摘要：當(dāng)定制設(shè)備制造商 Lehnen Industrial Services 推出其新款唇膏灌裝機(jī)時(shí)，公司未曾預(yù)料到這款高端設(shè)備會(huì)在 市場(chǎng)上掀起如此熱烈的反響。為了滿足市場(chǎng)需求，他們決定對(duì)該設(shè)備進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化改造。倍福的可擴(kuò)展控制技術(shù) 為設(shè)備提供了所需的適應(yīng)性。據(jù)供應(yīng)商介紹，該系統(tǒng)在有限的空間內(nèi)展現(xiàn)出了令人稱道的功能范圍，成功填補(bǔ) 了生命科學(xué)市場(chǎng)中的空白。

Lehnen公司成立于2001年，致力于為生命科學(xué)領(lǐng)域的  客戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)?！拔覀儗Ｗ⒂跒樾∶娣e潔凈室環(huán)境量身  定制專用設(shè)備。這需要大量的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作，將各種功能巧  妙地集成到有限的空間內(nèi)?！笨偛肞eter Lehnen說道。當(dāng)公  司成功研發(fā)出第一臺(tái)唇膏灌裝系統(tǒng)時(shí)，他原本以為這會(huì)是  唯一的一臺(tái)。的確如此，系統(tǒng)將上料、并行灌裝、冷卻、封  蓋、貼標(biāo)以及編碼等一系列功能集成到了一臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊的設(shè)  備中。然而，該系統(tǒng)并不歸屬于任何現(xiàn)有的分類。“這種灌  裝設(shè)備通常有兩種分類，一類成本低廉但速度較慢，另一類  則是工業(yè)級(jí)、吞吐量大但每臺(tái)設(shè)備的安裝成本高達(dá)數(shù)百萬美  元?！盤eter Lehnen 介紹道，“中等檔次的選擇十分有限?！?br>然而，當(dāng)Lehnen公司在網(wǎng)上發(fā)布了一段關(guān)于ProFill SF系 統(tǒng)的視頻后，公司立刻就收到了很多潛在客戶的咨詢，他們 正在尋求介于超低端與超高端之間的理想解決方案。作為來 自新罕布什爾州基恩市的定制設(shè)備制造商，Lehnen公司決定 將該設(shè)備打造成一款標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，但這一決定也給其工程團(tuán)隊(duì) 帶來了新的挑戰(zhàn)：他們需要思考如何優(yōu)化該自動(dòng)化平臺(tái)并使 其能夠滿足未來需求。
Lehnen公司認(rèn)為，傳統(tǒng)PLC平臺(tái)成為了一種束縛，阻礙 了其創(chuàng)新的步伐?！霸诋?dāng)今內(nèi)存價(jià)格如此低廉的時(shí)代，一款價(jià) 值3000美元的PLC竟然只有4 MB的存儲(chǔ)空間，這簡(jiǎn)直令人難 以置信。很多次，我不得不忍痛從程序中刪除代碼注釋，僅 僅只是為了騰出足夠的空間?！笔紫浖_發(fā)者Chris Lehnen 回憶道，“再加上I/O和運(yùn)動(dòng)軸數(shù)量的限制，我們開始尋求更 為先進(jìn)和現(xiàn)代化的解決方案?！?br>Lehnen 團(tuán)隊(duì)在2015年的某次展覽會(huì)上初次接觸到了倍 福，但當(dāng)時(shí)他們尚未做好在監(jiān)管嚴(yán)格的生命科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行 復(fù)雜平臺(tái)轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)備。然后在2020年，當(dāng)眾多供應(yīng)商面臨 組件供應(yīng)難題時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)了倍福平臺(tái)通過組件替換所展現(xiàn) 出的卓越靈活性。這些因素促使他們能夠?qū)⒉糠挚蛻繇?xiàng)目順 利遷移到倍福平臺(tái)，與此同時(shí)，這家設(shè)備制造商也開始著手 考慮生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的灌裝系統(tǒng)。
Lehnen Industrial Services 的 ProFill SF 唇膏灌裝機(jī)將上料、并行灌裝、冷卻、加蓋、貼標(biāo)和編碼一系列功能集成到了一臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊的系統(tǒng)中。

1  通過靈活的自動(dòng)化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新

    ProFill系統(tǒng)將所有加工步驟集成到一個(gè)尺寸僅為11英尺 8英寸長(zhǎng)、5英尺5英寸寬（308 x 142 cm）的獨(dú)立單元中。 盡管采用了堅(jiān)固耐用的不銹鋼材質(zhì)構(gòu)建，這款便攜式系統(tǒng) 依然能夠憑借其腳輪輕松移動(dòng)至任何配備有壓縮空氣氣源和 240 V AC接口的地點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)。此外，該設(shè)計(jì)還極大地簡(jiǎn)化 了灌裝頭的更換流程，無論是出于清潔需要，還是為了更換 不同的產(chǎn)品。
在開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的過程中，工程師們致力于確保設(shè)備 能夠繼續(xù)保持其占地面積小且灌裝精度高的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，以 此有效防止在輸送設(shè)備上滴落難以清除的蠟狀液體。2023 年1月，Lehnen公司與倍福美國(guó)分公司區(qū)域銷售經(jīng)理Brian Buck和應(yīng)用工程師Matt Kleven組成的本地團(tuán)隊(duì)攜手合作， 開始了重新設(shè)計(jì)。
   該系統(tǒng)采用 C6015超緊湊型工業(yè) PC（IPC） 作為其設(shè) 備控制器。除了極為節(jié)省空間的尺寸外，該工業(yè) PC 的內(nèi)存 配置選擇也十分豐富，范圍從 40 GB 直至320 GB不等。倍 福的 CP3918多點(diǎn)觸控控制面板即便在嚴(yán)苛的生產(chǎn)環(huán)境中也 能提供如智能手機(jī)般直觀便捷的操作體驗(yàn)。

HMI、PLC以及運(yùn)動(dòng)控制的編程都在 TwinCAT 3 自動(dòng)化 軟件中完成。作為端到端的開發(fā)和Runtime平臺(tái)，TwinCAT 結(jié)合了設(shè)備控制所需的所有功能，并為用戶提供了靈活多樣 的代碼編寫選項(xiàng)。TwinCAT與微軟 Visual Studio的集成使得 工程師能夠選用最適合的編程語(yǔ)言，包括：
· 支持面向?qū)ο蟮臄U(kuò)展功能的IEC 61131-3語(yǔ)言；
· TwinCAT庫(kù)中包含的自定義功能塊或數(shù)百個(gè)內(nèi)置的功 能選項(xiàng)；
· 計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的范式編程語(yǔ)言，例如C#、C++、Python 等，以及專門用于開發(fā)人機(jī)界面的HTML5或JavaScript。
Lehnen 團(tuán)隊(duì)極為欣賞在購(gòu)買前能夠在免費(fèi)的TwinCAT開 發(fā)環(huán)境中試用軟件的能力?！芭c那些雖然技術(shù)上合規(guī)但限制更 多的其它供應(yīng)商平臺(tái)不同，TwinCAT正確實(shí)施了IEC標(biāo)準(zhǔn)和面 向?qū)ο蟮木幊?。這使我們能夠真正采用軟件開發(fā)領(lǐng)域的最佳 實(shí)踐?！盋hris Lehnen說道?！傲硗?，TwinCAT還通過整合Git 簡(jiǎn)化了源代碼版本控制工作。因此，我們的軟件團(tuán)隊(duì)能夠同 時(shí)處理同一個(gè)程序，從而顯著提升了開發(fā)效率?！?br>“Lehnen 團(tuán)隊(duì)充分利用了我們所提供的眾多軟件和硬 件解決方案，包括借助 EtherCAT 實(shí)現(xiàn)精確同步。”Brian Buck 說道?！皩?duì)我而言，這個(gè)應(yīng)用中的一個(gè)亮點(diǎn)是他們采 用了結(jié)構(gòu)緊湊的 ELM7222 伺服驅(qū)動(dòng)端子模塊?！边@些寬度 僅為30毫米的48 V DC EtherCAT雙通道伺服驅(qū)動(dòng)端子模塊可 以與系統(tǒng)連接所需的諸如高密度輸入和輸出、模擬量溫度測(cè) 量和熱電偶模塊等各種端子模塊并排接入到 EtherCAT I/O 網(wǎng)段內(nèi)。
ELM72xx 系列伺服端子模塊還支持單電纜技術(shù)（OCT）能夠極大地減少布線工作量，輕松實(shí)現(xiàn)與倍福 AM8100 伺服 電機(jī)的連接。這些功能特點(diǎn)不僅進(jìn)一步減少了空間需求，還 簡(jiǎn)化了調(diào)試過程，并且確保了極高的性能表現(xiàn)。

在轉(zhuǎn)換成使用倍福產(chǎn)品后，Lehnen 不僅為電氣柜中的未來功能擴(kuò)展預(yù)
留了充足的空間，還成功地將控制成本降低了約 40%。

CP3918 多點(diǎn)觸控控制面板為灌裝系統(tǒng)提供了一個(gè)既優(yōu)雅又對(duì)用戶友好

的操作界面，該界面配備了 18.5 英寸顯示屏。

2 未來的擴(kuò)展?jié)摿o限

標(biāo)準(zhǔn)化的唇膏灌裝機(jī)不僅性能卓越，更擁有小巧的體 積。該系統(tǒng)單次能處理裝有8支唇膏管的托盤，每分鐘最高 吞吐能力可達(dá)60支唇膏管。在連續(xù)運(yùn)行的狀態(tài)下，該設(shè)備每 天可灌裝、加蓋、貼標(biāo)和打序列號(hào)30,000 支唇膏。
借助倍福所提供的緊湊型控制器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及伺服驅(qū)動(dòng)  硬件，該設(shè)備還為電氣柜內(nèi)未來可能的功能擴(kuò)展預(yù)留了充足  的空間。“我們不僅擁有了一個(gè)更加出色的整體系統(tǒng)，還顯著  降低了成本?！盤eter Lehnen 說道?！霸诳刂朴布矫?，我  們通過采用倍福的標(biāo)準(zhǔn)化解決方案節(jié)省了大約40%的成本。”