该公司的多套包装设备上应用了WAGO-I/O-SYSTEM产品。例如:在饮料瓶贴标机设备中,采用的总线协议为通用的Profibus协议,现场使用了多套750-333 Profibus DP/V1现场总线适配器,用于对现场开关量及模拟量信号的采集处理。此外,该设备还大量使用了WAGO紧凑型接线端子。公司的技术负责人对于WAGO-I/O-SYSTEM组件的紧凑外形及模块化特性都大加赞赏。他们认为,宽度仅为12 mm的WAGO-I/O-SYSTEM模块能够大大节省控制柜内的空间。与此同时,WAGO具备符合多种标准的现场总线及工业以太网协议的控制器和适配器,这样就保障了WAGO可以和几乎所有的主流PLC进行通信。
不仅是饮料需要包装,从餐巾纸到DVD光盘再到药片,几乎所有的产品都需要进行不同形式的包装。若想产品能快速、精确地被自动包装起来,就必须在自动化技术上下文章。不仅如此,随着时代的发展,安全防护和绿色环保的理念更加受到社会各界的重视,在现代的包装机械设备上也不例外。
图1 WAGO双缆冗余控制方案
安全包装
安全包装一方面是对包装机械本身而言,通过自动化产品的应用可提高系统的稳定性,并通过一系列的检测手段能够发现系统的潜在故障做到预先维护,减少故障发生率;另一方面是对人而言,安全包装需要通过提高设备安全等级降低乃至消除对操作者伤害的可能性。
在包装机械中,操作员站通常需要监视和控制整个包装机械的运行,在整个系统中起着非常重要的作用。如果通信线缆或接头出现故障,就会断开操作员站与控制器的通信,使整个系统瘫痪,这样会对企业的生产运营造成严重的影响。
WAGO推出的双缆冗余控制方案可有效解决此类问题(图1)。该方案中的应用网络包含两个子网,分别是子网A和子网B。WAGO 750-885以太网控制器的两个RJ 45接口可以设置成两个不同的IP地址,通过这两个RJ 45接口分别接入到子网A与子网B中。正常情况下,操作员站通过子网A与750-885以太网控制器节点通信;当子网A故障的时候,系统会自动切换到子网B进行通信。这样就不会因为子网A的故障而造成整个包装生产的停顿。一旦将子网A的故障排除后,系统又会重新切换到子网A进行通信。通过该双缆冗余控制方案,可以使系统运行时更加稳定、可靠,避免不必要的停机,有效地提高整个系统抗风险的能力。750-885控制器不但有1 MB的程序存储容量、1 MB的数据存储容量,同时还具有2 MB的文件存储容量。该控制器具有SD卡的扩展功能,最高可扩展32 GB的SD卡。SD卡中不但可以记录包装机械运行的历史过程数据,如设备温度、电力参数等,还可以存储应用程序以及控制器的IP地址等参数。这些卓越的性能,为包装机械的先进设计提供了更多的选择空间。
图2 WAGO电动机监护预警方案
WAGO还提供丰富的IO模块,可完善包装机械的检测手段,使设备更加智能化。如在包装机械中应用的机械系统、电气系统会因某种劣化发生故障,如果这些故障不能被及时发现,就可能使电动机发生故障,产生生产停顿,并且导致昂贵的维修和停产损失。电动机开始劣化初期,其特征还不是很明显,并不是时时出现或周期性出现,如果此时能够发现问题,就可以实现预防性维护,减少因为设备故障被动停机的几率,大大提高生产效率,这对客户的意义非常重大。WAGO提供的电动机监护预警方案(图2)可实时采集电动机运行中的诸多参数(电流、电压、温度及振动等),可靠性高,抗干扰能力强,适应恶劣环境,实现多项电动机经济运行参数的测量及数字化总线传输。方案中的750-645为2通道的振动速度/轴承状态监控模块,此模块用于机械振动在线监控,并在振动超出上限报警输出。模块采集两种最重要的参数用于机械状态分析:振动速度和冲击脉冲。振动速度是对机械振动能量的测量,而冲击脉冲则是影响机械的良好指示器。依据ISO 10816-3标准,根据测量振动的实际值可将设备分成四个不同性质的种类。轴状态计算基于高频冲击脉冲,冲击脉冲是短脉冲,它随机械对滚动元件或接触表面的损坏而减少。标准冲击脉冲分为三个不同种类,对轴的状态描述分为:“好”、“受限制”、“坏”,测量计算能够早期检测出磨损趋势曲线。
德国WAGO不但提供用于标准通信的各种现场总线和工业以太网解决方案,也可提供用于故障安全通信的PROFIsafe解决方案,实现对人、机械和环境的安全防护。WAGO的安全模块符合PROFIsafe V2.0标准,在PROFIBUS和PROFINET两种协议下都可以使用。WAGO新型PROFIsafe模块支持TCI工具调用接口以及iPar-Sever独立参数服务器功能,客户在使用PROFIsafe时会感到更加安全和便捷。
图3 WAGO蓝牙模块构成的皮网结构
绿色包装
绿色包装一方面是指节能减排,通过有效的电力检测和采取适当的控制策略,可达到优化能源结构并降低能源消耗。包装设备的能耗检测可以通过集成在控制系统内的电力检测功能完成;另一方面是指食品包装卫生。对卫生要求较高的饮料、巧克力等食品包装机械而言,通过无线技术的应用,可有效减少现场的线缆应用,使生产现场变得整洁。
包装机械中经常会应用大功率的电动机,在生产线上会产生较高的能耗,这会对整个生产线的生产效益产生影响。WAGO的三相电力检测模块可有效地解决这个问题。该模块可以测量电网中所有相关的电气数据,电压可以通过直接连接三相电力进行测量,电流可以经互感器再连接三相电力进行测量。所有测量后所得的电流和电压数据都以有效值形式提供。除了电压和电流常规电力参数外,该模块通还可以计算每相的有功功率、无功功率、相位角、视在功率以及能量消耗等。三相电力检测模块中的750-495不但可测量690 V三相电压,还可实现旋转磁场测量和谐波分析等功能,这就为整个生产提供了完整的电网分析和能源管理功能。WAGO还可提供插入式电流互感器以及罗氏线圈等多种电流互感器。通过将三相电力检测模块采集到的电力参数连入到现场总线系统中,还可通过控制器对这些电力参数进行分析处理,进而可对整个生产过程进行优化,降低能耗,从而降低了生产成本,也使得整个生产过程更为环保。
现场设备中集成的切换功能使得不仅能在长的暂停期间实现节能,而且在短的暂停甚至是极短的暂停期间也可以实现。PI组织最新推出的PROFIenergy能效解决方案,能够轻易地实现以上功能。PROFIenergy使用现有的PROFINET机制,保证了快速、简单实现。WAGO最新推出的PROFINET适配器750-375和750-377支持PROFIenergy功能,致力于把包装机械的能源消耗降到更低的水平。
在食品包装和药品包装中,对现场的清洁要求较高,现场如果有过多的线缆会带来严重的灰尘乃至细菌微生物的风险。WAGO提供的蓝牙产品可以减少现场的线缆应用,实现可靠的无线通信。750-644蓝牙模块可安装在WAGO-I/O-SYSTEM节点中,该模块支持蓝牙2.0+EDR版本,发射器发射功率可达到20 dBm,符合Class1标准。天线增益为2 dBi。在空旷条件下,传输距离为1000 m,数据传输延迟小于30 ms,可实现1主7从的皮网结构(图3),并可通过在节点内加装多个蓝牙模块,构成多个皮网,以实现更多节点间的无线数据通信。此外,WAGO还可提供蓝牙无线以太网桥758-915,IP 67防护等级RS 232接口的蓝牙模块757-801等多种无线产品。
在包装机械中,WAGO不但拥有丰富的WAGO-I/O-SYSTEM产品,还提供了一系列的包装机械解决方案。这些方案既提高了包装机械的稳定性和可靠性,同时还降低了能源的消耗和对环境的污染,帮助客户在生产中实现了安全包装和绿色包装。
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在E维智库第12届中国硬科技产业链创新趋势峰会暨百家媒体论坛上,我们有幸见证了一系列关于未来汽车技术的精彩演讲。这些演讲不仅展示了LED照明、射频技术、高性能存储器、端侧AI应用、以及SiC技术在新能源汽车领域的最新进展,还揭示了这些技术如何塑造智能汽车的未来。
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