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編者按：德國惠朋( V I P A Gmb H )公司成立于1 9 8 5年，總部設在德國南部的Erlangen，技術創新始終是其企業的靈魂與核心理念。公司的發展與創新如影隨形，早在2003年惠朋(VIPA)就推出了在業界具有里程碑意義的SPEED7系列PLC專用CPU芯片，SPEED7技術使得VIPA 300S/500S系列CPU至今仍然保持著“基于VIPAWinPLC7或西門子Step7編程的世界上最快的硬件PLC”的美譽。如今，VIPA在食品飲料行業也頗有建樹，本篇文章便是VIPA SPEED7技術在加多寶罐裝飲料在線內壓檢測系統中的應用。

灌裝食品有很多優點，能在常溫下存放和流通，較好地保存了天然新鮮食品的色香味及營養價值；灌裝食品的原理是依靠密封殺菌，達到商業無菌要求，不需要也不允許加入任何防腐劑。罐裝材料主要分為鍍錫薄鋼板和鋁材，由于鋁材制罐具有重量輕、無氣味無毒害、易于加工和再回收利用等優點，逐漸成為罐裝飲料的主流，但同時，鋁材機械性能較低，需要在罐裝過程中對罐內注入安全惰性氣體，增強罐體機械強度，達到利于運輸流通的目的。

在線內壓檢測機就是利用正常品罐內具有一定壓力這一特征，對在線高速運動的每一罐密封殺菌后的飲料罐內壓進行檢測，對于在灌裝、殺菌過程中密封性已經不良的產品（低于低限壓力）和可能會在銷售運輸過程中產生爆裂（高于高限壓力）的產品給予剔除，從而保證進入包裝之前都是密封性能良好，罐內壓力適中的產品。

內壓檢測機測量原理圖

內壓檢測機的基本工作原理如下：經過罐裝封口再高溫殺菌后的產品，被輸送帶引導進入內壓檢測機，兩條對稱柔軟皮帶將“被檢罐”夾持向前方運送，罐子在通過測力傳感器時，一瞬間將內部壓力傳導給測力傳感器，控制器采集到單個罐子在通過測力傳感器的一個周期內足夠的數據點，構成完整的壓力波形，這些數據點經過算法可以得到該罐產品的內壓值，再通過對比“高限”與“低限”參數，決定是否剔除該產品。

VIPA 313-5BF13 

VIPA SLIO CPU015

原有控制系統是歐洲進口設備自帶的專用控制器，備件成本很高，后改造成德國某知名品牌PLC系統，其內部高速中斷最快只有1ms，而且受到運算處理速度的局限，實際采樣周期最快只能達到>3ms，生產線勉強能達到600罐/分鐘的速度，但因采樣點少誤差大，造成剔除裝置的誤打率較高，浪費嚴重，內壓檢測機成為整條生產線的瓶頸，生產效率上不去，因此加多寶的技術人員一直在調研能滿足這一應用需求的PLC產品，要求如下：模塊反應時間短，模擬量轉換快，CPU采樣周期短、運算速度高，成本不要太高。經過雙方反復論證與在線實驗，VIPA 313-5BF13真正實現了1ms的采樣周期，將采樣點數提高了近4倍，檢測精度明顯改善，有效降低了誤打率，大幅減少了浪費；更可喜的是，選用VIPA SLIO系列CPU015以及高速信號模塊構建的系統，采樣頻率又可以比VIPA 313-5BF13提高4倍，背板傳輸速率、模擬量轉換時間等技術指標也大幅提升，系統采樣周期可達到250微秒，完全能夠滿足1200罐/分鐘生產線的需求。至此，基于SPEED7處理器技術的VIPA 300S和SLIO系列PLC的優異性能得到了充分驗證，并逐步在加多寶各個工廠推廣使用。

目前，加多寶已經在多個工廠的內壓檢測機上使用了VIPA的PLC控制系統，內壓檢測機效率的提升，有效提高了整條生產線的生產效率，隨著越來越多的檢測機選用VIPA產品，必將對增強加多寶的市場競爭力產生更深遠的影響。更有意義的是，這一應用成果完全可以推廣至食品飲料行業的同類設備制造商，有了VIPA的SPEED7技術的支持，用戶只需投入較低的成本，即可帶來倍增的效益，解決困擾企業的瓶頸，助力企業增強競爭力。

加多寶內壓檢測機現場圖片

精彩提煉

德國惠朋自動化有限公司中國區銷售總監 鄭京生

中國食品飲料行業對PLC的需求量還有很大的上升空間

鄭京生：中國是世界第一人口大國，對食品飲料的剛性需求持續而穩定，隨著生活水平的不斷提高，人們對食品飲料的品質要求越來越高，國家對食品安全相關政策也日益嚴格。近年來，受下游市場需求穩定增長和消費升級的帶動，食品飲料機械市場總體向好，即便是世界經濟形勢不好的2009、2012和2015年，本行業也沒有出現大幅下滑。隨著中國制造水平的不斷提高，本行業的生產設備國產化占比將進一步加大，東南亞、非洲等中國食品機械設備主要出口市場也會隨著經濟的復蘇逐漸恢復。此外，食品飲料高端進口設備多數采用PLC控制系統，而國內企業數量巨大，中小規模民營企業居多，機械自動化水平參差不齊，使用PLC進行控制的只占到10%左右，而且多以小型PLC為主，像加多寶內壓檢測機這類高端設備或大型生產線，需要用到中大型PLC系統。隨著《中國制造2025》的落地，出于形勢倒逼和自身發展的雙重驅動，越來越多的設備廠家會加大技術創新的投入，從而帶動PLC和整個自動化產業的良性發展，因此，中國食品飲料行業對PLC的需求量還有很大的上升空間，未來的發展前景廣闊。

VIPA在食品飲料行業的核心優勢

鄭京生：VIPA的核心優勢在于SPEED7技術，高速高效是SPEED7技術的主要特征，在食品飲料行業我們有非常成功的應用，除了前面提到的加多寶內壓檢測機的應用，還以VIPA 300S架構實施了國內最高速的電子閥啤酒灌裝設備控制系統，該系統采用了VIPA專有的SPEED BUS技術，背板傳輸速率高達64Mbit/s，再配合微秒級的高速信號模塊，極大地縮短了信號輸入輸出時間，此方案對于信號量巨大的大型生產線優勢明顯。對于中型系統，VIPA有SLIO系列智能控制與I/O系統，本系統同樣基于SPEED7技術平臺，CPU具有納秒級的運算速度，數據傳輸采用由SMC1000與SNAP+芯片組構建的SLICE-BUS高速背板總線，傳輸速率為48Mbit/s，模塊反應時間可達20μs，配備所有歐美標準工業總線的耦合器，可靈活配置于不同的應用，CPU和從站均可直接連接64個模塊。SLIO系統的CPU，標配以太網PG/OP接口，無需適配器，普通網線即可輕松實現組態編程以及與上位機或HMI通訊；提供高性能PROFINET控制器接口，允許連接最多128個設備，當然這個接口也可以用作標準的主動連接以太網接口；用戶不用單純依賴于某一個編程工具，可以選擇自己最熟悉的工具：SPEED7 Studio、SIMATIC Manager或TIAPortal，VIPA的SPEED7技術平臺具有這種靈活性，而且會保持這種靈活性；最獨具一格的特點是，通過專用的VSC卡可以靈活地對CPU的工作內存與PROFIBUS主/從站接口進行配置，從014和015兩個CPU演化出24個版本，使它恰好適用于實際的應用，資源不少也不多，從而最大限度地降低用戶的備件庫存成本，而完成這種配置只需要幾秒鐘。SLIO具有很多突出的技術優勢，它可以廣泛地應用于各種機械設備、生產線和檢測系統，它的高速高效高靈活性，會給用戶帶來前所未有的全新體驗。

針對食品飲料行業大量采用微小型PLC的特點，VIPA一方面以現有的300S和SLIO系統鎖定中高端應用市場，另一方面也正在加緊開發基于SPEED7技術平臺的適合低端應用的微小型PLC系統，預計2016下半年投放市場；同時，VIPA以PLC產品為核心，分別向上下游擴展和豐富自身的產品線，向上即將推出可視化系統編程平臺SPEED7 Studio，這對VIPA來說具有里程碑的意義，此平臺是VIPA全自動化系統解決方案的基礎，向下即將推出步進、伺服和脈沖輸出等功能模塊，8軸、20軸的運動控制器正在研發中，配合安川的驅動產品，VIPA將正式涉足運動控制領域。不久的將來，VIPA將為廣大OEM廠商提供包括運動控制在內的，極具性價比優勢的系統解決方案。

摘自《自動化博覽》2016年4月刊