解決方案
• Allen-Bradley Kinetix 6000 多軸伺服驅(qū)動(dòng)器有助于縮短工程和安裝時(shí)間
• Allen-Bradley ControlLogix 可編程自動(dòng)化控制器 (PAC) 將高速離散控制和運(yùn)動(dòng)控制功能集成在同一平臺(tái)中
• 羅克韋爾自動(dòng)化 Power Programming 工具屬于免費(fèi)資源，有助于工程師橫跨多個(gè)機(jī)器和應(yīng)用利用預(yù)設(shè)計(jì)的代碼模塊
• PanelView Plus HMI 允許操作員快速監(jiān)視、控制和了解機(jī)器功能各個(gè)方面
• ControlNet 適配器結(jié)合了 I/O 網(wǎng)絡(luò)與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的功能，可同時(shí)為這兩種功能提供高速的性能
• PowerFlex 變頻器與集成架構(gòu)相結(jié)合，可使制造商在其電機(jī)應(yīng)用中增強(qiáng)工廠投資保護(hù)、加強(qiáng)控制、降低編程難度并提高基于數(shù)據(jù)支持的可靠性
取得的成果
• Power Programming 可使設(shè)計(jì)和工程成本平均降低 45%
• 逐步遷移允許制造商按照符合其資源和生產(chǎn)需求的計(jì)劃進(jìn)行升級(jí)
• 集成控制、網(wǎng)絡(luò)可視化和信息技術(shù)可實(shí)現(xiàn)定制解決方案且無(wú)需增加開發(fā)時(shí)間和成本
• ControlLogix PAC 的靈活性和可靠性可在未來(lái)實(shí)現(xiàn)更加平滑的過(guò)程更改
• 集成架構(gòu)可輕松將工廠車間與管理部門之間的通信進(jìn)行結(jié)合，從而方便紙尿褲制造商訪問(wèn)實(shí)時(shí)信息。
背景
Curt G. Joa, Inc. 是美國(guó)家庭中的無(wú)名英雄。在過(guò)去的 75 年中，這家總部設(shè)在威斯康星州作風(fēng)低調(diào)的機(jī)器制造商，通過(guò)為嬰兒紙尿褲、衛(wèi)生棉和失禁用墊的主要制造商提供定制設(shè)計(jì)的編織物加工機(jī)械，一直悄無(wú)聲息地推動(dòng)創(chuàng)新的巔峰發(fā)展。其結(jié)果是，他們已幫助全球超過(guò) 55 個(gè)國(guó)家的上百萬(wàn)家庭過(guò)上更便捷且潔凈的生活。
Joa 公司的機(jī)器已引領(lǐng)育兒領(lǐng)域進(jìn)入現(xiàn)代化，使母親們擺脫尿布帶來(lái)的苦惱。如今，他們的機(jī)器通過(guò)將以前布制的醫(yī)藥用品替換為吸收性強(qiáng)的一次性物品（例如一次性擦拭棉、繃帶和紙巾），繼續(xù)推動(dòng)許多家庭中的變革。
面臨的挑戰(zhàn)
盡管這些產(chǎn)品為許多人帶來(lái)了更加便捷的生活，但對(duì)于制造商而言，要跟上客戶追求的變革并不容易而且成本高昂。Joa 公司通常依賴其與領(lǐng)先技術(shù)供應(yīng)商（如羅克韋爾自動(dòng)化）之間的長(zhǎng)期業(yè)務(wù)關(guān)系，來(lái)為自己提供開發(fā)最新高速超聲波技術(shù)、粘合技術(shù)和熱粘合技術(shù)所需的先進(jìn)自動(dòng)化工具。這些技術(shù)革新有助于制造商在消費(fèi)、家庭、個(gè)人護(hù)理、醫(yī)藥、化妝品和過(guò)濾行業(yè)更加輕松地實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。正如一次性產(chǎn)品制造商通過(guò)創(chuàng)新為美國(guó)家庭帶來(lái)便利一樣，Curt G. Joa, Inc. 也通過(guò)創(chuàng)新為這些制造商帶來(lái)便利。
“通常，在產(chǎn)品上市之前，我們會(huì)利用羅克韋爾自動(dòng)化的新技術(shù)在幕后工作數(shù)月。因此，等到產(chǎn)品準(zhǔn)備推向消費(fèi)者時(shí)，我們已整裝待發(fā)，”Joa 公司銷售工程師 Jeff Wold說(shuō)。
Joa 公司還對(duì)現(xiàn)有機(jī)器和整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)集成進(jìn)行了全面的升級(jí)。相關(guān)案例：幾年前，一家紙尿褲制造商找到 Joa 公司，希望能夠幫助他們升級(jí)加工機(jī)器上基于 VME 的可編程控制器，因?yàn)榧庸C(jī)器已經(jīng)過(guò)時(shí)并且維修成本逐漸上升。
“十五年前建立此加工系統(tǒng)時(shí)，它被視作是最好的系統(tǒng)，”Curt G. Joa, Inc. 的電氣工程經(jīng)理Kevin Zeinemann 說(shuō)，“但在當(dāng)時(shí)，工廠車間信息并不像如今這么重要，如今管理人員會(huì)通過(guò)利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)做出業(yè)務(wù)決策。”
由于 Joa 公司早在機(jī)器開發(fā)階段便邀請(qǐng)客戶一同參與，因此該公司可以按照符合客戶業(yè)務(wù)需求的計(jì)劃提供定制的解決方案。在這種情況下，Joa 公司能夠幫助客戶在三年間將紙尿褲制造機(jī)遷移到 21世紀(jì)的水平。
“我們沒(méi)有讓制造商花費(fèi)五十萬(wàn)美元和三個(gè)月的停機(jī)時(shí)間來(lái)進(jìn)行全面的系統(tǒng)檢修，而是與他們一起努力使項(xiàng)目費(fèi)用和時(shí)間保持在預(yù)算之內(nèi)，”Zeinemann 說(shuō)。
舊的紙尿褲制造機(jī)使用了多個(gè)第三方系統(tǒng)，其中涉及不同的 HMI、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和 I/O 系統(tǒng)，而且這些系統(tǒng)相互之間或與全廠范圍的信息系統(tǒng)之間無(wú)法建立有效通信。向生產(chǎn)線終端新增包裝設(shè)備時(shí)，舊系統(tǒng)已不再擁有適應(yīng)新增設(shè)備的功能或靈活性。
制造商關(guān)注的另一個(gè)問(wèn)題是需要降低機(jī)器復(fù)雜性和運(yùn)行成本。過(guò)去，機(jī)器采用獨(dú)立的專用產(chǎn)品平臺(tái)進(jìn)行安全監(jiān)視和機(jī)器控制。這意味著需要對(duì)不同硬件和軟件投入額外的管理費(fèi)用以及更高的培訓(xùn)和服務(wù)成本。Curt Joe 公司工程師想到的一種可行方案是將機(jī)器控制和安全監(jiān)視集成到一個(gè)控制器平臺(tái)中。
解決方案
第一步是升級(jí)系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)器以便運(yùn)行機(jī)器的新產(chǎn)品碼垛機(jī)。Joa公司選擇了 Allen-Bradley® Kinetix®6000 多軸伺服驅(qū)動(dòng)器。該款驅(qū)動(dòng)器的高級(jí)控制功能有助于為制造商在運(yùn)動(dòng)控制要求較高的應(yīng)用中提供所需的靈活性和性能，Kinetix 6000 還有助于降低 OEM工程和安裝時(shí)間。
第二年，Joa 公司與制造商協(xié)同用Allen-Bradley ControlLogix® 可編程自動(dòng)化控制器 (PAC) 替換了機(jī)器上基于VME 的處理器。作為羅克韋爾自動(dòng)化集成架構(gòu)的一部分ControlLogixPAC 無(wú)需使用單獨(dú)的運(yùn)動(dòng)控制器。將高速離散控制和運(yùn)動(dòng)控制功能集成在同一個(gè)平臺(tái)中既節(jié)省了時(shí)間，加速了同步，又減少了編程。
為了輕松轉(zhuǎn)換到新的控制平臺(tái)，CurtG. Joa, Inc. 的工程師使用了羅克韋爾自動(dòng)化 Power Programming 工具。該免費(fèi)資源有助于用戶橫跨多個(gè)機(jī)器和應(yīng)用利用預(yù)設(shè)計(jì)的代碼模塊。羅克韋爾自動(dòng)化已發(fā)現(xiàn)，利用 PowerProgramming，機(jī)器制造商能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)和工程成本平均降低 45%。
除 ControlLogix PAC 外，該公司還將 Allen-Bradley GuardLogix 控制器集成到機(jī)器中，用以執(zhí)行所有安全互鎖功能。該控制器具有雙處理器架構(gòu)，允許將集成安全控制和機(jī)器控制融入同一平臺(tái)中。這樣便最大限度地降低了硬件成本，因?yàn)閼?yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)控制和安全控制部分都可以使用系統(tǒng)組件。由于機(jī)器和安全控制采用同一編程軟件，因而幫助Curt G. Joa 縮短了編程和啟動(dòng)時(shí)間，同時(shí)削減了服務(wù)成本。
工程師還在機(jī)器上安裝了
PanelView™ Plus HMI，進(jìn)而允許操作員快速監(jiān)視、控制和了解機(jī)器功能的各個(gè)方面。
該公司還使用基于 EtherNet/IP 的通用工業(yè)協(xié)議 (CIP) 安全協(xié)議來(lái)替換現(xiàn)有 ControlNet 和 DeviceNet通信，從而實(shí)現(xiàn)單個(gè)網(wǎng)絡(luò)中安全和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的無(wú)縫通信。這為Curt Joa 公司的客戶提供了更高的精確度和更好的單一性，同時(shí)提高了整個(gè)系統(tǒng)的安全可見性。它還有助于降低系統(tǒng)復(fù)雜性、最大限度地降低維護(hù)成本并加速整個(gè)工廠的信息流動(dòng)。
最后，Curt G. Joa, Inc. 與制造商一起逐步升級(jí)控制機(jī)器上近 50 個(gè)軸的驅(qū)動(dòng)器，這相對(duì)于以使用超過(guò) 130 個(gè)軸線來(lái)驅(qū)動(dòng)效率和速度而著稱的公司來(lái)說(shuō)是一個(gè)例行任務(wù)。工程師所以選擇 Allen-Bradley PowerFlex®變頻器，是因?yàn)榱_克韋爾自動(dòng)化智能電機(jī)控制提供的優(yōu)勢(shì)極具競(jìng)爭(zhēng)力。智能電機(jī)控制是對(duì)集成架構(gòu)的補(bǔ)充，允許制造商在其電機(jī)應(yīng)用中增強(qiáng)工廠投資保護(hù)、加強(qiáng)控制、降低編程難度并提高基于數(shù)據(jù)支持的可靠性。
取得的成果
類似這樣的逐步升級(jí)允許制造商按照符合其資源和生產(chǎn)需求的計(jì)劃來(lái)利用集成架構(gòu)控制和信息系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。
通過(guò)全面集成最終用戶的控制、網(wǎng)絡(luò)、可視化和信息技術(shù)，Curt G. Joa,Inc. 得以精心打造出定制解決方案而無(wú)需增加開發(fā)時(shí)間和成本。
由于 ControlLogix PAC 靈活性和可靠性的提高，紙尿褲制造商能夠根據(jù)客戶的需求繼續(xù)開拓創(chuàng)新，并有助于降低維護(hù)成本和縮短停機(jī)時(shí)間。此外，升級(jí)為基于 EtherNet/IP 的CIP 安全協(xié)議后，操作員界面與安全系統(tǒng)的集成更加簡(jiǎn)單，從而使操作員和維護(hù)人員可以查看機(jī)器安全事件以及消息，以便快速響應(yīng)并恢復(fù)機(jī)器生產(chǎn)。這樣可幫助客戶通過(guò)同步其設(shè)備的安全和標(biāo)準(zhǔn)功能來(lái)最大限度地提高產(chǎn)量。
過(guò)去，使用單個(gè)網(wǎng)絡(luò)安裝安全和標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)已被證明存在各種問(wèn)題，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)延伸得越大，性能速度下降得越多。通過(guò)使用基于 EtherNet/IP的 CIP 安全協(xié)議，Curt Joa 公司的
工程師可將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)更新速率設(shè)置為不同的速度。因此，每個(gè)設(shè)備都能以適合其安全功能的最佳優(yōu)化速率執(zhí)行，從而有助于提高網(wǎng)絡(luò)帶寬的有效分配。
過(guò)去，機(jī)器某一部分的安全事件可能導(dǎo)致整個(gè)機(jī)器停機(jī)，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)對(duì)安全事件的理解有限。而利用EtherNet/IP，控制和安全系統(tǒng)可在同一網(wǎng)絡(luò)中共存，這便有助于工程師更有效地在安全和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用之間共享數(shù)據(jù)。
此外，通過(guò)為工廠經(jīng)理配備強(qiáng)大的決策工具，集成架構(gòu)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)已然超越機(jī)器本身。集成架構(gòu)可輕松將工廠車間與管理部門之間的通信進(jìn)行結(jié)合，從而方便紙尿褲制造商
訪問(wèn)實(shí)時(shí)信息。
“我們與羅克韋爾自動(dòng)化的伙伴關(guān)系以及集成架構(gòu)系統(tǒng)的卓越功能幫助我們實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，與此同時(shí)我們無(wú)需承擔(dān)無(wú)法滿足客戶所需靈活性的風(fēng)險(xiǎn)，也不用延緩我們的設(shè)計(jì)過(guò)
程，”Zeinemann 說(shuō)。
對(duì)于一次性家用產(chǎn)品和醫(yī)藥產(chǎn)品的制造商而言，Curt G. Joa, Inc. 所提供的靈活性和便利性意味著他們?cè)诶^續(xù)采用讓消費(fèi)者過(guò)上更安全便捷生活的創(chuàng)新方法。
