單電纜解決方案助力提升模塊化機(jī)械制造效率

　　特種設(shè)備制造商 MA micro automation GmbH 基于基本配置和各種模塊定制設(shè)計(jì)多樣化的醫(yī)療系統(tǒng)。這不僅要求系統(tǒng)方案在其核心任務(wù)的每個(gè)階段都實(shí)現(xiàn)始終如一的模塊化，還需要能夠靈活配置控制技術(shù)和系統(tǒng)布線工作。倍福基于 PC 的控制技術(shù)、單電纜技術(shù)(OCT)以及 EtherCAT P 能夠很好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，確保顯著提升生產(chǎn)效率。

　　總部位于德國(guó) Sankt Leon-Rot 鎮(zhèn)的 MA micro automation 主要生產(chǎn)醫(yī)療器械和視覺檢測(cè)設(shè)備的裝配、調(diào)整和測(cè)試系統(tǒng)。“我們的目標(biāo)是盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)模塊，并根據(jù)需要專門開發(fā)單獨(dú)的組件進(jìn)行補(bǔ)充。”MA micro automation 公司運(yùn)營(yíng)總監(jiān) Dirk Striebel 在概述模塊化設(shè)備結(jié)構(gòu)的基本理念時(shí)解釋道。

　　一般來說，這些系統(tǒng)都基于公司的 CENTAURI IVD 和 CERES POC 設(shè)備平臺(tái)，可以根據(jù)項(xiàng)目的不同需求進(jìn)行調(diào)整。這解釋了這些系統(tǒng)的應(yīng)用范圍為何如此之廣。MA micro automation 公司提供的制造、測(cè)試和裝配系統(tǒng)主要應(yīng)用于診斷耗材、醫(yī)用注塑部件、胰島素筆和自動(dòng)注射器，以及移液器吸頭和反應(yīng)容器。這家特種設(shè)備制造商擁有一支龐大的圖像處理及軟件團(tuán)隊(duì)，打造出了自己的圖像處理和軟件系統(tǒng)，可以很好地滿足市場(chǎng)對(duì)高精度和精密裝配(包括光學(xué)裝配)的需求。

　　高精度批量化生產(chǎn)

　　MA micro automation 公司基于 CENTAURI IVD 開發(fā)出了一款引人注目的解決方案，以滿足因新冠肺炎疫情催生的移液器吸頭需求的增長(zhǎng)。這些吸頭既是大宗物品又是精密物品，它們?cè)谂R床實(shí)驗(yàn)室診斷中被用來將液體精確吸取轉(zhuǎn)移到測(cè)試容器中。吸頭的壁厚和開口都只有零點(diǎn)幾毫米，這意味著任何偏差都可能影響診斷結(jié)果。Dirk Striebel 解釋道：“生產(chǎn)過程中，必須注意毛刺或變形等問題，并可靠地剔除有明顯缺陷的移液器吸頭。”因此 MA micro automation 經(jīng)常將各種檢測(cè)工位整合到生產(chǎn)過程中，從而讓公司能夠自主調(diào)用所需的圖像處理專業(yè)知識(shí)。

　　為了避免注塑機(jī)在 24/7 全天候運(yùn)行期間停機(jī)，MA 公司應(yīng)客戶要求在設(shè)備和下游工藝之間整合了一個(gè)緩沖存儲(chǔ)系統(tǒng)。“這樣就可以為我們贏得 10 分鐘的緩沖時(shí)間，有足夠長(zhǎng)的時(shí)間根據(jù)需要補(bǔ)充標(biāo)簽或過濾器。”Dirk Striebel 解釋道。與注塑機(jī)相比，系統(tǒng)的循環(huán)時(shí)間更短，這意味著緩沖存儲(chǔ)系統(tǒng)事后會(huì)自行清空。

　　MA micro automation 的第二款 CERES POC 平臺(tái)瞄準(zhǔn)了關(guān)系到廣大患者生命健康的實(shí)驗(yàn)室診斷用快速檢測(cè)市場(chǎng)。這些高度靈活的生產(chǎn)線涵蓋了從塑料成型到測(cè)試和包裝等整個(gè)工藝鏈。基于這一平臺(tái)的系統(tǒng)每年可生產(chǎn) 3000 多萬件檢測(cè)工具。

　　如果這兩種設(shè)備平臺(tái)在技術(shù)上都不適合，特種設(shè)備制造商還可以作為總承包商定制項(xiàng)目解決方案。Dirk Striebel 說道：“客戶可以使用我們的各種標(biāo)準(zhǔn)化模塊和解決方案靈活打造他們需要的解決方案。”包括各種在線光學(xué)檢測(cè)、移液器過濾器組裝、與上下游生產(chǎn)過程的全自動(dòng)連接(機(jī)架、老化存儲(chǔ)、包裝等)以及全自動(dòng)內(nèi)部物流過程等一切都可以通過相應(yīng)的配置程序定義。

　　基于 PC 的控制技術(shù)在體外診斷產(chǎn)品中的應(yīng)用

　　MA micro automation 公司作為總承包商，為一家全球企業(yè)設(shè)計(jì)出了一款靈活的移液器吸頭自動(dòng)化解決方案，幫助他們顯著提升了產(chǎn)量。項(xiàng)目任務(wù)是實(shí)施一套靈活的自動(dòng)化生產(chǎn)解決方案，它允許將移液器吸頭包裝在支架上再提供給體外診斷市場(chǎng)。因此必須在 0.1 秒的周期時(shí)間內(nèi)將移液器吸頭從散裝物料中送出、分離、自動(dòng)插入支架，并完成最后的包裝工序。

　　系統(tǒng)配備了具有多達(dá) 128 個(gè)型腔的注塑模具，允許在注塑機(jī)上靈活生產(chǎn)各種型號(hào)的移液器吸頭。移液器通過一根只需幾步即可根據(jù)相應(yīng)型腔數(shù)量進(jìn)行調(diào)整的軸移除，從而讓移除軸具有普遍的可擴(kuò)展性。最終支架所需的網(wǎng)格尺寸通過專用的輸送方案實(shí)現(xiàn)，以便在通過 XTS 磁驅(qū)柔性輸送系統(tǒng)進(jìn)一步輸送移液器吸頭之前，只需幾個(gè)自動(dòng)化步驟即可到達(dá)支架。

　　可擴(kuò)展的自動(dòng)化進(jìn)一步提高了模塊化性

　　所有這些系統(tǒng)型號(hào)都以基于 PC 的自動(dòng)化控制解決方案為基礎(chǔ)。MA 公司自 2010 年以來一直采用相同的方案，Dirk Striebel 強(qiáng)調(diào)道：“我們盡可能標(biāo)配使用倍福組件，除非客戶明確要求使用其它控制系統(tǒng)。”事實(shí)上，這種情況很少發(fā)生。

　　MA micro automation 現(xiàn)在采用倍福全系列產(chǎn)品，包括 AX5000 和 AX8000 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、XTS 磁驅(qū)柔性輸送系統(tǒng)、EtherCAT 和 EtherCAT P 端子盒、嵌入式控制器和工業(yè) PC 以及客戶定制控制面板(如 CP3921)。Dirk Striebel 認(rèn)為，特種設(shè)備制造商應(yīng)遵守成熟的標(biāo)準(zhǔn)，以提高效率并避免錯(cuò)誤：“倍福系統(tǒng)組件可以滿足項(xiàng)目規(guī)劃、開發(fā)以及系統(tǒng)竣工階段各個(gè)方面的需求。”

　　OCT、ENP 和 ECP 助力實(shí)現(xiàn)高效布線

　　Dirk Striebel 認(rèn)為，倍福驅(qū)動(dòng)器采用的 OCT 單電纜技術(shù)和 I/O 產(chǎn)品采用的 EtherCAT P 技術(shù)為公司帶來了巨大優(yōu)勢(shì)。這些產(chǎn)品的使用顯著減少了布線工作，并且通過 EtherCAT P 技術(shù)，使用 B17-ENP 混合連接器實(shí)現(xiàn)了配電模塊 EP9224-0037 四個(gè)通道的分布式配電。“總之，這些措施大大減少了我們的安裝工作，并將成本降低了約 15% 至 20%。”Dirk Striebel 表示。MA micro automation 公司使用的預(yù)制電纜也由倍福提供。

　　視系統(tǒng)的大小不同，倍福的單電纜自動(dòng)化(OCA)通過 ENP 混合電纜和 EtherCAT P 節(jié)省了多達(dá) 100 根電纜。由于不再需要將這些電纜接入到控制柜中，減少了布線和安裝工作，從而能夠有效降低出錯(cuò)率。“各種 EtherCAT P 編碼選項(xiàng)可以進(jìn)一步減少連接電纜時(shí)常會(huì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。”倍福曼海姆銷售辦公室負(fù)責(zé)人 Udo Gruber 補(bǔ)充道。I/O 端子盒和系統(tǒng)電纜可以使用不同的顏色編碼。通過卡口式連接器的機(jī)械編碼還可以清晰可靠地區(qū)分混合連接器。Udo Gruber 表示：“我們可以直接從工廠訂購 EtherCAT P 端子盒和預(yù)配置電纜時(shí)考慮到所有這些因素。”

　　Dirk Striebel 補(bǔ)充道：“在配電方面，電纜長(zhǎng)度過長(zhǎng)以及由此產(chǎn)生的電壓降等問題幾乎都可以通過 EtherCAT P 解決。”同樣，通過 EP9214 和 EP9224 等 EtherCAT 配電端子盒可以實(shí)施、調(diào)整或完全重新設(shè)計(jì)各種數(shù)據(jù)方案。此外，豐富的 EtherCAT 診斷功能和 EtherCAT P 技術(shù)擴(kuò)展進(jìn)一步簡(jiǎn)化了故障排除工作。倍福幾乎已經(jīng)將可能出現(xiàn)的一切情況都考慮到了，確保在沒有熟練電工的情況下完成最終裝配工作。“這絕對(duì)是 24 V 傳感器/執(zhí)行器安裝領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。”Dirk Striebel 贊同道。他已經(jīng)超前一步思考，并努力簡(jiǎn)化系統(tǒng)的裝配、拆卸和重新裝配：“我們的目標(biāo)是幫助最終客戶降低各種生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)成本，并縮短最終裝配階段的系統(tǒng)吞吐時(shí)間。到那時(shí)，我們?nèi)詫⑦x擇倍福作為我們長(zhǎng)期可靠的合作伙伴和系統(tǒng)組件供應(yīng)商。”

　　更多信息：

　　www.beckhoff.com.cn/ethercatp

　　圖片譯文

　　MA micro automation 為其模塊化設(shè)備方案配備了靈活的基于 PC 的自動(dòng)化控制平臺(tái)，以及同樣靈活的 EtherCAT P 和單電纜技術(shù)(OCT)安裝方案

　　由于現(xiàn)場(chǎng)安裝的傳感器和執(zhí)行器密度都較高，使用混合電纜和 EtherCAT P 進(jìn)行系統(tǒng)布線節(jié)省了大量安裝和接線工作

　　OCT 也減少了 AX5000 伺服驅(qū)動(dòng)器的布線工作

　　無需二選一：EtherCAT P 和 EtherCAT 可以在現(xiàn)場(chǎng)組合使用。防護(hù)等級(jí)高達(dá) IP67 的 EPP9001-0060 端子盒可以將 EtherCAT P 分為 EtherCAT 通信和供電(需要時(shí))，從而能夠使用標(biāo)準(zhǔn) EP 端子盒

　　EtherCAT P 的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，相應(yīng)的 IP67 現(xiàn)場(chǎng)總線端子盒結(jié)構(gòu)非常緊湊，可以直接集成到機(jī)床中。背景圖為連接各個(gè)工位的 XTS 磁驅(qū)柔性輸送系統(tǒng)

　　客戶定制的 CP3921 控制面板結(jié)合了 PC 控制技術(shù)和 TwinCAT HMI，提供了人性化的操作界面以及短轉(zhuǎn)換時(shí)間