单电缆解决方案助力提升模块化机械制造效率
特种设备制造商 MA micro automation GmbH 基于基本配置和各种模块定制设计多样化的医疗系统。这不仅要求系统方案在其核心任务的每个阶段都实现始终如一的模块化，还需要能够灵活配置控制技术和系统布线工作。倍福基于 PC 的控制技术、单电缆技术(OCT)以及 EtherCAT P 能够很好地实现这一目标，确保显著提升生产效率。
总部位于德国 Sankt Leon-Rot 镇的 MA micro automation 主要生产医疗器械和视觉检测设备的装配、调整和测试系统。“我们的目标是尽可能使用标准模块，并根据需要专门开发单独的组件进行补充。”MA micro automation 公司运营总监 Dirk Striebel 在概述模块化设备结构的基本理念时解释道。
一般来说，这些系统都基于公司的 CENTAURI IVD 和 CERES POC 设备平台，可以根据项目的不同需求进行调整。这解释了这些系统的应用范围为何如此之广。MA micro automation 公司提供的制造、测试和装配系统主要应用于诊断耗材、医用注塑部件、胰岛素笔和自动注射器，以及移液器吸头和反应容器。这家特种设备制造商拥有一支庞大的图像处理及软件团队，打造出了自己的图像处理和软件系统，可以很好地满足市场对高精度和精密装配(包括光学装配)的需求。
高精度批量化生产
MA micro automation 公司基于 CENTAURI IVD 开发出了一款引人注目的解决方案，以满足因新冠肺炎疫情催生的移液器吸头需求的增长。这些吸头既是大宗物品又是精密物品，它们在临床实验室诊断中被用来将液体精确吸取转移到测试容器中。吸头的壁厚和开口都只有零点几毫米，这意味着任何偏差都可能影响诊断结果。Dirk Striebel 解释道：“生产过程中，必须注意毛刺或变形等问题，并可靠地剔除有明显缺陷的移液器吸头。”因此 MA micro automation 经常将各种检测工位整合到生产过程中，从而让公司能够自主调用所需的图像处理专业知识。
为了避免注塑机在 24/7 全天候运行期间停机，MA 公司应客户要求在设备和下游工艺之间整合了一个缓冲存储系统。“这样就可以为我们赢得 10 分钟的缓冲时间，有足够长的时间根据需要补充标签或过滤器。”Dirk Striebel 解释道。与注塑机相比，系统的循环时间更短，这意味着缓冲存储系统事后会自行清空。
MA micro automation 的第二款 CERES POC 平台瞄准了关系到广大患者生命健康的实验室诊断用快速检测市场。这些高度灵活的生产线涵盖了从塑料成型到测试和包装等整个工艺链。基于这一平台的系统每年可生产 3000 多万件检测工具。
如果这两种设备平台在技术上都不适合，特种设备制造商还可以作为总承包商定制项目解决方案。Dirk Striebel 说道：“客户可以使用我们的各种标准化模块和解决方案灵活打造他们需要的解决方案。”包括各种在线光学检测、移液器过滤器组装、与上下游生产过程的全自动连接(机架、老化存储、包装等)以及全自动内部物流过程等一切都可以通过相应的配置程序定义。
基于 PC 的控制技术在体外诊断产品中的应用
MA micro automation 公司作为总承包商，为一家全球企业设计出了一款灵活的移液器吸头自动化解决方案，帮助他们显著提升了产量。项目任务是实施一套灵活的自动化生产解决方案，它允许将移液器吸头包装在支架上再提供给体外诊断市场。因此必须在 0.1 秒的周期时间内将移液器吸头从散装物料中送出、分离、自动插入支架，并完成最后的包装工序。
系统配备了具有多达 128 个型腔的注塑模具，允许在注塑机上灵活生产各种型号的移液器吸头。移液器通过一根只需几步即可根据相应型腔数量进行调整的轴移除，从而让移除轴具有普遍的可扩展性。最终支架所需的网格尺寸通过专用的输送方案实现，以便在通过 XTS 磁驱柔性输送系统进一步输送移液器吸头之前，只需几个自动化步骤即可到达支架。
可扩展的自动化进一步提高了模块化性
所有这些系统型号都以基于 PC 的自动化控制解决方案为基础。MA 公司自 2010 年以来一直采用相同的方案，Dirk Striebel 强调道：“我们尽可能标配使用倍福组件，除非客户明确要求使用其它控制系统。”事实上，这种情况很少发生。
MA micro automation 现在采用倍福全系列产品，包括 AX5000 和 AX8000 伺服驱动系统、XTS 磁驱柔性输送系统、EtherCAT 和 EtherCAT P 端子盒、嵌入式控制器和工业 PC 以及客户定制控制面板(如 CP3921)。Dirk Striebel 认为，特种设备制造商应遵守成熟的标准，以提高效率并避免错误：“倍福系统组件可以满足项目规划、开发以及系统竣工阶段各个方面的需求。”
OCT、ENP 和 ECP 助力实现高效布线
Dirk Striebel 认为，倍福驱动器采用的 OCT 单电缆技术和 I/O 产品采用的 EtherCAT P 技术为公司带来了巨大优势。这些产品的使用显著减少了布线工作，并且通过 EtherCAT P 技术，使用 B17-ENP 混合连接器实现了配电模块 EP9224-0037 四个通道的分布式配电。“总之，这些措施大大减少了我们的安装工作，并将成本降低了约 15% 至 20%。”Dirk Striebel 表示。MA micro automation 公司使用的预制电缆也由倍福提供。
视系统的大小不同，倍福的单电缆自动化(OCA)通过 ENP 混合电缆和 EtherCAT P 节省了多达 100 根电缆。由于不再需要将这些电缆接入到控制柜中，减少了布线和安装工作，从而能够有效降低出错率。“各种 EtherCAT P 编码选项可以进一步减少连接电缆时常会出现的错误。”倍福曼海姆销售办公室负责人 Udo Gruber 补充道。I/O 端子盒和系统电缆可以使用不同的颜色编码。通过卡口式连接器的机械编码还可以清晰可靠地区分混合连接器。Udo Gruber 表示：“我们可以直接从工厂订购 EtherCAT P 端子盒和预配置电缆时考虑到所有这些因素。”
Dirk Striebel 补充道：“在配电方面，电缆长度过长以及由此产生的电压降等问题几乎都可以通过 EtherCAT P 解决。”同样，通过 EP9214 和 EP9224 等 EtherCAT 配电端子盒可以实施、调整或完全重新设计各种数据方案。此外，丰富的 EtherCAT 诊断功能和 EtherCAT P 技术扩展进一步简化了故障排除工作。倍福几乎已经将可能出现的一切情况都考虑到了，确保在没有熟练电工的情况下完成最终装配工作。“这绝对是 24 V 传感器/执行器安装领域的发展趋势。”Dirk Striebel 赞同道。他已经超前一步思考，并努力简化系统的装配、拆卸和重新装配：“我们的目标是帮助最终客户降低各种生产现场成本，并缩短最终装配阶段的系统吞吐时间。到那时，我们仍将选择倍福作为我们长期可靠的合作伙伴和系统组件供应商。”
更多信息：
www.beckhoff.com.cn/ethercatp
图片译文
MA micro automation 为其模块化设备方案配备了灵活的基于 PC 的自动化控制平台，以及同样灵活的 EtherCAT P 和单电缆技术(OCT)安装方案
由于现场安装的传感器和执行器密度都较高，使用混合电缆和 EtherCAT P 进行系统布线节省了大量安装和接线工作
OCT 也减少了 AX5000 伺服驱动器的布线工作
无需二选一：EtherCAT P 和 EtherCAT 可以在现场组合使用。防护等级高达 IP67 的 EPP9001-0060 端子盒可以将 EtherCAT P 分为 EtherCAT 通信和供电(需要时)，从而能够使用标准 EP 端子盒
EtherCAT P 的另一个优点是，相应的 IP67 现场总线端子盒结构非常紧凑，可以直接集成到机床中。背景图为连接各个工位的 XTS 磁驱柔性输送系统
客户定制的 CP3921 控制面板结合了 PC 控制技术和 TwinCAT HMI，提供了人性化的操作界面以及短转换时间