应用案例 | 基于 PC 的自动化技术在 24 小时全自助便利店中的应用
2024/1/10 9:22:04 标签:中国传动网
Zinu Shop 全自助便利店全年 24 小时全天候运营。它由 Delfin 公司开发,该公司 20 多年来一直为波兰的小型社区提供生活日常用品。该项目于 2017 年启动,四年后开始了第一次全面、公开的测试,包括测试倍福基于 PC 的底层控制技术。
Zinu Shop 是一家自助式便利店,提供与传统便利店类似的商品种类,并且全年无休(法定节假日除外)。实现这一目标的前提是总容量足够大(300 至 400 个存储空间)和高可靠性,而这两者都是获得消费者信任的关键。该商店位于一个长方体保温隔热外壳内,该外壳也可用于存放需冷藏的产品,无论外部天气条件如何都能保持恒温,甚至还可容纳广告灯箱、包裹储物柜和咖啡机等。该项目最重要的特点之一是采用了多种产品混合分装方案,将 3D 打印技术与传统的自动售货机相结合。因此可以售卖几乎任何类型的商品:从棒棒糖或香料包等小而精致的商品,到纸巾或土豆等大包装商品。
通过自主开发的可视化系统可以方便地选择所需的商品
最大程度地方便顾客
Zinu Shop 的一大亮点是购买和取货可以同时进行。传统的自动售货机无法做到这一点,因为必须要打开正门才能购买商品,而 Zinu Shop 可以在背面的装货区取货,这样还可以防止温度变化和外部环境造成的污染。此外,两个独立控制的售货位意味着同时可以允许两位顾客购物。
Zinu Shop 的另一个特点是容量非常大,拥有约 350 个销售单位( SKUs)。这里售卖的每种产品采用了不同的包装类型,包括罐装、瓶装、托盘装、袋装、纸盒装以及杯装,每种包装都有不同的特点,很难事先确定。为了降低不可预知的行为所带来的风险,产品通过几个参数来描述:尺寸、重量、阻力和位置。相应的算法在创建分拣路线时会考虑到这些参数,并同时关注产品的保质期和处理时间的优化。因此,系统运行稳定可靠,到目前为止,投诉率不到 0.5‰。Zinu Shop 每个产品的平均分装时间为 10 秒。根据当前客户不同的需求,每年销售的产品数量约为 50,000 件。
基于 PC 和 EtherCAT 的控制架构
该项目的目标是创建一台无故障高效率运行的设备。因此,内部货架的设计必须让客户能够拿取不同尺寸的零售商品。在测试阶段,设备的速度得到了显著提升,电源也从三相变为单相,这样 Zinu Shop 就可以使用传统的电源插座。据 Zinu 专家 Piotr Ostrowski、Krzysztof Marmol 和 Artur Kowalski 介绍,最大的挑战是如何通过传统电源插座为整台设备供电,同时保持所需的驱动器速度和加速度。
幸运的是,倍福的 AX8000 模块化伺服驱动器配备了 AX8206 双轴模块和用于 AX8620 电源模块的附加电源电抗器(AX2090),为解决这一难题提供了理想的解决方案。此外,还必须开发一个用于优化运动路径的系统,以加快产品释放流程,并同时定义碰撞区域。这就需要一台高性能的工业 PC 搭载计算能力足够强大的处理器和至少 4GB 的内存。事实证明,搭载 Intel Atom® E3845 处理器的倍福 C6017 超紧凑型工业 PC 是 Zinu 开发人员的最佳解决方案。
控制架构分布在三个独立的控制柜中:
·主控制柜包含 C6017、带 EtherCAT 端子模块和 TwinSAFE 端子模块的主 I/O 层,以及支持 Safety over EtherCAT 协议(用于 AM8023 伺服电机的 STO)的 AX8000 伺服驱动器或者 EL7211-9014 伺服电机端子模块(用于 AM8112 伺服电机的 STO)。集成 TwinSAFE 逻辑的 EL2911 EtherCAT 端子模块用作安全控制器。一个支持 Modbus RTU协议的 EL6022 串口端子模块(RS485)和一个通过 Pt1000 传感器测量温度的 EL3204 模拟量输入端子模块用于与暖通空调系统和温湿度传感器通信。
·第二个控制柜仅包含用于控制自动货架的 EL2889 EtherCAT 数字量输出端子模块。
·第三个控制柜安装在机械笛卡尔系统上,用于控制 X 轴。
由 Zinu 专家开发的可视化系统包括一个用于自助收银系统、仓储管理系统、配送管理系统和监控系统的界面。TwinCAT 3 控制器与上层系统相连,后者负责管理控制面板、购物车、产品现货供应情况、产品保质期和付款流程。PLC 负责检查是否以及如何从货架上取下商品,然后与主机系统交换数据,确定下一步操作,比如确认商品移出、锁定货架、从仓储货架上移走相同的商品或结束购买。项目经理们认识到了 TwinCAT 所带来的独特优势,尤其与 Visual Studio 的无缝集成、通过 EtherCAT 快速自动检测设备以及设备参数(如驱动轴)的透明性。
Zinu Shop 的商品种类齐全,从面包、蔬菜、水果、乳制品、冷切香肠和肉类到饮料、糖果、方便食品、化妆品和清洁用品,应有尽有
结论
Piotr Ostrowski、 Krzysztof Marmol 和 Artur Kowalski 对倍福的产品和技术给予了充分的肯定:“直接从倍福购买大部分设备帮助我们节省了大量时间和资源。倍福高效、快速地向我们交付了所有设备。控制系统的模块化设计为研发工作带来了另一大优势,显著简化了配置以及项目后期的扩展。由于采用了紧凑型驱动技术,即 EL7221-9014 伺服电机端子模块和 EL7031 步进电机端子模块,我们可以在一个小型控制柜中安装整个 X 轴和输送系统。此外,对于不需要使用大量 I/O 的应用,可以使用集成有 I/O 的 EK1818 EtherCAT 耦合器代替 EL1008 和 EL2008 EtherCAT 端子模块。”该公司还受益于倍福的单电缆技术(OCT),它简化了驱动器的接线工作,占用空间更小,并且节省了大量电缆。此外,高性能的 C6017 使得可视化应用不再需要使用单独的 PC。总之,工程师们为 Zinu Shops 成为克拉科夫家喻户晓的品牌而感到自豪。他们目前在寻找更多的投资人,旨在在未来更大力地推广这种自动化购物方式。
供稿:德国倍福自动化有限公司
本文链接:http://www.cmcia.cn/content.aspx?url=rew&id=3946
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