饮料工业饮料上升运动控制

面对污染，严厉的冲洗环境和24/7操作，机器制造商利用分布式控制，智能驱动器和入口保护额定电机，提供快速，可重复，强大的性能。

生产线的运动控制
设计用于冲洗环境
智能驱动飙升

像甜食和零食的食品工业一样，饮料行业大部分都在大量生产中赚钱。鉴于这一点，发现OEM越来越令人惊讶地越来越多地向饮料机器添加到从填充物和尖塔到盒装和壳体包装机的饮料机器。伺服电机提供速度，响应性，灵活性和可靠性，可带来机器建设者和最终用户在竞争优势和快速投资回报方面。

与某些行业不同，运动控制只是在过去几年才在饮料行业得到显著采用。“很少有原始设备制造商已经使用了10年或15年，但就在5年前，大约80%的机器都是机械的，”该公司电力驱动和控制部门销售和营销经理Dan Throne表示博世力士乐公司．(霍夫曼地产,伊利诺斯州)。

部分地，工厂根本没有拥有内部专业知识来使用运动控制。这导致了王位的呼叫伺服反弹 - 心理，而不是机械，品种。“一些早期的采用者对伺服技术非常沉重，但植物在维护它的情况下挣扎，使得一些OEM实际上恢复了更多的机械系统，即使伺服电机具有显着的好处。植物不熟悉该技术。“

今天，这种情况发生了变化，部分原因是技术变得越来越简单，部分原因是用户受到了更多的教育。“这真的不同于我们在90年代初首次推出带有伺服系统的机器时，”Robert Beesley说，他是包装机器制造商Hartness International (Greenville, South Carolina)的工程经理。“这真的吓坏了人们。如今，甚至没有人对伺服眨眼。”

生产线的运动控制
盒装线的最弱点是产品装载和处理。在饮料行业中，流程可以每分钟运行最多2000瓶或罐头。如果传统机器堵塞，操作员必须拔出填充罐，请卸下损坏的纸箱，然后重新同步和重启，一个可能需要20到30分钟的过程。在饮料卷上，可以达到数万美元的产量。

采用电子轴系和同步，卡塞频率降低。如果出现问题，绝对编码器技术意味着操作人员只需要移除卡料并重新启动机器——运动从停止的地方开始，以全速生产，不需要重新定位。

运动控制还有其他好处，包括系统成本。“机械包装线在机器之间有30,000至40,000美元的变速箱来同步它们，”宝座说。“你可以投入运动控制不到一半的价格[见侧边栏]保持它更好的同步，在堵塞后有更好的恢复。因为那些又大又贵的变速箱每隔几年就要更换一次，所以(运动控制)的投资回报非常快。”

从装盒开始，运动控制向上游、灌装、旋盖和贴标两个方向移动;以及下游的装箱和码垛。例如，Hartness就首次在其2800台跌落式包装机上实现了运动控制技术，能够将瓶子垂直地放入纸箱中。如今，他们在一系列产品中使用了运动控制，包括一种九轴收缩包装机，它可以从毛坯中取出纸板托盘，装上瓶子，用塑料包裹，并以每分钟100箱的速度将其包裹起来。比斯莉说:“如果没有伺服系统，这是完全不可能的。”他举例说，伺服系统的控制、性能、速度，最重要的是，它的灵活性，例如，只需一个命令就可以从6个pack切换到24个pack人机界面(HMI)．

聚乙烯收缩包装薄膜，通常印刷与标签，到达形式的300磅卷。Hartness收缩包装的一个轴打开卷膜，并把它送入机器，在那里一个照片探测器扫描打印。反馈允许轴在飞行中调整，以正确地定位薄膜上的标签，并确保网材没有拉伸或扭曲。

薄膜在真空带上计量进入包装部分，切割，然后包裹在瓶子的托盘上，全部由伺服电机。另一个伺服轴将包裹传送到热通道。用机械系统来执行这些步骤是可能的，但电子轴系提供了机械系统不能提供的好处:不仅转换速度快，而且易于安装。饮料生产商经常更换材料和供应商。即使是同一家供应商，聚乙烯薄膜也可以一批批地更换。基于伺服电机的系统允许用户进行微调补偿;而对于机械机械的凸轮和齿轮头则不是这样。比斯莉说:“如果没有伺服系统，我们甚至不会尝试制造(收缩包装)。”

设计用于冲洗环境
和许多食品应用一样，饮料行业也面临着特殊的挑战。罐和瓶可以在灌装区破裂，液体倒在组件上。更有问题的是冲洗环境，特别是碱液和次氯酸钠等腐蚀性化学品的使用。

清洗的惩罚需要的不仅仅是标准的马达。原始设备制造商们开始采用防护等级为ip65的组件，这意味着可以承受高达20psi的压力，或者ip67，可以在1米的水下生存20分钟。这样的电机可以使用o形圈垫圈密封前轴，或更复杂的处理，如联锁迷宫密封或不锈钢前板，覆盖整个电机的前端，以节省一个小孔，使轴通过。

冲洗条件甚至使外壳材料的选择更加复杂。在所有条件相同的情况下，铝是电机外壳的首选材料，因为它重量轻，经济，并善于导热。问题是像漂白剂和次氯酸钠这样的碱性溶液会迅速降解金属。对铝进行阳极处理可以使其抗腐蚀，但碱液仍然是一个问题。用食品级环氧涂料涂覆铝材，更能防御焦散;然而，它也不是什么都不受影响。

“在许多情况下，包装生产线的下游末端是一个可怕的环境，”比斯利说。“我们有很多碎玻璃、粘性产品和模具，所以我们可以使用的设备有限。酿酒厂真的很强悍，因为他们通常用高压洗衣机清洗，而且他们每天24小时都在以非常高的生产率运转。”答案吗?“我们制造了很多不锈钢设备。”

不锈钢能很好地支撑几乎所有的东西，但它很重，很贵，而且，可能对电机应用来说最重要的是，它的传热效率非常低。因此，使用不锈钢电机往往意味着过大的电机的应用，增加成本。就像运动控制一样，设计是一系列的权衡。

智能驱动飙升
保护精细驱动电子器件的一种方法是将它们密封在机柜中，但是对于具有10或20个轴的设计，这种橱柜可以如此大，它们必须放置在距机器的一段距离，或甚至在夹层上放置在距离。这意味着将单独的电缆运行到每个电机，这可能是昂贵的并且引入更多的故障点。为了简化架构和减少组件，工程师现在正在转到分布式控制智能马达/驱动．机器制造商而不是运行数十个电缆超过数百英尺，而是将电机上的驱动器集成在一起的驱动器。结果减少了布线量和成本，并且失效较少。安装变得更快，更便宜，电气柜占地面积急剧下降。“我们已经尽可能低地将智能分发，因为您分发的越多，它就越越快，控制架构的更便宜，”宝座说。“我们将驱动器放在电机上的环氧密封盒中，并在最恶劣的环境中存活。”

贝加莱工业自动化公司(Roswell, Georgia)与oem合作，后者在同一地点生产灌装和封盖机器。机器制造商使用具有内存和处理能力的驱动器来帮助简化维护。销售工程师达里奥•多科(Dario Doko)表示:“这些驱动器可以智能监控数百个参数。”“温度、制动状态、编码器/解析器值、内部校准值;每一个人都可以被监控。”

当需要更换时，驱动器可以发送警报到维护。更好的是，更换可以像电源下电一样简单，删除失败的设备，将智能卡从旧驱动器安装到新的驱动器中，然后备份电源。软件自动下载;如果OEM升级软件，他们甚至可以将客户邮寄到新的智能卡以安装更新的代码。

共识是，该技术已超越早期采用者以普遍使用。运动控制允许企业以机械机器根本不能的方式竞争，提供忽视太重要的节省。“你必须在这一天和年龄竞争激烈，”Beesley说。“几年前，销售一台带有九个伺服的机器，但我们的客户的看法确实改善了。”

“当你开始将机器成本降低30%时，人们必须找到一种方法来做到这一点，”Throne说。“在过去的五年中，我们在饮料行业获得了很多认可，因为我们的创新非常重要，它们带来的好处毋庸置疑。”