卡夫食品包装生产线的智能机器故障监测和分析

作者：Alok Sarwal

欢迎访问e展厅 展厅 9 自动包装机械展厅 枕式包装机, 立式包装机, 定量包装秤, 透明膜包装机, 充填包装机械... "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 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。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (8/13/2014)