卡​夫​的“黑​匣子”

Alok Sarwal, Handeportal Systems

"在​整个​包装​过程​中,​机器​故障、​效率​低下​甚至​停​机,​均​将​影响​整个​生产​线。​由于​产​线上​的​机器​间​是​按​流水​线​的​方式​工作​的,​因此​一个​问题​或​故障,​极​可能​造成​整个​系统​的​其他​问题,​发生​多米​诺​效应;​还有​一些​停​机​是​由于​操作​员​的​误​判​引起​的..."

- Alok Sarwal, Handeportal Systems

挑战:

解决​在​食品​包装​过程​中​由于​机器​故障​或​操作​员​误​判​而​导致​的​停​机、​产​线​效能​低​等​问题 ​

解决​方案:

基于​PXI 平台​开发​机器​故障​监测​与​诊断​平台 ​

 

卡​夫​这个​名称​也许​您​并不​熟悉,​但是​提到​奥​利​奥、​果​珍、​太平​梳​打​等​品牌,​却​家喻户晓。​他们​正是​卡​夫​旗下​的​品牌。

 

作为​知名​的​品牌,​他们​的​包装​已经​成为​了​品牌​的​一部分。​卡​夫​为​食品​的​包装​和​分类​配备​了​先进​的​流水​线,​夜​以​继​日​地​生产​出​各种​精美​的​食品。​为了​提高​产品​的​质量,​并​尽量​减少​机械​故障​带来​的​损失,​食品​包装​生产​线​需要​能够​正常、​高效​地​运行,​卡​夫​食品​希望​能够​有​一个​系统​帮助​他们​监管​生产​线,​一旦​发生​故障​就​可以​尽快​尽早​的​确定​问题​所在。

 

机器​故障​的​多米​诺​效应

在​整个​包装​过程​中,​机器​故障、​效率​低下​甚至​停​机,​均​将​影响​整个​生产​线。​由于​产​线上​的​机器​间​是​按​流水​线​的​方式​工作​的,​因此​一个​问题​或​故障,​极​可能​造成​整个​系统​的​其他​问题,​发生​多米​诺​效应;​还有​一些​停​机​是​由于​操作​员​的​误​判​引起​的,​因而​无法​记录​问题;​此外,​问题​也​可能是​无​规律​的,​或​为​累积​一段​时间​后​才​发生​的。​这些​都​导致​故障​源​难以​定位。

 

食品​生产​线上​的​黑​匣子

为了​解决​该​问题,​卡​夫​的​研发​人员​开发​了​一套​制造​设备​远端​监​控​软件​ROME,​它​可以​重建​引起​系统​故障​的​事件。​如同​航空​器​上​使用​的​黑​匣子​飞行​记录​器,​ROME 的​设计​则​是​用于​食物​与​饮料​机器​的​故障​诊断。

 

ROME 系统​主要​以​信号​采集​和​图像​处理​为​基础,​监测​整个​生产​线​的​包装​过程​并​将​相关​的​数据​记录下来,​为​工作​人员​提供​带有​时间​戳​的​数据​包​以便​进行​分析。​系统​使用​2​组​以上​的​高​分辨​率​彩色​摄像​机,​它们​以​每秒​30​至​60​帧​的​速度​来​快速​拍摄​特定​区域​的​图像。​同时,​ROME​还有​265​路​数字​输入​通道​和​16 路​模拟​采集​通道,​用于​对​现场​的​多个​信号​进行​实​时​监测。​一​但​系统​侦测​到​在​这些​输入​通道​上有​数字​触发​或​错误​信号,​就​立即​控制​高速​图像​采集​卡​持续​采集​最多​80 次​独立​的​10 秒“事件”,​且​可​预​设​储存​在​事件​发生​前​10 秒​的​数据,​这样,​就将​故障​发生​时​整个​生产​线上​所有​相关​信息“图​文​并​茂”地​记录下来,​方便​后​继​的​分析。​另外,​整个​系统​不​具有​输出​通道,​以​将​影响​机器​控制​系统​的​可能性​降至​最低。

 

另外,​由于​包装​生产​线上​一些​已有​的​设备​是​基于​其他​品牌​的​可​编​程​逻辑​控制器​(PLC)​实现​的,​因此​还​要求​ROME​必须​能​对​这些​设备​进行​监​控。​通过​OPC Server,​可​方便​地​实现​ROME​系统​中​NI PXI 设备​与​PLC 设备​的​通信,​OPCServer 相当​于“翻译​官”,​它​将​LabVIEW“语言”与​PLC“语言”互​译,​从而​实现​两者​无​障碍​地“交谈”。​目前​ROME​系统​已​升级​为​ROME-2,​安装​于​多种​生产​线上,​并​成为​主流​的​错误​监测​与​诊断​工具,​提升​整体​设备​的​效能。

 

为了​解决​在​食品​包装​过程​中​由于​机器​故障​或​操作​员​误​判​而​导致​的​停​机、​产​线​效能​低​等​问题,​Kraft 选用​了​基于​NI LabVIEW 和​PXI​平台​开发​的​故障​诊断​设备,​提高​了​整个​生产​线​的​效率。

 

快速​搭建​实​时​监测​与​诊断​平台

“针对​此​系统,​我们​选择​现成​的​NI 硬件​及​NI LabVIEW 图形​化​设计​环境,​因为​它​能​快速​实现​实​时​监测​与​诊断​平台​的​开发。​我们​在​Microsoft Windows​环境​中​进行​原型​制作,​然后​布​署​到​NI PXI 嵌入式​控制器​的​实​时​操作​系统​中。​利用​ROME,​使用者​不仅​可以​离​线​分析,​亦可​在​线​分析,​从而​有效​地​诊断​和​预测​平时​难以​发现​的​问题。”

 

在​薯​片​的​生产​过程​中,​需要​实​时​计算​传送​带​上​土豆​的​体积,​以便​根据​其​大小​来​实​时​调整​切割​设备​进行​切片。​基于​NI PAC 并​结合​NI 视觉​产品​CVS 成功​地​实现​了​该​系统。​其中,​PAC 的​快速​控制,​CVS 的​强大​图像​处理,​以及​两者​皆有​的​网络​通信​功能,​很好​地​满足​了​生产​的​需求。

 

ni.com/​opc

ni.com/​pxi/​zhs

 

作者​信息:

Alok Sarwal
​Handeportal Systems
​Tel: 303-683-2509
a_sarwal@msn.com

Figure 1. ​ ​ROME can continuously capture data for up to 80 independent 10-​second “events” with a 10 second buffer. ​