位于德國Irschenberg的 TVI Entwicklung und Produktion GmbH 公司主要經營各種肉類分配和加工設備及生產線 — 從肉回火處理到將切好的部分輸送到包裝機械中。除了TVI 自身在該行業長期積累的專業知識外，其設備上安裝的Beckhoff控制器和驅動器所具備的高性能和靈活性也為 TVI 帶來了很多競爭優勢，因為這能夠滿足客戶對加工速度和精度方面不斷增長的需求。
總部位于德國Irschenberg的 TVI Entwicklung und Produktion GmbH 公司的任事股東 Thomas Völkl正在介紹 GMS 500 多功能分配系統
TVI 的機器是一個靈活的肉類加工中心，可以使用標準模塊和客戶特定的程序根據任意分配任務進行調整。由于食品加工行業的持續整合給成本降低帶來了巨大的壓力，因此生產效率就變得越來越重要。TVI 公司任事股東 Thomas Völkl引用他的公司座右銘來解釋他的公司提供的解決方案必須滿足的不斷增長的需求：“我們的機器可以以任何所需的一致性和切割類型分配任何種類的紅肉。我們確保在重量精度上的結果最優，并最大程度地減少產品浪費，同時最大限度地提高勞動力和能源效率。”同樣重要的是要為肉類分配和加工提供全面的解決方案，包括設置、回火（加熱冷凍肉及冷鮮肉）、分配（切片、分配、堆疊）、裝入托盤（手動或自動）、檢查和傳輸產品到包裝機中。
最大能效可通過下面兩種途徑保證：一方面，用伺服驅動器代替氣動和液壓執行機構；這大大減少了機器的能耗。另一方面，TVI 的制冷機非常高效。由于在分配過程開始之前的數秒內需要將肉移走，回火殼厚度只能在 2 到 3 毫米之間，而不是其它大部分系統中的 5 到 10 毫米。這大約能降低 80％ 的能耗。最重要的是，制冷機采用傳統的壓縮機制冷技術，而大部分其他系統都要不斷消耗二氧化碳。這使得每公斤肉的能耗成本從原來的 5 至 10 美分降到只有 0.4 美分。
借助靈活的控制技術進一步提升機械專業性
使用節能和精確控制的伺服驅動器以及通過高精度、高速控制優化過的氣動閥只是用基于 PC 的控制滿足苛刻的客戶要求的其中兩個例子。這適用于單臺機器以及整個生產線，Thomas Völkl解釋說：“多虧了我們的模塊化方案，我們可以用我們的單個組件如制冷機、分配機和帶托盤分配機的自動托盤充填機以及殘留物處理單元以極大的靈活性建立生產線。然后，模塊與相匹配的輸送帶連接。通過選擇正確的組件，我們可以根據每個客戶的具體要求進行調整。實踐證明，Beckhoff的控制技術具有出色的靈活性，適合所有的應用領域 — 從最小的系統，只有兩個氣動閥的 TDS 300 托盤分配機，到具有七根高精度伺服軸的 GMS 500 分配系統。”
多功能分配系統是生產線的核心組成部分
大多數 TVI 肉類加工中心的核心部分且位于鄰近制冷機位置的是多功能 GMS 500 分配系統 — 公司最大的收入來源。設備通過性能強大的 CX1030 嵌入式控制器和TwinCAT NC I 軟件控制。控制面板是一臺集成式 CP6901，帶有不銹鋼邊緣和一個齊平安裝的 12 英寸觸摸顯示面板。四個緊湊型EtherCAT伺服驅動器 AX5206 和五個變極繞組同步伺服電機 AM3021 與 AG2210 行星齒輪減速機確保了高精度運動控制。GSM 500 專為高精度工作流設計，執行下列工藝步驟：
– 操作人員將一片或多片肉放到模具中
– 機器將模具回轉到切割位置并激活合適的活塞
– 肉完美成型并縱向測量
– 機器無剩余或有少量剩余地分配肉在一個線性單元根據目標重量確定切片的厚度后，刀具開始切第一片。然后，機器連續地切剩下的肉片。在完成最后一次切割后，模具旋轉裝置將下一片肉移動到位，并重復該過程。
肉類分配中心的尾部有一個 FPS500 Euroline裝托盤系統，該系統會將肉放入托盤中，以便無重量限制或以固定的重量分配。它由三個協調模塊組成：帶 TDS 300 托盤分配器的 MIS 3000-4000 手動插入區、全自動 AIF 500 托盤填充機和 GMI 500 稱重和分揀單元。首先，從 GMS500 分配的肉片被放置在 MIS3000-4000 的輸送帶上。它們從那里被手動或通過 AIF 500 自動放置到托盤中。填滿的托盤移到 GMI 500，它們在這里緩沖并在一個動態秤上稱重。過輕或過重的部分被自動推送到單獨的緩沖輸送帶上并被移到一個再加工工作站。裝有正確重量的肉片的托盤直接繼續運動到包裝機中。所有這些單元都再次通過Beckhoff的控制系統和驅動技術，如 12 英寸控制面板 CP6901、四個EtherCAT伺服驅動器 AX5206 和五個帶 AG2200 行星減速機的同步伺服電機 AM3021，實現自動化操作。
靈活的高精度伺服驅動器
Beckhoff的伺服驅動技術的高性能在各種運動控制任務中是顯而易見的。在 GSM 500 分配系統中，伺服驅動器和伺服電機確保模具旋轉裝置和隔板被回轉到正確位置。整個肉類加工中心的運行通過各種旋轉和擺動運動實現 — 例如，在輸送帶或托盤的齒形皮帶送料器中。
TVI 最新開發的是 AIR 250 插入機器，它有四個用于移動殘留物蓋板的伺服軸、輸送帶和一個張緊帶以及用于空托盤的齒形皮帶送料器。在這臺機器上，TVI 也采用了Beckhoff的單電纜（OCT）解決方案，反饋信號和電力都通過一根電纜直接傳輸。這樣電機和驅動器側無需使用多根電線和連接器，從而顯著節省了組件使用量，減少了調試工作。OCT 系統通過兩個 AX5206 伺服驅動器和兩個 AM8021 或 AM8022 伺服電機實施，每個都帶 AG2210 和 AG2310 行星齒輪減速機。
Thomas Völkl相信Beckhoff的驅動技術具有巨大的發展潛力：“在我們未來的發展中，我們將整合更多的安全技術，且 TwinSAFE技術為驅動器和 I/O 提供了一個一致的系統，在實施上具有很大的優勢。因此，我們將主要使用Beckhoff的伺服產品。”
PC 控制既有速度，又適用于各種應用
早在 2008 年，TVI 就決定使用基于 PC 的控制系統取代傳統的 PLC 技術。Thomas Völkl在解釋這樣做的原因時說道：“當時我們遇到了性能上的限制，特別是必須要控制幾個同步操作軸時。我們最初用 C ++ 語言編寫這些應用程序并在一臺工業 PC 上執行這些應用程序。但我們很快意識到，PC 和 PLC 技術的結合會帶來不必要的工藝過程減緩。因此，轉向使用完全基于 PC 的控制系統就是一個必然的選擇。此外，Beckhoff也是個理想的供應商，因為他們的系統不僅速度非常快，而且具有良好的開放性，非常靈活。”Beckhoff的系統還讓 TVI 能夠非常有效地實施必要的液壓控制器，Völkl補充道。此外，PC 控制除了能夠完成復雜的控制任務之外，它同樣也適用于諸如托盤分配器及其單氣缸、真空閥及小型控制面板等小型應用。
靈活的Beckhoff I/O 系統與超過 300 多種EtherCAT端子模塊開辟了廣泛的應用領域，并滿足 TVI 的所有要求。對于 Thomas Völkl來說，其緊湊型設計特別重要：“由于我們的機器結構非常緊湊，I/O 端子模塊系統的高密度對我們來說大有裨益。例如，在我們的制冷機中，我們采用了EtherCAT的高密度端子模塊 EL2809，其特點是在一個外殼中集成了 16 個數字量輸出，寬度僅為 12 毫米。”其它優點還包括眾多集成有特殊功能的端子模塊。例如，EL3356-0010 動態稱重傳感器端子模塊將能夠更輕松地將稱重集成到機器控制系統中，而 EL34xx 系列電力監測端子模塊將記錄制冷機的低能耗數據。
對于Völkl來說，系統供應商這一名詞還涵蓋了另一個重要方面：“Beckhoff公司將預裝配在控制柜中的完整的控制技術作為一項增值服務提供。這對我們來說是一個巨大的優勢，因為我們不再需要在庫存中保留這些組件 — 不像過去，當我們與一個供應商合作時，他們什么都不用做，只需要建造控制柜即可。電氣和電子元器件占一臺機器價值的 30％到 50％，現在這一切證明了是多么重要。”
最新一代TwinCAT 3 軟件具有更大的提高效率的潛能
Thomas Völkl想要繼續沿著讓機器和系統更加模塊化的成功道路向前邁進，以便能夠使用盡可能少的工程投入量更高效地定制肉類加工中心。機械結構已經相當先進，但軟件開發仍具有更加模塊化的潛力，Völkl說道。他認為，最新一代TwinCAT 3 軟件為提高效率提供了合適的工具：“TwinCAT 3 高效支持面向對象的語言，這是讓電子元器件和編程更加模塊化所不可或缺的因素。TwinCAT 3 具有兩大優點：面向對象的編程需要的工作量大大減少，并且可以讓多個開發者在同一個項目上同時工作。這就是為什么我們會在下一代的分配系統中實施TwinCAT 3 的原因。”