伺服技术大幅提升热膜包装速度

贝加莱工业自动化

为了降低成本并提高速度，热膜包装专家Extreme在其最新设计的伺服型收缩膜中简化了一些机械设计，如取消气动执行机构、将所有的控制和显示单元集成到一个独立的硬件系统等。这一新的热膜包装方案使得用户们为此受益。

自1990年创建起，Extreme包装公司就生产热收缩膜包装设备，除了提供进料和定制难以获得的替代配件外，还提供培训、咨询以及提升性能的改造服务。基于丰富的实战经验，该公司能够认识到包装行业的潜在需求。Extreme包装机械制造公司的高速自动包装机，收缩了通道和进料系统，其设计的重点在于使用的便捷性、灵活性、低维护成本。

伺服代替气动轴

为了设计最新一代热膜包装系统，Extreme决定从气动方案切换到B&R的伺服方案，让加工速度提高到100包/分钟（ppm）。新的包装机是一个可达 7个轴、200ppm的全伺服生产线，同时增加了一个完整的线性热收缩通道和进料单元。

Extreme的工程师在其原有的SAL (Servo Auto Length)系列包装机上简化了机械润滑系统，并取代了气缸、专用的温度控制器、PLC、HMI和所有他们的分立的包装软件。“我们想取消任何对于气体的使用。”Ray Uttaro-Extreme总经理说道，“然而，新的方案价格只比原有的气动系统略微提高。”

新型包装机的控制平台使用了B&R的PP65。Extreme的设计师Mike Laurin解释道：“HMI和控制器在同一单元。系统基于以太网通信，它也可以传输I/O数据。这是一个了不起的集成控制包”。PP65同时也融合了所有的控制功能，如两个温度回路来处理密封过程，以及作为一个操作单元，机器设置指令、诊断和屏上示教也被集成在一个单一的触摸操作屏里。另外，它能够储存100套生产配方，并且其内置的VNC-Server功能使得远程维护变得简单。它自动的包装长度配置和产品参数调整可适应广泛的生产范围需要。

Automation Studio软件，B&R的集成开发平台，使得所有的机器控制对象可以在一个软件里得到开发。Laurin 继续说道：“另外一个很好的性能在于B&R方案使用的CF卡，它包含了程序和所有组件的固件。通过这个CF卡，可使得切换组件变得非常容易。”

在更换到B&R系统之前，微PLC无法处理温度控制。“以前，我们使用分立的控制器，它不能被集成到PLC中。而使用B&R的系统之后，我们可以减少硬件组件的数量并轻松集成它们。这降低了制造成本，也使得我们的客户可以降低长期拥有成本LCO，并且非常容易排除故障。”Mike讲道。

安静和可靠的系统

为了提升生产速度，水平和垂直方向密封皮带的气缸被伺服电机所取代。高性能的Power Panel控制伺服驱动器的位置以及调整复合时间和接触压力。三个变频器驱动控制给料、边封和交叉密封。实时操作系统使得轴高速同步。“使用现代的B&R技术可以帮助我们提供低维护、安静和整个速度范围内的高可靠操作，”Uttaro补充道：“矢量变频器边封和交叉密封带确保了独立的皮带速度电气控制，使得薄膜具有更强的张力来确保产品间的更好密封，并可以通过B&R彩色触摸屏进行轻松的调整。”

对于这一应用最大的挑战在于：速度控制必须非常精确以确保薄膜对包装产品的良好密封性能，如果密封头和传输皮带之间的不匹配，薄膜滑动将会导致不良密封，进而导致产品在热收缩通道里薄膜收缩失败。由此，产品将无法得到良好的保护。

除了速度，第二个重要的参数是当交叉密封进行包装时密封压力的一致性。伺服控制的密封鄂相比于气缸方式有更高的密封压力一致性，这是因为如果设备没有被正确维护的话，气体压力会产生波动，并且气缸会丢失关闭/打开速度。所有的变频器共享同一Ethernet POWERLINK网络，使得参数易于修正，并且与机器的操作同步。

另外，控制升级也将速度从每分钟70包提高到了100包，通过这些升级，Extreme的工程师可以替代整个气动方案，包括气管、压缩机、空气滤波和气动控制器，这简化了机械润滑，所有的轴可以根据需要配置伺服，并使得未来实现200包的可能得到了保障。