoff的解决方案。礼貌:贝克霍夫

Lablas的MM机器线依赖于许多自动化并控制来自Beckhoff的解决方案。礼貌:贝克霍夫

该公司总部位于魁北克的圣朱莉,通过在大约55个国家的独立分销商网络,为食品、农业、环境、兽医和制药等行业的客户提供服务。产品包括无菌取样袋,检测棒套件,食品工业袋和环境友好型生物降解袋。该公司近年来增加了一个微生物实验室进行研究和开发,以确保产品质量和可靠的取样一致性,尽管其主要技术进步是自动化和控制。

MM生产线系列经历了许多迭代,从二十年前的第一台机器到今天公司的24条生产线。Labplas研发部门经理Christian Fontaine表示,在最近重新设计的几条MM生产线中,工程部安装了额外的机器人和GigE摄像机,以提高产量和可重复性,他们正在部署人工智能(AI),以更好地控制质量。Labplas在任何升级中的关键是仔细考虑控制平台到组件级别。

“为了保持多才多艺,可以生产定制产品,MM线必须维持高水平的复杂性。如果你不能相信你机器的每个部分,那么不可能信任最终结果,“Fontaine说。

Beckhoff的CX2030嵌入式pc提供最优的机器控制,而EtherCAT I/O模块在无菌取样袋生产过程中提供实时通信和数据采集。礼貌:贝克霍夫

Beckhoff的CX2030嵌入式pc提供最优的机器控制,而EtherCAT I/O模块在无菌取样袋生产过程中提供实时通信和数据采集。礼貌:贝克霍夫

抽样可靠,开放的技术

工程团队优先系统开放性,这是增加数据采集的必要条件,并实时地将第三方组件和软件集成。例如,LabPlas希望升级其装配技术以形成采样袋,并插入采样配件,如海绵,布,勺子或剪刀与机器人臂。以前,操作员手动插入海绵并放置在成品敞篷袋中的套件。为了实现MM线的设计升级,Lablas被认为是不同的形式填充密封伙伴关系,并设计了一种用六轴机器人将该设备集成的方式。

所有组件都需要实时工作,而无需跨供应商通信问题,同时收集和存储公司服务器或专用计算硬件的数据以进行报告和过程改进。

此外,MM重新设计将作为一个模型对未来改进工作来增加吞吐量和方便操作员和维修人员从一行移动到另一个,Brouillette说:“我们的目标是开发一个标准化的系统,自动化设备和机械将尽可能固定,即使我们有非常多才多艺的线与机器生产超过1000种不同的产品类型的能力。”

Beckhoff AX5000 EtherCAT伺服驱动器电源提供多MM机床上使用的高级机器人。礼貌:贝克霍夫

Beckhoff AX5000 EtherCAT伺服驱动器电源提供多MM机床上使用的高级机器人。礼貌:贝克霍夫

由于之前供应商的传统可编程逻辑控制器(plc)无法支持机器人的需求,更不用说人工智能了,Labplas从2015年开始寻找新的合作伙伴。工程团队确定基于pc的控制是最好的方法。

自动化和控制技术以及增值服务成为流程和机器的组成部分。

机器人和软件提升生产

新的机器设计包括多种基于pc的控制解决方案,运动控制硬件和通用自动化软件与运动学。Labplas使用的机器人跨越15条线,拾取和放置机器人和其他运动轴装有由EtherCAT伺服驱动器控制的伺服电机。高性能同步伺服电机为动态应用提供非常低的转子惯性和非常高的过载能力。它们连接到驱动器使用一根电缆设计,通过结合电力和反馈减少布线。伺服驱动器具有快速的控制算法,最小电流控制、速度控制和位置控制可达62.5 μs。方丹说:“伺服驱动必须为伺服电机提供难以置信的精度和加速度,尤其是delta机器人。

使用带有Codian拾取和放置机器人的TwinCAT运动学转换软件,以及其他升级,使取样的插入实现速度提高了6倍。礼貌:贝克霍夫

使用带有Codian拾取和放置机器人的TwinCAT运动学转换软件,以及其他升级,使取样的插入实现速度提高了6倍。礼貌:贝克霍夫

还使用了内置安全扭矩关闭(STO)和安全停止1 (SS1)功能的集成功能安全驱动卡,并可通过标准自动化软件编程添加安全I/O硬件。

除了安全,该自动化软件还可作为MM生产线PLC、运动控制等要求的通用软件平台。该软件的运动学转换补充使各种类型的机器人的设计和调试成为可能,包括delta的拾取和放置机器人。

“对于运动转换,即使在集成动态预防控制,即使在高速和加​​速度下,高精度运动也是可能的,”自动化软件套件可以实时控制机器人和机器线,说,TED Sarazin,Beckhoff Automation的区域销售经理。

使用带有Codian拾取和放置机器人的TwinCAT运动学转换软件,以及其他升级,使取样的插入实现速度提高了6倍。礼貌:贝克霍夫

使用带有Codian拾取和放置机器人的TwinCAT运动学转换软件,以及其他升级,使取样的插入实现速度提高了6倍。礼貌:贝克霍夫

Fontaine说:“该软件支持多种语言同时编程,包括从IEC 61131-3到C语言的面向对象扩展,所以我们可以为每个应用程序使用合适的语言。”免费试用机会有助于在购买前确定设计需求并降低风险。

在工业硬件领域外思考

为了提高灵活性和可重复性,MM生产线依赖于一些其他的控制解决方案。工程师和操作人员通过内置的宽屏面板与MM机器进行交互,宽屏面板提供的多点触控显示硬件的外侧面为IP65评级。单电缆设计将电源、USB 3.0信号和DVI信号结合在一起,用于距离pc机控制器100米以内的控制面板。

DIN导轨安装的嵌入式PC是高级MM线的主机控制器。这款基于PC的控制器采用了双核处理器,自动生产具有通用自动化软件的采样产品。

Beckhoff AM8000伺服驱动器为Codian机器人提供了出色的响应性。礼貌:贝克霍夫

Beckhoff AM8000伺服驱动器为Codian机器人提供了出色的响应性。礼貌:贝克霍夫

“这些工业级PC控制所有自动化设备,包括MM机床上的伺服驱动器,传感器等,”Fontaine说。例如,在MM9迭代中,小型嵌入式控制器必须提供驱动我们的复杂机器的七个运动轴以及一个五轴和两个三轴三角机器机器所需的处理能力,并且仍有可用的CPU带宽用于质量监测和潜在的自我修复软件。“

嵌入式pc还为运行在微软Windows环境中的第三方软件提供安装和处理能力。这包括用于质量控制的定制Laplas AI实现。

Brouillette表示:“我们正在布袋生产线上部署人工智能工具,主要是为了自动检测和处理产品缺陷,并通过电机、传感器和摄像头的数据监测设备状况,预测产品质量。”“如果没有强大的计算能力,这是不可能的。”

Beckhoff AM8000伺服驱动器为Codian机器人提供了出色的响应性。礼貌:贝克霍夫

Beckhoff AM8000伺服驱动器为Codian机器人提供了出色的响应性。礼貌:贝克霍夫

EtherCAT为MM机提供实时网络和I/O解决方案,进一步提高了系统的开放性。Fontaine解释说,din - railen安装的I/O终端连接到嵌入式pc,并被分配到与MM机器上的传感器、阀门、终端卡、固态继电器(SSRs)和其他设备连接:

“通过一个以太网电缆,EtherCAT协议允许我们以比控制器周期时间更高的速度在组件之间传输信息,包括安全功能,”他说。

不封印未来的生产力,灵活性

通过实施开放的、基于pc的解决方案,每一个升级的Labplas生产线都在不到一年的时间内实现了投资回报率(ROI)。他们还增加了MM机器的灵活性,以生产更多的尺寸,更少的转换,并使人工智能和机器人的使用,以最快的质量完成流程。

MM机器升级导致Beckhoff地区销售经理Ted Sarazin和Lablas团队之间的协作:(从左侧)研发部门经理Christian Fontaine,Project Manager Chafik Echehab,自动化项目经理Christian Roy和自动化项目经理Guillaume Faucher。礼貌:贝克霍夫

MM机器升级导致Beckhoff地区销售经理Ted Sarazin和Lablas团队之间的协作:(从左侧)研发部门经理Christian Fontaine,Project Manager Chafik Echehab,自动化项目经理Christian Roy和自动化项目经理Guillaume Faucher。礼貌:贝克霍夫

“通过人工智能直接在机器上执行质量控制,操作人员可以专注于产品的供应和包装,而不是质量控制。这也允许我们实施预测性维护,在停止生产之前解决任何设备和工艺问题。”Brouillette说。

除了提高质量保证,Labplas还提高了所有取样袋大小的吞吐量,在重新设计的MM机器上实现了25%的平均生产率增长。他说:“随着塑料袋的尺寸变大,效率的提高也会有所降低。”“因此,我们在10英寸以上的袋子上平均提高了15%的生产率,在更小的袋子上提高了35%。“此外,通过增加机器人和实施其他升级,在MM8上插入取样套件的速度现在提高了6倍。

Beckhoff区域销售经理Ted Sarazin(右)与自动化项目经理Christian Roy讨论Labplas当前的项目。礼貌:贝克霍夫

Beckhoff区域销售经理Ted Sarazin(右)与自动化项目经理Christian Roy讨论Labplas当前的项目。礼貌:贝克霍夫

Lablas成立于1987年,支持魁北克Sainte-Julie总部的全球客户群。礼貌:贝克霍夫

Lablas成立于1987年,支持魁北克Sainte-Julie总部的全球客户群。礼貌:贝克霍夫

方丹和他的团队在应用和支持工程师的培训和技术支持下,用机器人在公司内部设计、制造和实施了机器。

詹姆斯Figy、高级内容专家、Beckhoff自动化有限责任公司。由Chris Vavra,Web Content Manager编辑,控制工程, CFE媒体与技术,cvavra@cfemedia.com

关键词:基于PC的控制,机器人,厂房升级

在线

有关更多信息,请访问:

www.labplas.com

www.beckhoff.com.

考虑一下这个

有什么好处你的工厂能从基于pc的控制升级中获益吗?


詹姆斯Figy
作者简介:詹姆斯百富,营销通讯专家,贝克霍夫自动化