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16年來，瑞士郵政經(jīng)營的三個(gè)配送中心一直秉承著卓越的精度和效率。實(shí)現(xiàn)這一理念就需要不斷采取措施以保持技術(shù)領(lǐng)先。最近他們與貝加萊一起開發(fā)了一條新的分揀輸送線，將性能提升至歷史最高點(diǎn)。

圖1 位于Frauenfeld的包裹配送中心

“它看起來幾乎像一個(gè)超大型的模型鐵路。”自動化支持經(jīng)理Andreas H?dinger站在控制室內(nèi)俯瞰由滑道和輸送機(jī)組成的迷宮時(shí)說道。在他下面，各種尺寸的包裹都會以2.5m/s的速度在托盤式分揀機(jī)上進(jìn)行輸送。之后，它們來到傾斜托盤，通過郵政編碼對應(yīng)的裝載器由滑道引導(dǎo)到達(dá)目的地。

在21,000平方米的設(shè)施中，450名工人操作著123個(gè)配貨站、26個(gè)自動地址閱讀器、272個(gè)滑道、4個(gè)軌道和2個(gè)載重達(dá)16噸的門座式起重機(jī)。該配送中心每小時(shí)可以分揀約26,000個(gè)包裹，繁忙的一天甚至超過50萬個(gè)。瑞士郵政運(yùn)營的另外兩個(gè)幾乎相同的配送中心位于H?rkingen和Daillens。為了實(shí)現(xiàn)高效的分揀，他們必須保持技術(shù)領(lǐng)先。上一次配送中心的重大升級是在2012年，此次升級使用了新的控制器，并切換到POWERLINK。“貝加萊的X20控制器在處理性能方面為我們帶來了巨大提升，切換到POWERLINK后速度比以往更快了。”H?dinger說道。

已安裝800個(gè)新驅(qū)動器

然而， 性能增強(qiáng)并沒有結(jié)束， 切換到POWERLINK緊隨其后便開啟了另一個(gè)擴(kuò)展項(xiàng)目的規(guī)劃階段，這將再次依靠來自貝加萊的組件。為了提高分揀效率，計(jì)劃要求新增一條新的分揀輸送線，可以將錯(cuò)誤分揀的包裹轉(zhuǎn)移至額外的輸送線，便于此后重新分揀。此擴(kuò)展項(xiàng)目可以將生產(chǎn)能力從每小時(shí)20,000個(gè)增加至25,000個(gè)包裹。

盡管安裝了670條新的輸送帶，額外增加了2100米距離，但是效率的大幅提升并沒有給車間結(jié)構(gòu)帶來任何改變。新系統(tǒng)和現(xiàn)有系統(tǒng)完美融合在一起，添加的交叉帶式分揀機(jī)架設(shè)在距離車間地面6米高的370噸重的鐵架上，同時(shí)安裝了800個(gè)新驅(qū)動器來處理它的輸入線和輸出線。

實(shí)現(xiàn)這種精準(zhǔn)物流水平可以使開發(fā)人員盡可能挑戰(zhàn)極限。回顧項(xiàng)目早期階段，當(dāng)交叉帶式分揀機(jī)和額外的800個(gè)驅(qū)動器的架構(gòu)正在開發(fā)時(shí)，H?dinger解釋道：“我們想要使用X20控制器運(yùn)行90個(gè)響應(yīng)時(shí)間為2.5毫秒的驅(qū)動器。這意味著，在第一個(gè)和最后一個(gè)驅(qū)動器之間有16個(gè)等級。這是一個(gè)令人難以置信的挑戰(zhàn)。”

圖2 SafeLOGIC安全控制器

虛擬和硬件安全的正確組合

“在這種情況下，不僅是驅(qū)動器要求，同時(shí)在安全技術(shù)方面也對貝加萊提出了考驗(yàn)。”貝加萊培訓(xùn)和支持部負(fù)責(zé)應(yīng)用開發(fā)的Daniel Christen說道，有兩個(gè)特別棘手的問題要解決。“我們想為控制器各配備兩個(gè)安全模塊，但這在當(dāng)時(shí)并不常見。因?yàn)槲覀兿胍幚?70個(gè)模塊，而每個(gè)安全控制器僅限于處理100個(gè)模塊。因此，不得不拆分程序，在主站中配備兩個(gè)安全控制器。”

另一個(gè)挑戰(zhàn)是如何使該架構(gòu)與現(xiàn)有硬件的安全電路相互配合，然而貝加萊新的SafeLOGIC安全控制器卻可以提供廣泛的功能：安全I(xiàn)/O、運(yùn)動控制、線路集成、機(jī)器選項(xiàng)和集成診斷。安全應(yīng)用程序可以在貝加萊Automation Studio開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行編寫。

“傳統(tǒng)的硬接線安全技術(shù)可以通過突然關(guān)停機(jī)器來對安全事件做出響應(yīng)，這經(jīng)常會給服務(wù)人員的工作帶來更多困難。另一方面，即使當(dāng)安全門打開或操作員進(jìn)入保護(hù)區(qū)，貝加萊安全技術(shù)也可以允許生產(chǎn)以安全的較低速度繼續(xù)進(jìn)行。在大多數(shù)情況下，可以避免停機(jī)。”Christen在指出新安全方案的優(yōu)勢時(shí)說道。

圖3 使用貝加萊控制器和安全模塊的控制柜一覽

現(xiàn)在對于任何想為大型設(shè)施規(guī)劃安全技術(shù)的人，H?dinger給出了一些提示：“搞清楚系統(tǒng)在哪里交互非常重要。當(dāng)你的輸送帶跨越了多層時(shí)，你必須仔細(xì)地考慮，當(dāng)某人在底層觸發(fā)停止按鈕時(shí)，頂層將會發(fā)生什么。”他說道，“我們調(diào)整硬件架構(gòu)有助于簡化安全電路，并最大限度地減少停機(jī)時(shí)受影響的輸送帶數(shù)量。”

高系統(tǒng)可用性

該項(xiàng)目投運(yùn)以來，系統(tǒng)可用性得以100%確保。“自從切換到POWERLINK以來，這個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行非常穩(wěn)定，實(shí)際上，我們唯一遇到問題的時(shí)候是擠滿包裹的時(shí)候。”H?dinger站在控制室窗前俯瞰下面的車間時(shí)說道，在那里包裹川流不息地從交叉帶式分揀機(jī)中流進(jìn)和流出。

摘自《自動化博覽》2021年7月刊