在不同的基本生活領域中,從食品到每天都要用的日用品,天然產品非常受歡迎。而要將天然乳膠制成床墊和枕芯,生產制造過程對所采用的自動化技術也提出了很高的要求。
在瑞士北部Kanton Aargau的Foam集團公司里,一家名為Neutex的生產廠專門生產100%天然乳膠床墊和枕芯。如今,他們的生產能力有了進一步的擴大,一條全新的高度自動化生產線已經投產。在生產乳膠床墊時,企業要逐步將清潔劑及硫化劑與天然乳膠混合在一起,在天然攪拌罐中攪拌均勻(圖1),最后再放入日常存儲罐中。
根據所需床墊的硬度,連續式攪拌機為每個床墊輸送需要量的乳膠混合材料。攪拌機攪拌著天然乳膠,使其成為富含大量空氣的泡沫,最終澆注入床墊模型中(圖2)。在鏈傳動機構的驅動下,澆注后的模型開始在兩層樓中巡回傳送。在床墊完成分割定型之后,升降機把模型抬起,乳膠床墊被運送至橡膠硫化隧道進行熟化,此步操作可使乳膠床墊得到其典型的彈性結構。此后,另一個升降機將提升到二樓的床墊再送到樓下,由兩名包裝工人將溫度大約80℃的乳膠床墊從
模具中取出(圖3),再送到旁邊的車間進行清洗、烘干和二次硫化。

人與設備的完美結合
乳膠床墊這一生產過程只有在人與設備良好的配合過程中才能完成。其巡回周轉流程共有60個單獨的工位(圖4);理論上,這些工位幾乎每時每刻都有一個床墊澆注模型。若整個巡回過程中某一工位產生延時,將會引起整個生產過程的停頓。若床墊在硫化室內停留的時間過長,則有可能因硫化時間過長而成為廢品——床墊過脆,不柔軟。哪怕整個生產線只停止了幾分鐘,也能夠令一整批床墊報廢,而且床墊模具也必須進行費時費力的徹底清理。因此,為了避免這樣的費用支出,企業需要一個可靠的自動化控制方案。
Neutex公司的領導人和設備改造項目負責人Alfred Michel先生表示:“由于我們在老設備中已經成功地應用了電子技術,因此我們在這一項目的控制系統選擇時仍然選擇了Flaach自動化技術公司。”Flaach公司是一家開關設備和控制臺領域的專業生產廠。他們的技術服務中還包括了SPS可編程序控制系統和可視化系統的軟件制作。
為應用于天然乳膠床墊的自動化生產線,Flaach自動化技術專業公司確定了使用SPS可編程序控制器、
觸摸屏和與OMRON公司
變頻器。之所以選擇OMRON的變頻器,是因為許多應用場合都證明了OMRON變頻器是堅固耐用而又可靠的變頻器。同時,該產品賦值非常容易,可以通過Devicenet網絡與上一級以太網連接。“這對我們來講是非常重要的,因為僅在澆注模具的巡回周轉中就有26個變頻器”,項目組中的電子技術負責人Patrik Atzrodt先生表示。
在此處應用中,OMRON變頻器的微型結構設計方案顯示了極大優勢:由于其允許用戶在中央控制的編程和配置環境中利用CX-One,通過網絡對SPS、HMI和驅動系統進行操作,還能夠建立傳感器的配置方案,進行參數配置和編寫控制程序。如此一來,系統的配置費用明顯降低。例如在床墊生產廠中,所有的變頻器都能通過Devicenet網絡、SPS可編程序控制器和以太網的觸摸屏進行控制(圖5),及時顯示床墊生產線的當前狀態——驅動系統的工況、電流、電壓,以及扭矩等。

床墊澆注模具的巡回周轉是這一生產線的關鍵核心。除此以外,自動化技術公司還為這家床墊生產廠建立了天然乳膠存儲容器、乳膠化、化工處理、混合攪拌以及床墊后處理和整個清洗設備的自動化控制和可視化控制。每一段生產線都有一個CJ1M系列的SPS可編程序控制器,共計7個。10個顯示屏顯示著整套設備的工作狀況(圖6)。
Neutex公司的生產線上共配有7個這樣的CJ1MSPS可編程序控制器
“讓我們感到滿意的不僅僅是OMRON公司提報的價格,其產品的性能更讓我們信服。Omron的元器件非常可靠,簡簡單單地調整設置就可滿足我們的特殊需求,而且產品能夠簡單方便地通過以太網接口與通信網絡連接在一起”,Alfred Michel先生表示,許多重要的生產線控制信息都可以清楚地顯示在觸摸屏中,這其中還包括了生產線出現的故障報警,“對我們來講,設備必須具有良好的操作性能,這是非常重要的。我們所有的控制元器件都與電子技術專家共同研究過,我們希望避免一切故障。這樣一來,一旦生產線出現故障,我們的操作者也能從容處理。這些對于保障一周7天,每天24h的連續生產是非常重要的。”
傳感器監測整個生產過程
為了避免床墊模具在巡回轉換的過程中發生碰撞,Neutex公司使用了150個傳感器對模具運動的位置進行監控。若生產線必須進行短暫停止,則在下次起動時生產線會自動同步校正,確定各個床墊模具的位置,并按照正常的次序繼續周轉。在Devicenet的協助下,電氣控制的布線工作量明顯減少,在長、寬外型尺寸約為40m×6m、高度約為5m的整個生產線中,所有電纜的長度僅有幾千米。所有的傳感器和信號發射器都采用了分散配置方式,利用了被稱之為Smartslice的智能化分布式
I/O系統匯集在一起進行通信。整套設備中安裝了3個現場分電器盒,在這些分電器盒中,所有Smartslice智能化分布式I/O系統和變頻器控制系統都能與Devicenet網絡進行連接。SPS可編程序控制器可令整個設備與以太網相互連接,從而企業省略了費時費力的點對點電纜連接。
Neutex公司對自動化技術專家的決定,以及對使用OMRON公司的元器件感到非常滿意,同時,公司愿意隨時再次使用他們的產品。除了上面講到的原因之外,還有一點也是非常值得一提:盡管在項目的實施過程中不時地有些改動,但控制技術解決方案始終都沒有受到影響,并且還做了許多的補充改進,例如系統增加了一個變頻器等,在使用了Devicenet網絡技術之后,一切事宜都顯得更輕而易舉了。