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    位于德國(guó) Irschenberg 的 TVI Entwicklung und Produktion GmbH 公司主要經(jīng)營(yíng)各種肉類分配和加工設(shè)備及生產(chǎn)線 — 從肉回火處理到將切好的部分輸送到包裝機(jī)械中。除了TVI 自身在該行業(yè)長(zhǎng)期積累的專業(yè)知識(shí)外，其設(shè)備上安裝的Beckhoff控制器和驅(qū)動(dòng)器所具備的高性能和靈活性也為 TVI 帶來(lái)了很多競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)檫@能夠滿足客戶對(duì)加工速度和精度方面不斷增長(zhǎng)的需求。

總部位于德國(guó) Irschenberg 的 TVI Entwicklung und Produktion GmbH 公司的任事股東 Thomas Völkl 正在介紹 GMS 500 多功能分配系統(tǒng)

    TVI 的機(jī)器是一個(gè)靈活的肉類加工中心，可以使用標(biāo)準(zhǔn)模塊和客戶特定的程序根據(jù)任意分配任務(wù)進(jìn)行調(diào)整。由于食品加工行業(yè)的持續(xù)整合給成本降低帶來(lái)了巨大的壓力，因此生產(chǎn)效率就變得越來(lái)越重要。TVI 公司任事股東 Thomas Völkl 引用他的公司座右銘來(lái)解釋他的公司提供的解決方案必須滿足的不斷增長(zhǎng)的需求：“我們的機(jī)器可以以任何所需的一致性和切割類型分配任何種類的紅肉。我們確保在重量精度上的結(jié)果最優(yōu)，并最大程度地減少產(chǎn)品浪費(fèi)，同時(shí)最大限度地提高勞動(dòng)力和能源效率。”同樣重要的是要為肉類分配和加工提供全面的解決方案，包括設(shè)置、回火（加熱冷凍肉及冷鮮肉）、分配（切片、分配、堆疊）、裝入托盤(pán)（手動(dòng)或自動(dòng)）、檢查和傳輸產(chǎn)品到包裝機(jī)中。

    最大能效可通過(guò)下面兩種途徑保證：一方面，用伺服驅(qū)動(dòng)器代替氣動(dòng)和液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)；這大大減少了機(jī)器的能耗。另一方面，TVI 的制冷機(jī)非常高效。由于在分配過(guò)程開(kāi)始之前的數(shù)秒內(nèi)需要將肉移走，回火殼厚度只能在 2 到 3 毫米之間，而不是其它大部分系統(tǒng)中的 5 到 10 毫米。這大約能降低 80％ 的能耗。最重要的是，制冷機(jī)采用傳統(tǒng)的壓縮機(jī)制冷技術(shù)，而大部分其他系統(tǒng)都要不斷消耗二氧化碳。這使得每公斤肉的能耗成本從原來(lái)的 5 至 10 美分降到只有 0.4 美分。

    借助靈活的控制技術(shù)進(jìn)一步提升機(jī)械專業(yè)性

    使用節(jié)能和精確控制的伺服驅(qū)動(dòng)器以及通過(guò)高精度、高速控制優(yōu)化過(guò)的氣動(dòng)閥只是用基于 PC 的控制滿足苛刻的客戶要求的其中兩個(gè)例子。這適用于單臺(tái)機(jī)器以及整個(gè)生產(chǎn)線，Thomas Völkl 解釋說(shuō)：“多虧了我們的模塊化方案，我們可以用我們的單個(gè)組件如制冷機(jī)、分配機(jī)和帶托盤(pán)分配機(jī)的自動(dòng)托盤(pán)充填機(jī)以及殘留物處理單元以極大的靈活性建立生產(chǎn)線。然后，模塊與相匹配的輸送帶連接。通過(guò)選擇正確的組件，我們可以根據(jù)每個(gè)客戶的具體要求進(jìn)行調(diào)整。實(shí)踐證明，Beckhoff 的控制技術(shù)具有出色的靈活性，適合所有的應(yīng)用領(lǐng)域 — 從最小的系統(tǒng)，只有兩個(gè)氣動(dòng)閥的 TDS 300 托盤(pán)分配機(jī)，到具有七根高精度伺服軸的 GMS 500 分配系統(tǒng)。”

GMS 500 分配系統(tǒng)是肉類加工中心的核心部分

    多功能分配系統(tǒng)是生產(chǎn)線的核心組成部分

    大多數(shù) TVI 肉類加工中心的核心部分且位于鄰近制冷機(jī)位置的是多功能 GMS 500 分配系統(tǒng) — 公司最大的收入來(lái)源。設(shè)備通過(guò)性能強(qiáng)大的 CX1030 嵌入式控制器和 TwinCAT NC I 軟件控制。控制面板是一臺(tái)集成式 CP6901，帶有不銹鋼邊緣和一個(gè)齊平安裝的 12 英寸觸摸顯示面板。四個(gè)緊湊型 EtherCAT 伺服驅(qū)動(dòng)器 AX5206 和五個(gè)變極繞組同步伺服電機(jī) AM3021 與 AG2210 行星齒輪減速機(jī)確保了高精度運(yùn)動(dòng)控制。GSM 500 專為高精度工作流設(shè)計(jì)，執(zhí)行下列工藝步驟：

    – 操作人員將一片或多片肉放到模具中
    – 機(jī)器將模具回轉(zhuǎn)到切割位置并激活合適的活塞
    – 肉完美成型并縱向測(cè)量
    – 機(jī)器無(wú)剩余或有少量剩余地分配肉在一個(gè)線性單元根據(jù)目標(biāo)重量確定切片的厚度后，刀具開(kāi)始切第一片。然后，機(jī)器連續(xù)地切剩下的肉片。在完成最后一次切割后，模具旋轉(zhuǎn)裝置將下一片肉移動(dòng)到位，并重復(fù)該過(guò)程。

無(wú)論是 Euroline（頂部）和 AIR Line（底部）可根據(jù)客戶的具體要求調(diào)整

GMS 500 分配系統(tǒng)是肉類加工中心的核心部分

    肉類分配中心的尾部有一個(gè) FPS500 Euroline 裝托盤(pán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)會(huì)將肉放入托盤(pán)中，以便無(wú)重量限制或以固定的重量分配。它由三個(gè)協(xié)調(diào)模塊組成：帶 TDS 300 托盤(pán)分配器的 MIS 3000-4000 手動(dòng)插入?yún)^(qū)、全自動(dòng) AIF 500 托盤(pán)填充機(jī)和 GMI 500 稱重和分揀單元。首先，從 GMS500 分配的肉片被放置在 MIS3000-4000 的輸送帶上。它們從那里被手動(dòng)或通過(guò) AIF 500 自動(dòng)放置到托盤(pán)中。填滿的托盤(pán)移到 GMI 500，它們?cè)谶@里緩沖并在一個(gè)動(dòng)態(tài)秤上稱重。過(guò)輕或過(guò)重的部分被自動(dòng)推送到單獨(dú)的緩沖輸送帶上并被移到一個(gè)再加工工作站。裝有正確重量的肉片的托盤(pán)直接繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到包裝機(jī)中。所有這些單元都再次通過(guò) Beckhoff 的控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)技術(shù)，如 12 英寸控制面板 CP6901、四個(gè)EtherCAT伺服驅(qū)動(dòng)器 AX5206 和五個(gè)帶 AG2200 行星減速機(jī)的同步伺服電機(jī) AM3021，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。

分配系統(tǒng)（左）通過(guò)一臺(tái)定制的 12 英寸控制面板 CP6901 操作。制冷機(jī)（右）通過(guò)一臺(tái) 5.7 英寸適合控制柜安裝的控制面板 CP6907

    靈活的高精度伺服驅(qū)動(dòng)器

    Beckhoff 的伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的高性能在各種運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)中是顯而易見(jiàn)的。在 GSM 500 分配系統(tǒng)中，伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)確保模具旋轉(zhuǎn)裝置和隔板被回轉(zhuǎn)到正確位置。整個(gè)肉類加工中心的運(yùn)行通過(guò)各種旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn) — 例如，在輸送帶或托盤(pán)的齒形皮帶送料器中。

    TVI 最新開(kāi)發(fā)的是 AIR 250 插入機(jī)器，它有四個(gè)用于移動(dòng)殘留物蓋板的伺服軸、輸送帶和一個(gè)張緊帶以及用于空托盤(pán)的齒形皮帶送料器。在這臺(tái)機(jī)器上，TVI 也采用了Beckhoff的單電纜（OCT）解決方案，反饋信號(hào)和電力都通過(guò)一根電纜直接傳輸。這樣電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器側(cè)無(wú)需使用多根電線和連接器，從而顯著節(jié)省了組件使用量，減少了調(diào)試工作。OCT 系統(tǒng)通過(guò)兩個(gè) AX5206 伺服驅(qū)動(dòng)器和兩個(gè) AM8021 或 AM8022 伺服電機(jī)實(shí)施，每個(gè)都帶 AG2210 和 AG2310 行星齒輪減速機(jī)。

    Thomas Völkl 相信 Beckhoff 的驅(qū)動(dòng)技術(shù)具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ?ldquo;在我們未來(lái)的發(fā)展中，我們將整合更多的安全技術(shù)，且 TwinSAFE 技術(shù)為驅(qū)動(dòng)器和 I/O 提供了一個(gè)一致的系統(tǒng)，在實(shí)施上具有很大的優(yōu)勢(shì)。因此，我們將主要使用 Beckhoff 的伺服產(chǎn)品。”

    PC 控制既有速度，又適用于各種應(yīng)用

    早在 2008 年，TVI 就決定使用基于 PC 的控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的 PLC 技術(shù)。Thomas Völkl在解釋這樣做的原因時(shí)說(shuō)道：“當(dāng)時(shí)我們遇到了性能上的限制，特別是必須要控制幾個(gè)同步操作軸時(shí)。我們最初用 C ++ 語(yǔ)言編寫(xiě)這些應(yīng)用程序并在一臺(tái)工業(yè) PC 上執(zhí)行這些應(yīng)用程序。但我們很快意識(shí)到，PC 和 PLC 技術(shù)的結(jié)合會(huì)帶來(lái)不必要的工藝過(guò)程減緩。因此，轉(zhuǎn)向使用完全基于 PC 的控制系統(tǒng)就是一個(gè)必然的選擇。此外，Beckhoff 也是個(gè)理想的供應(yīng)商，因?yàn)樗麄兊南到y(tǒng)不僅速度非常快，而且具有良好的開(kāi)放性，非常靈活。”Beckhoff 的系統(tǒng)還讓 TVI 能夠非常有效地實(shí)施必要的液壓控制器，Völkl 補(bǔ)充道。此外，PC 控制除了能夠完成復(fù)雜的控制任務(wù)之外，它同樣也適用于諸如托盤(pán)分配器及其單氣缸、真空閥及小型控制面板等小型應(yīng)用。

    靈活的 Beckhoff I/O 系統(tǒng)與超過(guò) 300 多種 EtherCAT 端子模塊開(kāi)辟了廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，并滿足 TVI 的所有要求。對(duì)于 Thomas Völkl 來(lái)說(shuō)，其緊湊型設(shè)計(jì)特別重要：“由于我們的機(jī)器結(jié)構(gòu)非常緊湊，I/O 端子模塊系統(tǒng)的高密度對(duì)我們來(lái)說(shuō)大有裨益。例如，在我們的制冷機(jī)中，我們采用了 EtherCAT 的高密度端子模塊 EL2809，其特點(diǎn)是在一個(gè)外殼中集成了 16 個(gè)數(shù)字量輸出，寬度僅為 12 毫米。”其它優(yōu)點(diǎn)還包括眾多集成有特殊功能的端子模塊。例如，EL3356-0010 動(dòng)態(tài)稱重傳感器端子模塊將能夠更輕松地將稱重集成到機(jī)器控制系統(tǒng)中，而 EL34xx 系列電力監(jiān)測(cè)端子模塊將記錄制冷機(jī)的低能耗數(shù)據(jù)。

    對(duì)于 Völkl 來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)供應(yīng)商這一名詞還涵蓋了另一個(gè)重要方面：“Beckhoff 公司將預(yù)裝配在控制柜中的完整的控制技術(shù)作為一項(xiàng)增值服務(wù)提供。這對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槲覀儾辉傩枰趲?kù)存中保留這些組件 — 不像過(guò)去，當(dāng)我們與一個(gè)供應(yīng)商合作時(shí)，他們什么都不用做，只需要建造控制柜即可。電氣和電子元器件占一臺(tái)機(jī)器價(jià)值的 30％ 到 50％，現(xiàn)在這一切證明了是多么重要。”

    最新一代 TwinCAT 3 軟件具有更大的提高效率的潛能

    Thomas Völkl 想要繼續(xù)沿著讓機(jī)器和系統(tǒng)更加模塊化的成功道路向前邁進(jìn)，以便能夠使用盡可能少的工程投入量更高效地定制肉類加工中心。機(jī)械結(jié)構(gòu)已經(jīng)相當(dāng)先進(jìn)，但軟件開(kāi)發(fā)仍具有更加模塊化的潛力，Völkl 說(shuō)道。他認(rèn)為，最新一代 TwinCAT 3 軟件為提高效率提供了合適的工具：“TwinCAT 3 高效支持面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，這是讓電子元器件和編程更加模塊化所不可或缺的因素。TwinCAT 3 具有兩大優(yōu)點(diǎn)：面向?qū)ο蟮木幊绦枰墓ぷ髁看蟠鬁p少，并且可以讓多個(gè)開(kāi)發(fā)者在同一個(gè)項(xiàng)目上同時(shí)工作。這就是為什么我們會(huì)在下一代的分配系統(tǒng)中實(shí)施 TwinCAT 3 的原因。”