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[分享] 口罩指日可戴的背后有怎样的自动化方案支撑?

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蝴蝶豆

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2020-4-3
发表于 2020-2-20 10:57:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
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口罩俨然成为当下特殊时刻的“硬通货”,如何在紧急状态下帮助企业完成口罩产线能力的快速启动和扩产?

新冠肺炎依然肆虐,而各地都有巨大的即刻复工压力,与严防疫情扩散的管制流动措施,构成明显矛盾。这意味着中国制造进入了生死时速,而口罩是复工要闯的第一关。

如何解决全国各地“一罩难求”的情况?各制造大厂在政府强力协调下,高效联动,跨界转产。但对于比亚迪、富士康、五菱等这些“半路出家”紧急援产的口罩生产企业来说,如何实现生产线或口罩机的快速启动,让复工大军的口罩指日可戴?

我们先来了解一下口罩产线的相关知识。

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口罩的分类及其加工设备
口罩是做好防护、避免感染最有效的方式
复工必备

什么样的口罩对新型冠状病毒有效?如下表所示,其中N95 FFP1与外科口罩都能过滤飞沫,从而有效防护新型冠状病毒。外科口罩因为防护等级高、性价比高,对应的生产设备效率提升快,可快速保证市场供给量,成为此次口罩产线紧急援产的首选。

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那么口罩又是如何做出来的?按照不同的口罩种类,如图1所示,对应不同的加工设备。

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“快”是解决目前市场“口罩荒”的第一要决,针对疫情所需的产线设备应是外科平面口罩机设备。

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外科平面口罩机的工艺流程

外科平面口罩机多为一次成型,即口罩本体与双耳带压接一体式完成。主要工艺手段是超声波封边与焊接技术。

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外科平面口罩机的工艺结构

外科平面口罩机的结构一般性包括四个部分:全自动送料、折叠成型、超声波热合系统与出料系统。正常时期,大部分加工可依靠步进进行,但在当前疫情特殊时期,全伺服化是刚需,用以充分提升加工效率和速度。

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外科平面口罩机的自动化特性

高速高精:伺服应用远大于变频器,满足高速高精的需求;
多轴运动:轴数较多,以定位控制为主;
运动控制:电子凸轮功能需求,以中小型PLC为主要系统;
特殊时期的产能提升需求:基于EtherCAT工业以太网,大幅度提升生产效率,满足疫情期间的巨量口罩需求;

禾川自动化解决方案
传统脉冲方案与EtherCAT高速以太网方案

浙江禾川科技股份有限公司(以下简称“禾川”*)的外科平面口罩机有两个解决方案:传统脉冲方案和EtherCAT高速以太网方案。
传统脉冲方案

产品特色
高响应伺服驱动器:2.5KHz响应频宽 快速跟随系统指令
伺服调试便捷:陷波调整与共振抑制功能,简易PI调试
最短伺服电机:实现机构电机安装最大空间节省

工艺特色
便于安装:紧凑型驱动器机构设计,超短电机,不占空间,便于安装
高可靠性:基于稳定的位置控制定位,稳定性高,故障率低

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EtherCAT高速以太网方案

针对疫情防护,禾川提出的专用方案
产品特色
中型运动控制器:满足多轴高速以太网EtherCAT同步控制
高响应伺服驱动器:2.5KHz响应频宽 快速跟随系统指令
伺服调试便捷:陷波调整与共振抑制功能,简易PI调试
最短伺服电机:实现机构电机安装最大空间节省

工艺特色
产能提高:EtherCAT网络架构,多轴同步控制,提高口罩单位分钟内的生产数量
高精度:高响应定位,提升口罩双耳带焊接精度
节约工时:全部EtherCAT多轴连接,大幅度节省配线与故障排查时间,保证生产效率,节约工时

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上述两个自动化方案均用到了伺服,而高性能总线型伺服也是禾川的产品战略方向。目前禾川主推的高性能总线型伺服X3E系列有以下优点:

高美观性:LCD显示 紧凑型设计架构
高响应性:2.5kHz响应频宽
高通讯同步精度:EtherCAT采用FPGA协议直接写入,最高精度可达10ns同步误差 +-20ns同步抖动
高易用性:丰富的通讯协议、便捷的滤波与自适应调整功能、完备的位置控制
集成度更高,FPGA执行EtherCAT功能软核型创新性产品,无需外部的EtherCAT控制器 ,体现了工业美学与科技以及成本和性能的优势契合,减少了板面尺寸,优化了元器件,进一步提高了系统的稳定性,科技性更强

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基于STM32的伺服解决方案
帮助用户实现伺服控制器平台化策略

近年来,作为自动化技术的分支,伺服与运动控制行业蓬勃发展,运控技术发展也呈现多轴化、网络化、平台化、智能化的趋势。网络化EtherCAT(以太网控制自动化技术)因能够将通讯技术与现代高性能工业PC相匹配,通过分布式I/O接口大幅提升数据传输速度;另一方面,EtherCAT的高速循环能力,在无需增强算力的基础上,控制器的响应行为得到明显改善,因此被广泛应用。
下面两张图可以帮助我们理解传统伺服控制拓扑结构与禾川伺服控制拓扑架构方案的区别。

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禾川的方案采用FPGA软件IP实现EtherCAT,对微控制器提出了高性能需求,STM32F4用于通用伺服控制器,STM32H7面向高端伺服控制器。

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目前,禾川针对自身发展需求,在伺服领域进一步深化伺服控制器平台化策略,产品从低端到高端、低成本到高性能全方位采用高性能STM32作为伺服平台的主控制器,STM32平台化策略也无缝契合禾川的需求。

* 禾川自2011年创立以来,一直精耕工业自动化领域,产品涵盖PLC、触摸屏、变频器、伺服电机、运动控制器、工业机器人等工业产品。作为国家高新技术企业,禾川每年投入巨额研发费用确保产品的设计和先进性能,并在龙游、杭州、深圳、大连设有四个设计中心。公司追求精益管理,为高端装备制造业提供高性价比的自动化技术解决方案。




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