倍福-智能输送系统显著提升产品搬运的灵活性

EtherCAT 和 XTS 在用于清洁生产的模块化装配平台中的应用

最初专为生命科学卫生装备制造领域打造的 FlexChassis® 平台凭借其出色的性能，在其他众多行业中亦展现出巨大的应用潜力， 包括食品饮料、半导体、汽车、电池和电动汽车、电子商务等行业领域。JR Automation 的专家们一致认为，在这些行业中，通过倍福的 XTS 磁驱柔性输送系统实现自适应的自动化解决方案是提升生产效率与灵活性的关键所在。

JR Automation® 是日立集团旗下的一家总部位于密歇根州荷兰市的公司，具有很强的市场适应能力。他们从创立之初的小型设备制造商和系统集成商，到如今发展成为拥有 2000 多名员工的大型企业，为多个行业领域的客户量身打造定制自动化解决方案。“我们致力于成为优秀的自动化系统管家专家。这意味着我们需要帮助客户明确他们的目标，并提供最优化的技术解决方案，助力他们迈向成功之路。”JR Automation 销售总监 Shawn Smith 说道。“我们达成这一目标的一个关键途径，便是依托我们的可扩展模块化自动化平台 FlexChassis，它不仅能够帮助客户加快产品上市时间，而且还能够有效降低生产成本。”

借助 XTS 智能输送系统实现灵活的物料搬运，FlexChassis® 能够帮助客户专注于其核心竞争力，无需再为重新设计自动化系统而分心。

近年来，设备制造商们面临着一系列严峻的挑战。随着重点项目压力的不断增大，JR Automation 敏锐地察觉到，频繁的工程再设计会拖慢项目进度。因为这需要重新设计设备的底座和物料搬运系统，往往会导致设备的最终用户无法将精力集中在优化自身的工艺和产品上。

而 FlexChassis 平台让制造商能够从小规模的产品测试或概念验证工作系统着手，逐步推进。然后，他们可以利用内置的 OEE（整体设备效率）监控和质量控制功能，迅速扩大生产规模，实现高效批量生产。展望未来，他们对自己提升产能、定制流程以及重新装备的能力充满信心。

灵活的模块化设计精准契合客户需求

FlexChassis 平台配备的标准模块宽 1.5 米，高 2.44 米，支持各种机器人及其它易于集成的设备，灵活满足不同的应用需求。然而，JR Automation 的工程师们深知灵活性对于现代制造的重要性，不希望缺乏灵活性的物料搬运环节成为模块化设计的阻碍，因此他们采用了能够灵活应对各种变化的自适应线性输送技术。因此，他们选择了 XTS 智能输送系统，因为 JR Automation 是倍福的系统集成商之一，他们对倍福技术了如指掌。“我们之所以选择 XTS 系统，正是看中了其卓越的速度性能以及高度模块化的设计特性，从而能够轻松应对多样化的配置需求。”JR Automation 生命科学部的首席工程师 Mick Trompen 表示道。

XTS 由集成有功率电子元器件的 模块化直线电机、无线缆连接的动子和机械导轨构成，所有这些组件都具有多样化的几何形状，可以为用户提供几乎无限的路径和轨道长度选择，与各种模块化装配平台完美匹配。这些动子动子可以独立运动，也可以分组运动，从而可以实现物料流的个性化设置。具体而言，它们能够高效执行多个处理步骤，即便面对处理速度较慢的工站也能从容应对，对不良品可以灵活跳过工站。此外，基于软件的切换功能节省了规格修改时间，还极大地减轻了机械转换过程中所需的工作量。最终不仅实现了极为灵活的工作流程，还提升了系统吞吐量。

项目专家（左起）：Angela Farina（倍福区域销售工程师）、Shawn Smith（JR Automation 公司销售总监）和 Graeme Peek（倍福应用工程师）。

“XTS 电机模块的简单配置和轨道布局与我们的理念非常契合。”JR Automation 公司高级控制工程师 David Shiles 解释道。“我们正将步骤更多、更复杂的装配流程吞吐率提升到了前所未有的水平。”空间的高效利用也是获得团队青睐的一个重要因素。XTS 系统采用一体化设计，结构紧凑，彻底摒弃了诸如皮带、链条及传统旋转分度台等过时的机械部件，可将设备占地面积缩减约 50%。

强大的控制和通信功能

XTS 以其出色的灵活性，实现了产品输送的多样化与高效性，而 FlexChassis 则融合了多种先进技术，打造出一个具有高可扩展性的解决方案。JR Automation 认为，该解决方案能实现包括超声波焊接、快速装配和涂胶、试剂灌装/密封、药物输送和贴标以及装饰在内的多道工序。如此多样化的机器人、末端执行器、工具及传感器，要求通过各种工业协议进行高速通信，以进一步优化并缩短周期时间。EtherCAT 所提供的实时通信功能全面满足了速度和灵活性方面的严苛要求，David Shiles 解释道：“从性能角度出发，EtherCAT 无疑是我的首选。”EtherCAT 的开放性对于融入并适应多样化的客户环境也至关重要。倍福组件支持 30 多种常用的通信协议。

高速 EtherCAT 通信不仅是 XTS 系统运行的基石，更是确保与机器人及各类工具间实现高速协调的核心要素。在这方面，倍福的 CX2072 嵌入式控制器凭借其搭载的多核 Intel® Xeon® 处理器提供了足够的计算能力。“除了为 PLC、伺服控制和机器视觉分配内核外，这是唯一能在 250 µs 内完成 XTS 数据处理所需扫描时间的高效方法。”Shiles 说道。

工程师们运用 TwinCAT 3 自动化软件对各种功能进行编程。此端到端的开发与 Runtime 平台不仅支持多种编程标准，还能够实现倍福工业 PC 与第三方 PLC 之间的透明通信，便于未来扩展。TwinCAT 中的代码易于移植，也显著加快了迭代速度。

XTS 动子既可同步运行，也可异步运行，因此非常适合用于并行加工多个工件，例如图中展示的四工位应用场景所示。

高动态自动化平台成效卓著

FlexChassis 可以帮助客户缩短产品上市时间，实现每分钟超过 45 件的高吞吐量，同时满足对低占地面积的要求。其洁净生产能力包括 HEPA 过滤器（空气过滤器）、支持各种洁净室等级标准以及专为卫生应用设计的不锈钢结构。基于 PC 的控制技术还支持直观的图形用户界面，方便用户访问所有系统数据。“物联网与跟踪技术是 FlexChassis 系统的两大核心功能，为停机时间管理、质量控制和设备综合效率（OEE）的优化提供了强有力的支持。”JR Automation 数字化解决方案部门首席工程师 David Vitale 解释道。“我们利用本地倍福嵌入式控制器并通过我们的 MES 系统收集系统中的性能数据。目前，这些数据主要存储在本地数据库中，但也可以根据不同的应用需求托管在云端或其它指定地点。”

TwinCAT 加速了 JR Automation 工程师对首个 FlexChassis 系统的调试进程，并将其作为客户会谈时和展会上的高效演示平台。XTS 平台凭借其直观的配置工具简化了设置流程，同时提供了一系列功能强大的诊断工具和可视化工具，它们无论是在仿真环境中还是在真实硬件中表现都很出色，极大地加速了开发进程。应用工程师 Chris Moritz 认为，免费的 TwinCAT 开发环境是另一大优势。“倍福对 TwinCAT 开发工作授权的处理方式令人赞叹。”他说道。“我最早着手编写 XTS 软件是在 2020 年，那时正值新冠疫情肆虐，所有人不得不居家办公。由于我能够在不购买硬件或软件的情况下对设备的主要部分进行仿真，因此一旦组件顺利送达，设备就能够立即投入使用，几乎无需调试。”

“JR Automation 和倍福都成立于 1980 年。这些年来，我们携手并进，共同开发出一系列精准满足客户需求的尖端技术。”Shawn Smith 总结道，“能与倍福这样的杰出伙伴并肩同行真是一件幸事。我们对未来充满信心，并热切期待能够与倍福携手，共同突破自动化的极限。