基于組件的自動化包裝系統
閱讀：2021發布時間：2012-3-5
基于組件的自動化技術CBA（ComponentBasedAutomation）可以方便地建立起標準生產線，實現離散控制和各機械間的通信。組件（component），比如一個機器人或整個生產線，就是把機械部分、電力電子器件和用戶程序三者的功能封裝在軟件中，定義一個標準接口。工廠各組件可作為獨立模塊預先組裝測試，之后在整個系統中輕松組裝，或在其他項目中重復使用。組件技術大大減少了工廠計劃、安裝和試運行的時間?；诮M件的自動化技術可以通過PROFInet與工業以太網連接，更利于形成透明工廠。在現代工業中現場總線和工業以太網是應用的主流，基于組件的自動化技術快速崛起。自動化發展的方向是*的集成自動化TIA（TotallyIntegratedAutomation），集成的不僅是硬件，還包括整個工藝流程。從CBA的技術特點分析，發展中的中國包裝業更適于采用組件自動化技術。
1中國包裝工業的現狀及分析
中國的包裝工業在代改革開放以前長期處于一種生產力水平低下、主體技術薄弱、規模過小、游離分散生產、企業經營管理水平不高、國家投入不足的狀況，就行業的整體水平而言，部分企業仍然處于需要技術改造、技術創新、提高產品質量、加強現代化管理以及體制轉軌的時期。
隨著中國商品經濟的繁榮與發展，人民生活質量的提高以及生活節奏的加快，消費者對微波食品、休閑食品、冷凍食品等方便食品的需求量越來越大。業內專家指出，這種趨勢將加速速凍食品、方便食品包裝的需求；與此同時，政府提出了農業產業化發展計劃，重點發展農副產品深加工，而農副產品深加工項目需要配套大量包裝生產；國家*員會將食品加工和包裝機械列為食品工業發展的重點優先發展領域，進入WTO后，中國主要出口產品的出口額每年可望增加80～100億美元。產品出口量的增加必將帶動相應產品包裝的增長。
此外，乳品及飲料行業近年已成為中國成長性的行業之一。隨著人們對健康的日益重視，乳飲品產品品種及其配套包裝的產品品種層出不窮。同時，無菌灌裝技術、啤酒、牛奶的PET塑瓶包裝等技術正在被越來越多的廠家所看好和采用。
這些都將給包裝行業的發展帶來廣闊的前景，今后較長一段時間，食品與包裝機械的年增長率可望超過12％。未來10～15年中國包裝行業將會有長足的發展。
2基于組件的自動化技術特點
基于組件的自動化CBA組合各個具有獨立控制能力的功能單元；它創建的具有獨立控制能力的運行應用程序，具有較高的可用性；通過用戶軟件定義的模塊易于重復使用；傳感器、驅動器和調節器可直接在OEM進行模塊的預測試；可以顯著減少投運時間，與傳統方法相比可節省10～15%的投運時間；機器的組態易于形成標準的組件。
2.1組件（Component）
組件技術已成功應用于IT領域。所謂“組件”就是實現基于開放標準的模塊化、分布式應用的一種統一的軟件結構，也就是將一個具有獨立工作能力的工藝模塊抽象成一個可以反復使用的“組件封裝”。對這樣一種組件建模為一個對象，并視其為一個黑匣子。
在封裝時，定義了組件對外部的工藝模塊接口。在此接口上只可存取需要與其他組件發生交互作用的那些變量。在系統的工程設計階段，這些組件和它們的設備之間的通信關系由其接口和一個的應用程序之間的組態連接進行定義。這樣設計的組件可以獨立運行，并且可以方便地與其他組件交換數據。
組件技術使得成套裝備和機器模塊化，從而可重復使用該成套裝備和機器的組件，大幅度地降低工程設計成本。同時組件技術使安裝設備（應用組態）之間的互連可以清晰地分離，從而在一個工廠中可以集成不同制造商的產品。
創建組件的方法簡單。首先，采用機器或設備有關的制造商的工具對機械設備進行編程和組態，可以繼續使用現有的用戶程序，編程和維護人員可繼續發揮他們已有的技能。然后，使用軟件SimaticiMap封裝這些用戶軟件。這些組件描述會輸入到連接編輯器的組件庫內。使用連接編輯器iMap，只需點擊鼠標就可以將已創建好的組件互連，然后點擊鼠標就可以將連接的數據、代碼及組件的數據下載到各組件中去，這樣，機器之間實現了互相交流。
2.2代理設備（proxy）
代理設備將系統中所有的組件連接起來，完成對象之間的交互。代理設備將所掛接的設備抽象成為COM服務器，設備之間的交互變成COM服務器之間的相互調用。這種方法的zui大優點就是可擴展性好，只要設備能夠提供符合標準的COM服務器，該設備就可以在代理設備的系統中正常運行（圖1）
圖1.PROFInet與分布式現場設備
2.3實現方法
CBA的實現采用Profinet。Profinet在包裝業、煙草混合、復雜組裝生產線及物流系統中都得到了很好的應用。Profinetv3提出了很好解決實時性的方案：SwitchedEthernet，為Profinet的進一步應用奠定了良好的基礎。
Profinet的基礎是組件技術，核心是代理設備。在Profinet中，每個設備都被看作一個具有COM（ComponentObjectModel即組件對象模型）接口的自動化設備。在系統中通過調用COM接口來調用設備功能。組件模型使不同制造商遵循同一原則創建的組件之間能夠混合應用，簡化了通信編程。每一個智能設備中都有一個標準組件，智能設備的功能則通過對組件進行特定的編程來完成。同類設備具有相同的內置組件，對外提供相同的COM接口，為不同廠家設備之間提供了良好的互換性和互操作性。COM對象之間還可通過DCOM（DistributedComponentObjectModel即分布式組件對象模型）連接協議進行互聯和通信。
Profinet可將所有工廠自動化功能甚至高性能驅動技術應用均包括在內。開放式標準可適用于工業自動化的所有相關要求:工業可兼容安裝技術、簡單網絡管理和診斷、實時功能、通過工業以太網集成分布式現場設備，的集成或組態與制造商無關的工程等。
Profinet符合已有IT標準，并支持TCP/IP，確保了公司范圍內各部門間的通信交流?，F有技術或現場總線系統與該一致性基礎設施在管理層面和現場層面均可集成。這樣，分布式現場設備可通過Profinet與工業以太網直接相連。設備網絡結構的一致性同時可確保整個生產廠的通信一致性（圖2）。
圖2.PROFInet與過程自動化
包裝工業工序繁多，如分揀、貼簽、托盤裝運、包裝和產品打包等，經常使用不同制造商的機械組合成不同的生產線，快速響應市場變化。在包裝業中使用基于組件的自動化有利于包裝線的快速投產，節省時間和成本。為*的集成自動化totallyintegratedautomation打下良好的基礎。
