罗克韦尔ControlLogix PAC与Kinetix 6000多轴伺服驱动器在卫生纸巾机械的应用

• 关键词：罗克韦尔,ControlLogix,PAC,Kinetix,6000多轴伺服驱动器
• 摘要：在过去的 75 年中，这家总部设在威斯康星州作风低调的机器制造商，通过为婴儿纸尿裤、卫生棉和失禁用垫的主要制造商提供定制设计的编织物加工机械，一直悄无声息地推动创新的巅峰发展。

解决方案
• Allen-Bradley Kinetix 6000 多轴伺服驱动器有助于缩短工程和安装时间
• Allen-Bradley ControlLogix 可编程自动化控制器 (PAC) 将高速离散控制和运动控制功能集成在同一平台中
• 罗克韦尔自动化 Power　Programming 工具属于免费资源，有助于工程师横跨多个机器和应用利用预设计的代码模块
• PanelView Plus HMI 允许操作员快速监视、控制和了解机器功能各个方面
• ControlNet 适配器结合了 I/O 网络与点对点网络的功能，可同时为这两种功能提供高速的性能
• PowerFlex 变频器与集成架构相结合，可使制造商在其电机应用中增强工厂投资保护、加强控制、降低编程难度并提高基于数据支持的可靠性

取得的成果
• Power Programming 可使设计和工程成本平均降低 45%
• 逐步迁移允许制造商按照符合其资源和生产需求的计划进行升级
• 集成控制、网络可视化和信息技术可实现定制解决方案且无需增加开发时间和成本
• ControlLogix PAC 的灵活性和可靠性可在未来实现更加平滑的过程更改
• 集成架构可轻松将工厂车间与管理部门之间的通信进行结合，从而方便纸尿裤制造商访问实时信息。

背景
　　Curt G. Joa, Inc. 是美国家庭中的无名英雄。在过去的 75 年中，这家总部设在威斯康星州作风低调的机器制造商，通过为婴儿纸尿裤、卫生棉和失禁用垫的主要制造商提供定制设计的编织物加工机械，一直悄无声息地推动创新的巅峰发展。其结果是，他们已帮助全球超过 55 个国家的上百万家庭过上更便捷且洁净的生活。
　　Joa 公司的机器已引领育儿领域进入现代化，使母亲们摆脱尿布带来的苦恼。如今，他们的机器通过将以前布制的医药用品替换为吸收性强的一次性物品（例如一次性擦拭棉、绷带和纸巾），继续推动许多家庭中的变革。

面临的挑战
　　尽管这些产品为许多人带来了更加便捷的生活，但对于制造商而言，要跟上客户追求的变革并不容易而且成本高昂。Joa 公司通常依赖其与领先技术供应商（如罗克韦尔自动化）之间的长期业务关系，来为自己提供开发最新高速超声波技术、粘合技术和热粘合技术所需的先进自动化工具。这些技术革新有助于制造商在消费、家庭、个人护理、医药、化妆品和过滤行业更加轻松地实现创新。正如一次性产品制造商通过创新为美国家庭带来便利一样，Curt G. Joa, Inc. 也通过创新为这些制造商带来便利。
　　“通常，在产品上市之前，我们会利用罗克韦尔自动化的新技术在幕后工作数月。因此，等到产品准备推向消费者时，我们已整装待发，”Joa 公司销售工程师 Jeff Wold说。
　　Joa 公司还对现有机器和整个机电系统集成进行了全面的升级。相关案例：几年前，一家纸尿裤制造商找到 Joa 公司，希望能够帮助他们升级加工机器上基于 VME 的可编程控制器，因为加工机器已经过时并且维修成本逐渐上升。
　　“十五年前建立此加工系统时，它被视作是最好的系统，”Curt G. Joa, Inc. 的电气工程经理Kevin Zeinemann 说，“但在当时，工厂车间信息并不像如今这么重要，如今管理人员会通过利用生产数据来做出业务决策。”
　　由于 Joa 公司早在机器开发阶段便邀请客户一同参与，因此该公司可以按照符合客户业务需求的计划提供定制的解决方案。在这种情况下，Joa 公司能够帮助客户在三年间将纸尿裤制造机迁移到 21世纪的水平。
　　“我们没有让制造商花费五十万美元和三个月的停机时间来进行全面的系统检修，而是与他们一起努力使项目费用和时间保持在预算之内，”Zeinemann 说。
　　旧的纸尿裤制造机使用了多个第三方系统，其中涉及不同的 HMI、驱动系统和 I/O 系统，而且这些系统相互之间或与全厂范围的信息系统之间无法建立有效通信。向生产线终端新增包装设备时，旧系统已不再拥有适应新增设备的功能或灵活性。
　　制造商关注的另一个问题是需要降低机器复杂性和运行成本。过去，机器采用独立的专用产品平台进行安全监视和机器控制。这意味着需要对不同硬件和软件投入额外的管理费用以及更高的培训和服务成本。Curt Joe 公司工程师想到的一种可行方案是将机器控制和安全监视集成到一个控制器平台中。

解决方案
　　第一步是升级系统的伺服驱动器以便运行机器的新产品码垛机。Joa公司选择了 Allen-Bradley® Kinetix®6000 多轴伺服驱动器。该款驱动器的高级控制功能有助于为制造商在运动控制要求较高的应用中提供所需的灵活性和性能，Kinetix 6000 还有助于降低 OEM工程和安装时间。
　　第二年，Joa 公司与制造商协同用Allen-Bradley ControlLogix® 可编程自动化控制器 (PAC) 替换了机器上基于VME 的处理器。作为罗克韦尔自动化集成架构的一部分ControlLogixPAC 无需使用单独的运动控制器。将高速离散控制和运动控制功能集成在同一个平台中既节省了时间，加速了同步，又减少了编程。
　　为了轻松转换到新的控制平台，CurtG. Joa, Inc. 的工程师使用了罗克韦尔自动化 Power Programming 工具。该免费资源有助于用户横跨多个机器和应用利用预设计的代码模块。罗克韦尔自动化已发现，利用 PowerProgramming，机器制造商能够将设计和工程成本平均降低 45%。
　　除 ControlLogix PAC 外，该公司还将 Allen-Bradley GuardLogix 控制器集成到机器中，用以执行所有安全互锁功能。该控制器具有双处理器架构，允许将集成安全控制和机器控制融入同一平台中。这样便最大限度地降低了硬件成本，因为应用的标准控制和安全控制部分都可以使用系统组件。由于机器和安全控制采用同一编程软件，因而帮助Curt G. Joa 缩短了编程和启动时间，同时削减了服务成本。
　　工程师还在机器上安装了
　　PanelView™ Plus HMI，进而允许操作员快速监视、控制和了解机器功能的各个方面。
　　该公司还使用基于 EtherNet/IP 的通用工业协议 (CIP) 安全协议来替换现有 ControlNet 和 DeviceNet通信，从而实现单个网络中安全和标准数据的无缝通信。这为Curt Joa 公司的客户提供了更高的精确度和更好的单一性，同时提高了整个系统的安全可见性。它还有助于降低系统复杂性、最大限度地降低维护成本并加速整个工厂的信息流动。
　　最后，Curt G. Joa, Inc. 与制造商一起逐步升级控制机器上近 50 个轴的驱动器，这相对于以使用超过 130 个轴线来驱动效率和速度而著称的公司来说是一个例行任务。工程师所以选择 Allen-Bradley PowerFlex®变频器，是因为罗克韦尔自动化智能电机控制提供的优势极具竞争力。智能电机控制是对集成架构的补充，允许制造商在其电机应用中增强工厂投资保护、加强控制、降低编程难度并提高基于数据支持的可靠性。

取得的成果
　　类似这样的逐步升级允许制造商按照符合其资源和生产需求的计划来利用集成架构控制和信息系统的优势。
　　通过全面集成最终用户的控制、网络、可视化和信息技术，Curt G. Joa,Inc. 得以精心打造出定制解决方案而无需增加开发时间和成本。
　　由于 ControlLogix PAC 灵活性和可靠性的提高，纸尿裤制造商能够根据客户的需求继续开拓创新，并有助于降低维护成本和缩短停机时间。此外，升级为基于 EtherNet/IP 的CIP 安全协议后，操作员界面与安全系统的集成更加简单，从而使操作员和维护人员可以查看机器安全事件以及消息，以便快速响应并恢复机器生产。这样可帮助客户通过同步其设备的安全和标准功能来最大限度地提高产量。
　　过去，使用单个网络安装安全和标准系统已被证明存在各种问题，因为网络延伸得越大，性能速度下降得越多。通过使用基于 EtherNet/IP的 CIP 安全协议，Curt Joa 公司的
工程师可将每个节点的网络更新速率设置为不同的速度。因此，每个设备都能以适合其安全功能的最佳优化速率执行，从而有助于提高网络带宽的有效分配。
　　过去，机器某一部分的安全事件可能导致整个机器停机，因为标准系统对安全事件的理解有限。而利用EtherNet/IP，控制和安全系统可在同一网络中共存，这便有助于工程师更有效地在安全和标准应用之间共享数据。
　　此外，通过为工厂经理配备强大的决策工具，集成架构系统的优势已然超越机器本身。集成架构可轻松将工厂车间与管理部门之间的通信进行结合，从而方便纸尿裤制造商
访问实时信息。
　　“我们与罗克韦尔自动化的伙伴关系以及集成架构系统的卓越功能帮助我们实现创新，与此同时我们无需承担无法满足客户所需灵活性的风险，也不用延缓我们的设计过
程，”Zeinemann 说。
　　对于一次性家用产品和医药产品的制造商而言，Curt G. Joa, Inc. 所提供的灵活性和便利性意味着他们在继续采用让消费者过上更安全便捷生活的创新方法。