圖片來源：Beckhoff Automation

通過部署EtherCAT、機器人和AI技術
，重新設計生產機器以進行質量控製，無菌采樣袋工廠的機器生產能力提高了15%到35%。

關注生產的質量標準和靈活性，對於無菌采樣行業至關重要。畢竟

，采樣袋需要容納各種尺寸的采樣海綿、食品、藥品或有機物，以便在實驗室進行測試並防止汙染，以確保消費者安全。

Labplasgongsizaiqimengtelierdiqudeshengchansheshizhonggoujianleyitiaoliangshendingzhidejiqishengchanxian，bujinkeyishengchanbiaozhunchicundecaiyangdaihetaojian，haikeyizaijihubuxuyaozhuanhuandeqingkuangxia
，shengchancong3到33英寸寬的各類材料的定製產品。

Labplas公司的總經理Benoit Brouillette表示：“通過自動化不斷改進我們的係統，以在保持敏捷性的同時，實現更多產品、更高的吞吐量。”

該公司總部位於加拿大魁北克省的Sainte-Julie,，在大約55個國家/地區擁有獨立的分銷商網絡

，為食品、農業、環境
、獸醫和製藥等行業的客戶提供服務。產品包括無菌采樣袋、檢測棒套件
、食品工業袋和環保可生物降解袋。

從20年前投產的第一台機器，到公司現在的24條MM係列機器生產線

，經曆了多次迭代。Labplas研發部門經理Christian Fontaine表示，最近重新設計了幾條MM生產線，工程部門額外增加了機器人和GigE攝像頭以提高產量和可重複性，還正在部署人工智能(AI)以實現更好的質量控製。對Labplas來講，任何升級的關鍵是需要仔細考慮控製平台直到組件的各個層麵。

“為了保持足夠的多樣性以生產定製產品，MM生產線必須保持高度的複雜性。如果您不信任機器的每個部分，就不會信任最終結果。”Fontaine說。

01 采用可靠、開放的技術

工程團隊優先考慮係統開放性
，這是增加數據采集和集成第三方組件和實時軟件所必需的。例如，Labplas想升級其組裝技術
，以生產采樣袋並裝入采樣附件，如海綿、布
、勺子或帶有機械臂的剪刀。

以前
，運行人員需要手動裝入海綿並將套件放入成品敞口袋中。為了實現MM生產線的設計升級，Labplas考慮了不同類型的成型、填充和密封，並設計了一種將該設備與6軸機器人集成的方法。

所suo有you組zu件jian都dou需xu要yao在zai沒mei有you不bu同tong供gong應ying商shang通tong信xin問wen題ti的de情qing況kuang下xia實shi時shi協xie同tong工gong作zuo，同tong時shi在zai公gong司si服fu務wu器qi或huo專zhuan用yong計ji算suan硬ying件jian上shang收shou集ji和he存cun儲chu數shu據ju，以yi進jin行xing報bao告gao和he流liu程cheng改gai進jin。

ciwai
，zaiweilaidequanchanggaizaozhong，zhongxinshejideshengchanxianjiangzuoweiquanchangweilaigaijindemoxing，keyitigaochanliangbingshiyunxingheweihurenyuangengrongyicongyitiaoshengchanxianzhuanyidaolingyitiaoshengchanxian。

Brouillette說：“我們的目標是開發一個標準化的係統
，在這個係統中自動化設備和機器將盡可能固定不變，即使我們擁有能夠生產1000多種不同產品類型的多功能生產線。”

由於之前供應商的傳統可編程邏輯控製器(PLC)無法支持機器人要求，也無法支持AI，因此從2015年開始，Labplas開始尋求新的合作夥伴。工程團隊認為基於PC的控製是最佳途徑。

▲ 圖2：通過配置了TwinCAT軟件以及其它先進技術的拾取和放置機器人，使插入采樣工具的速度提高了6倍。

02 機器人和軟件促進生產

新機器的設計包括多個基於PC的控製解決方案、運動控製硬件和具有運動功能的通用自動化軟件。Labplas在15條生產線上配置了機器人。拾放機器人和其它運動軸配備了由EtherCAT伺服驅動器控製的伺服電機。

高(gao)性(xing)能(neng)同(tong)步(bu)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)為(wei)動(dong)態(tai)應(ying)用(yong)提(ti)供(gong)非(fei)常(chang)低(di)的(de)轉(zhuan)子(zi)慣(guan)量(liang)和(he)非(fei)常(chang)高(gao)的(de)過(guo)載(zai)能(neng)力(li)。該(gai)設(she)計(ji)用(yong)單(dan)電(dian)纜(lan)連(lian)接(jie)到(dao)驅(qu)動(dong)器(qi)，電(dian)源(yuan)和(he)反(fan)饋(kui)信(xin)號(hao)在(zai)同(tong)一(yi)條(tiao)線(xian)纜(lan)中(zhong)傳(chuan)輸(shu)，從(cong)而(er)減(jian)少(shao)了(le)接(jie)線(xian)數(shu)量(liang)。伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)器(qi)的(de)快(kuai)速(su)控(kong)製(zhi)算(suan)法(fa)
，最(zui)小(xiao)電(dian)流(liu)控(kong)製(zhi)、速度控製和位置控製為62.5μs。

“伺服驅動器必須為伺服電機提供極高的精度和加速度

，尤其是delta機器人。”Fontaine說。同時
，還使用了具有內置安全斷開扭矩(STO)和安全停止1(SS1)功能的集成功能安全驅動卡，可選擇通過標準自動化軟件來添加具有編程功能的安全I/O硬件。

除了安全之外
，該自動化軟件還可作為MM生產線的PLC、運動控製和其它要求的通用軟件平台。該軟件的運動轉換功能支持各類機器人的設計和調試，包括delta拾放機器人。

“youyujichengledongtaiyukongzhi，jishizaigaosuhejiasuqingkuangxia，yekeyitongguoyundongxuezhuanhuanjinxinggaojingduyundong
，zidonghuaruanjiantaojiankeyishishikongzhijiqirenhejiqishengchanxian。”Beckhoff Automation公司的區域銷售經理Ted Sarazin說。

該軟件支持同時使用多種語言進行編程，包括從具有麵向對象擴展的IEC61131-3到C語言的所有內容，因此用戶可以為每個應用使用合適的語言。免費試用機會有助於在購買前確定設計需求並降低風險。

▲圖3：AM8000伺服驅動器為Codian機器人提供出色的響應能力。

03 跳出工業硬件的傳統思維

為了提高靈活性和可重複性，MM機器生產線采用了很多先進控製解決方案。工程師和運行人員通過內置的寬屏麵板與MM機器進行交互，該麵板對外提供具有IP65防護等級的多點觸控顯示硬件。單電纜設計整合了電源
、USB 3.0信號和DVI信號
，可用於從基於PC的機器控製器到控製麵板的傳輸，最遠可達100m。

DIN導軌安裝的嵌入式PC，是高級MM生產線的主要機器控製器。這種基於PC的控製器具有雙核處理器
，可通過通用自動化軟件自動生產樣品。

這些工業級PC控製著所有自動化設備，包括MM生產線上的伺服驅動器
、傳感器等。例如在MM9係列中，小型嵌入式控製器必須提供可以驅動複雜機器所需的處理能力

，該機器具有7個運動軸以及一個5軸和2個3軸Delta機器人
，並且需要具有可用於質量監控和潛在自我修複軟件的CPU算力。

嵌入式PC還為運行在微軟Windows環境下的第三方軟件提供了安裝和處理能力。這包括客戶定製的
、用於質量控製的Laplas AI應用。

04 部署AI工具

“我們在采樣袋生產線上部署AI工具，主要是為了自動檢測和處理產品缺陷，並通過來自電機
、傳感器和攝像頭的設備狀況監視數據來預測質量，如果沒有強大的計算能力，這是不可能實現的。” Brouillette說。

EtherCAT為MM機器生產線提供實時網絡和I/O解決方案，也進一步提高了係統開放性。Fontaine解釋說，DIN導軌安裝的I/O端子
，連接到嵌入式PC並連接到MM機器上的傳感器
、閥門
、端子卡件、固態繼電器(SSR)和其它設備。

通過單根以太網電纜
，EtherCAT協議使用戶能夠在組件之間傳輸信息，傳輸速度快於控製器周期
，包括安全功能所需的信息。

05 開啟未來生產力和靈活性

通過實施基於PC的開放式解決方案，每條產品線在升級後不到一年的時間內就實現了投資回報。他們還提高了MM機器的靈活性
，能夠以更少的轉換工作生產更多的規格，並能夠充分利用AI和機器人技術
，以最高質量快速完成流程。

“通過直接在機器上應用AI進jin行xing質zhi量liang控kong製zhi
，運yun行xing人ren員yuan可ke以yi專zhuan注zhu於yu產chan品pin的de供gong應ying和he包bao裝zhuang，而er不bu是shi質zhi量liang控kong製zhi。這zhe也ye使shi我wo們men能neng夠gou實shi施shi預yu測ce性xing維wei護hu，在zai任ren何he設she備bei和he流liu程cheng問wen題ti導dao致zhi停ting止zhi生sheng產chan之zhi前qian解jie決jue它ta們men。” Brouillette說。

除了能提高質保水平
，Labplas公司還提高了所有規格采樣袋的產量，重新設計的MM機器的生產率平均提高了25%。隨著袋子尺寸變得更寬，效率的提高會略有下降。例如，對於10英寸以上的袋子，生產率平均提高了15%，對於尺寸較小的袋子，生產率提高了35%。此外
，通過添加機器人和其它升級，在MM8機器上插入采樣套件的速度提高了6倍。