位于德國 Irschenberg 的 TVI Entwicklung und Produktion GmbH 公司主要經(jīng)營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)長期積累的專業(yè)知識外，其設(shè)備上安裝的Beckhoff控制器和驅(qū)動器所具備的高性能和靈活性也為 TVI 帶來了很多競爭優(yōu)勢，因?yàn)檫@能夠滿足客戶對加工速度和精度方面不斷增長的需求。

總部位于德國 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了巨大的壓力，因此生產(chǎn)效率就變得越來越重要。TVI 公司任事股東 Thomas Völkl 引用他的公司座右銘來解釋他的公司提供的解決方案必須滿足的不斷增長的需求：“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)，同時最大限度地提高勞動力和能源效率。”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（手動或自動）、檢查和傳輸產(chǎn)品到包裝機(jī)中。

    最大能效可通過下面兩種途徑保證：一方面，用伺服驅(qū)動器代替氣動和液壓執(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。由于在分配過程開始之前的數(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)動器以及通過高精度、高速控制優(yōu)化過的氣動閥只是用基于 PC 的控制滿足苛刻的客戶要求的其中兩個例子。這適用于單臺機(jī)器以及整個生產(chǎn)線，Thomas Völkl 解釋說：“多虧了我們的模塊化方案，我們可以用我們的單個組件如制冷機(jī)、分配機(jī)和帶托盤分配機(jī)的自動托盤充填機(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。通過選擇正確的組件，我們可以根據(jù)每個客戶的具體要求進(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)，只有兩個氣動閥的 TDS 300 托盤分配機(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) — 公司最大的收入來源。設(shè)備通過性能強(qiáng)大的 CX1030 嵌入式控制器和 TwinCAT NC I 軟件控制。控制面板是一臺集成式 CP6901，帶有不銹鋼邊緣和一個齊平安裝的 12 英寸觸摸顯示面板。四個緊湊型 EtherCAT 伺服驅(qū)動器 AX5206 和五個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)動控制。GSM 500 專為高精度工作流設(shè)計，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量
    – 機(jī)器無剩余或有少量剩余地分配肉在一個線性單元根據(jù)目標(biāo)重量確定切片的厚度后，刀具開始切第一片。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到位，并重復(fù)該過程。

無論是 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 FPS500 Euroline 裝托盤系統(tǒng)，該系統(tǒng)會將肉放入托盤中，以便無重量限制或以固定的重量分配。它由三個協(xié)調(diào)模塊組成：帶 TDS 300 托盤分配器的 MIS 3000-4000 手動插入?yún)^(qū)、全自動 AIF 500 托盤填充機(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。它們從那里被手動或通過 AIF 500 自動放置到托盤中。填滿的托盤移到 GMI 500，它們在這里緩沖并在一個動態(tài)秤上稱重。過輕或過重的部分被自動推送到單獨(dú)的緩沖輸送帶上并被移到一個再加工工作站。裝有正確重量的肉片的托盤直接繼續(xù)運(yùn)動到包裝機(jī)中。所有這些單元都再次通過 Beckhoff 的控制系統(tǒng)和驅(qū)動技術(shù)，如 12 英寸控制面板 CP6901、四個EtherCAT伺服驅(qū)動器 AX5206 和五個帶 AG2200 行星減速機(jī)的同步伺服電機(jī) AM3021，實(shí)現(xiàn)自動化操作。

分配系統(tǒng)（左）通過一臺定制的 12 英寸控制面板 CP6901 操作。制冷機(jī)（右）通過一臺 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)動器

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

    TVI 最新開發(fā)的是 AIR 250 插入機(jī)器，它有四個用于移動殘留物蓋板的伺服軸、輸送帶和一個張緊帶以及用于空托盤的齒形皮帶送料器。在這臺機(jī)器上，TVI 也采用了Beckhoff的單電纜（OCT）解決方案，反饋信號和電力都通過一根電纜直接傳輸。這樣電機(jī)和驅(qū)動器側(cè)無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)通過兩個 AX5206 伺服驅(qū)動器和兩個 AM8021 或 AM8022 伺服電機(jī)實(shí)施，每個都帶 AG2210 和 AG2310 行星齒輪減速機(jī)。

    Thomas Völkl 相信 Beckhoff 的驅(qū)動技術(shù)具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ?ldquo;在我們未來的發(fā)展中，我們將整合更多的安全技術(shù)，且 TwinSAFE 技術(shù)為驅(qū)動器和 I/O 提供了一個一致的系統(tǒng)，在實(shí)施上具有很大的優(yōu)勢。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說道：“當(dāng)時我們遇到了性能上的限制，特別是必須要控制幾個同步操作軸時。我們最初用 C ++ 語言編寫這些應(yīng)用程序并在一臺工業(yè) PC 上執(zhí)行這些應(yīng)用程序。但我們很快意識到，PC 和 PLC 技術(shù)的結(jié)合會帶來不必要的工藝過程減緩。因此，轉(zhuǎn)向使用完全基于 PC 的控制系統(tǒng)就是一個必然的選擇。此外，Beckhoff 也是個理想的供應(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 300 多種 EtherCAT 端子模塊開辟了廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，并滿足 TVI 的所有要求。對于 Thomas Völkl 來說，其緊湊型設(shè)計特別重要：“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)的高密度對我們來說大有裨益。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)是在一個外殼中集成了 16 個數(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)測端子模塊將記錄制冷機(jī)的低能耗數(shù)據(jù)。

    對于 Völkl 來說，系統(tǒng)供應(yīng)商這一名詞還涵蓋了另一個重要方面：“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。這對我們來說是一個巨大的優(yōu)勢，因?yàn)槲覀儾辉傩枰趲齑嬷斜Ａ暨@些組件 — 不像過去，當(dāng)我們與一個供應(yīng)商合作時，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機(jī)器價值的 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)，但軟件開發(fā)仍具有更加模塊化的潛力，Völkl 說道。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，并且可以讓多個開發(fā)者在同一個項(xiàng)目上同時工作。這就是為什么我們會在下一代的分配系統(tǒng)中實(shí)施 TwinCAT 3 的原因。”