解决方案
- 对带有集成运动控制器的立式成型-充填-封合(VFFS)包装机进行改造
- 控制器/伺服驱动联合体执行所有顺序、驱动以及运动控制功能
- 消除了应用分离运动控制器的必要
- 集成了工厂级SCADA架构
成果
- 降低了薄膜长度变化
- 精度提高2mm
- 提高了剂量精度
- 净重变化减小20%
- 过度充填损失降低16%
- 增强了机器可靠性
- 平均故障间隔时间(MTBF)提高近20%
- 最大限度地提高了生产能力
- 机器产量提高60%
印度原始机械制造商(OEM) Nichrome公司与美国罗克韦尔自动化公司(Rockwell Automation®)合作，利用艾伦-布拉德利(Allen-Bradley®)集成运动方案升级包装机，从而最大限度地提高了使用15年之久的老设备的效率
背景
20世纪中叶，立式成型-充填-封合(VFFS)包装技术的诞生令食品加工业发生了革命性变化。VFFS包装设备将热封塑料薄膜制成包装袋，然后在包装袋中装入特定数量的食品产品，并封口。由于用途广泛且经久耐用，VFFS包装迅速取代了硬塑料及金属容器，成为许多食品产品的优选包装方法。
1977年，Nichrome印度有限公司成为制造立式成型-充填-封合机器的首家印度公司。该公司最早的VFFS产品——一种用于将干奶粉密封到包装袋中的机器——为印度包装业的一大转折点。曾经极易腐坏变质的瓶装奶现在装入方便、不易变质的包装袋里即可销往全国。这些年来，通过始终如一地注重持续改进，Nichrome公司已将其产品延伸到食品、奶制品以及药品行业，为这些行业提供各式包装设备。
目前，Nichrome公司的技术质量已得到了全世界的认可。 Nichrome公司在印度浦那市(Pune)拥有40,000平方英尺的制造厂，不但为印度的制造商供应包装解决方案，还将其生产的机器出口到40多个国家。迄今为止，已经安装了3,200多台Nichrome设备。Nichrome公司年营业额达500万美元，占印度固体食品包装机市场份额的25%、液体食品包装机市场份额的35%。
挑战
在多年服务于食品业的过程中，Nichrome公司已经将雀巢公司视作自己最长久的客户之一。总部设在瑞士的雀巢公司是世界上最大的食品与饮料公司，年销售额近700亿美元。2002年，雀巢公司与Nichrome合作，由Nichrome公司帮助其升级雀巢位于印度萨马卡(Samalkha)的包装机。
尽管Nichrome公司过去为雀巢公司供应过新设备，但是这次雀巢公司要求对现有的螺旋式/杯式充填机进行自动化改造。螺旋式/杯式充填机是其包装奶粉及婴儿食品产品之VFFS作业线的一部分。现有设备已经使用了15年之久，最初购自一家德国OEM。该机器使用机械离合制动系统来控制薄膜填料仪与剂量仪。薄膜填料仪决定包装袋的大小，剂量仪决定所包装产品的份量。
要想利用机械控制系统实现精确的薄膜长度以及剂量精度，困难很大。现有设备可以达到+/-3mm的长度精度，在这种长度精度下，1千克的包装袋里一般会多盛2-3克的产品。另外，由于两个系统的机器速度是固定的，只能手动调节，因此，生产线调整既笨重又耗时。
15年的磨损也对机器造成了一定损害。现在，系统极易产生故障，而且雀巢公司发现越来越难找机械控制部件的更换件。即使对系统进行很好的维修，包装机的最大速度也只能达到每分钟35袋。
雀巢公司要求进行升级，从而提高包装线产量，并尽可能减少过量充填浪费。另外，雀巢公司希望能对系统增添一些现有机械控制系统所不具有的新功能，如诊断功能与数据采集功能。最后，为了尽可能减少对生产进度安排的影响，雀巢公司规定在生产运作的例行停工期间进行改造。
解决方案
由于Nichrome公司无法得到德国OEM最初的产品设计图，他们首先对现有设备进行了全面检查。Nichrome公司的研究表明，系统的许多机械部件已经磨损到无法再修的程度。为了优化系统，Nichrome公司首先确定了要更换的机械部件。接下来，公司联络了雀巢公司首肯的全球工业自动化供应商罗克韦尔自动化公司(Rockwell Automation®)。雀巢公司位于印度次大陆（包括斯里兰卡）的许多工厂都依靠罗克韦尔自动化公司的解决方案与售后支持。而且，由于Nichrome公司在某些包装设备上使用罗克韦尔自动化公司的艾伦-布拉德利(Allen-Bradley®) 控制器，因此Nichrome公司对罗克韦尔自动化公司也非常熟悉。
Nichrome公司与罗克韦尔自动化公司的软件工程师们合作，就雀巢公司业务所需要的逻辑顺序、加工参数以及联锁设计交换了意见。最终，工作组选择了罗克韦尔自动化公司的一种运动控制解决方案，该方案基于艾伦-布拉德利 MicroLogix™ 1500型控制器、带有DeviceNet™界面的艾伦-布拉德利 Ultra™ 3000型数字伺服驱动器以及艾伦-布拉德利H系列与F系列伺服电机。
加固、灵活的MicroLogix 1500型控制器带有大型板载永久存储器和实时时钟(RTC)装置，以帮助控制进度安排。该控制器执行命令的速度很快——执行一个普通的1K用户程序大约仅需1毫秒。Ultra 3000型伺服驱动器控制H系列和F系列电机，这两种电机为薄膜仪与剂量仪供电。Ultra 3000伺服驱动器带有内置索引装置，从而不必使用运动控制器或PLC®卡控制点对点定位运动。
伺服驱动器被授权使用艾伦-布拉德利Ultraware软件，该软件功能强大，允许离线运行与编程。Ultraware软件还提供各式现场测试生产效率工具，可以帮助快速微调与跟踪调试。
利用艾伦-布拉德利PanelViewTM 300HMI系统可以简单地设定并监测伺服驱动器电机的速度及其它参数。该系统在DH-485网络下运行，并集成到工厂的SCADA系统中。
Nichrome公司与罗克韦尔自动化公司的工作组仅用了10天例行停工时间即完成了对雀巢公司在印度萨马卡工厂的设备的首次现场改造。
成果
目前，雀巢公司正从萨马卡工厂和摩加工厂业已升级的系统中受益。新的伺服驱动系统能够比机械系统更加精确地控制机器。因此，拉膜系统精确度与剂量系统精确度均得到了极大的提高。改造之前，薄膜长度精确度为+/-3mm，而改造之后，目前精确度达到了+/-1mm。由于剂量精度更高，雀巢公司产品包装的净重变化改善了20%，过量填充损失减少了16%。
此外，由于操作员可以快速调节机器参数，因此减少了包装线调整时间与总停工时间。安装新的控制系统之后，机器也更加可靠。
平均故障间隔时间(MTBF)提高了近20%。
Nichrome公司的总经理H.P Joshi表示：“总体而言，升级后，雀巢公司包装机的包装量提高了60%。我们的确帮助雀巢公司获得了数字控制的所有益处，而且对新设备未进行资本支出。当雀巢公司选择为其SCADA系统添加总体诊断功能时，所升级的机器已经准备就绪。”
通力合作是罗克韦尔自动化公司与Nichrome公司成功地升级雀巢公司在印度的包装设备的关键。通过继续合作，Nichrome公司与罗克韦尔自动化公司均有信心、有能力为雀巢公司或全球任何其他包装客户提供节约成本改造、自动化解决方案以及支持服务。
本文关键字：罗克韦尔 电工文摘，电工技术 - 电工文摘
