Chris Noble，餐饮/工业物联网业务发展顾问
爱默生自动化解决方案
今天的包装机越来越先进，配备了复杂的自动化系统，通常包括气动技术的驱动，灌装，定位，码垛，卸码垛等。然而，现代气动系统可以实现的数字化和物联网好处往往被忽视。
包装行业一直指望气动技术作为一种简单但可靠的机器技术来包装物品，从洗发水瓶、麦片盒到鸡蛋盒和奶酪容器。事实上，商店货架上的大多数产品都在某种程度上与气动相互作用，通常是在材料处理过程中。即使是标签应用也可能涉及到气动。
气动系统是理想的，因为它们往往是一个非常宽容的机器元素和低成本的方式增加运动的设备。气动元件的诊断和修理相对简单——与现代包装生产线上发现的许多其他复杂元件相当不同。
另一个优点是，气动可以很容易地适应操作环境的某些变化，如温度或湿度的微小变化或新包装材料的引入。气动执行器在抓取新产品或包装尺寸时更加宽容，即使组件和材料在机器上不是完全对齐的。相比之下，复杂的伺服系统无法轻易适应，导致停机和昂贵的故障排除。
用智能气动技术改进机械
整个包装机(如散装卸料机)使用的气动技术可以与整体自动化系统相结合，提供全面的、可操作的性能数据，以提高整体设备的效率。(机器图片由Busse/SJI公司提供)
长期以来，气动技术一直被认为是一种稳定且经济高效的技术，尤其是与所有电气解决方案相比。然而，现在，气动系统正从OEM社区得到一个新的视角，因为技术供应商为以前被认为是哑设备的设备增加了智能。
在过去，监控来自低成本气动执行器的数据在经济上没有意义；您只需在它损坏时更换它，并处理停机问题。然而，在现实中，一个100美元的驱动器可能是整个机器的一个关键点。今天，随着传感技术的进步，现在更容易监控这些执行器并获得可操作的数据，而不需要高昂的成本。
技术供应商、原始设备制造商和最终用户面临的挑战是共同创建提供有用情报的系统。例如，事先就关键性能指标（KPI）达成一致有助于确保一致的机器性能符合预期。但最终用户可能无法传达他们需要管理的关键KPI。一种解决方案是OEM在设备安装后与最终用户保持联系。这为他们提供了收集有价值反馈的机会，有助于解决客户的痛点。
气动技术可以与整体自动化系统相结合，提供全面、可操作的性能数据，从而提高整体设备效率(OEE)。以下是添加物联网气动解决方案时需要考虑的五个关键因素。
1.将气动系统集成到自动化系统中
IO-Link是一种用于传感器/执行器的机器通信的国际标准化输入/输出技术，它的出现使来自机器传感器的数据的智能达到了一个新的水平。IO-Link独立于上层现场总线系统，可用于几乎所有主要的现场总线协议。机器传感器升级可以增加功能，同时通过使用现有的PLC控制将扩展成本降至最低。
智能气动设备，如艾默生Aventics AF2气流传感器，可以提供空气流量的实时洞察，同时还可以捕获馈线中的压力和温度数据。(图片由爱默生提供)
因此，在不改变PLC的情况下，将智能气动集成到现有的自动化平台变得比以往任何时候都更容易，即使是使用传统系统。例如，随着机器变得越来越高科技，机器制造商和终端用户试图通过在同一条生产线上运行不同尺寸和重量的包装，从他们的投资中获得更多。现在的传感器已经足够智能，可以根据包装线的情况来适应和收集不同的数据。对于气动，这可以包括一个自动阀门调整的执行机构处理更大的容器尺寸。该传感器能够识别生产线上包装的变化，并相应地调整其数据采集参数。
新数字技术和降低实施成本的结合，使机器制造商从基础数据收集到先进信息，从第一天起就推动灵活性和自由度最大化新机器平台。对数据收集的整体看法也有助于整个气动系统的改进，从压缩机室到操作环境，从机器到操作人员。
2.压缩空气消耗和泄漏检测
在过去，终端用户对于分析空气消耗并没有清晰或简洁的见解。因此，例如，如果一台压缩机的容量达到80%，许多消费品(CPG)公司通常会购买另一台压缩机来解决这个问题(有时成本高达10万美元)。
智能气动技术允许CPGs评估其压缩机驱动新设备和现有设备的能力。传感器可以采集流量、压力和温度数据，实现对运行参数的高级诊断。例如，AVENTICS AF2流量传感器可以实时监测流量，同时还可以捕获进料管线中的压力和温度数据。例如，空气温度升高可能表明压缩机出了问题。有关当前或累计能耗的信息可以直接传递到相关的母系统，而不需要机器控制。
通过这些信息，最终用户可以查看差异，并决定在特定范围内可接受的级别。对于一个新工厂，智能气动技术提供了一个理想的机会来建立一个使用基线，然后分析泄漏或其他能源效率低下的时间。
3.设备生命周期管理
通常，公司会在他们的可编程逻辑控制器(PLC)中添加计数器，以计数执行机构的周期。传统上，一个阀门的额定周期是50万或100万次，当达到这个周期时，阀门就会被更换，不管它是否有故障。但是计数器不能解释更改，例如经常停止和启动，这些更改会严重影响组件的生命周期。因此，组件可能会意外故障，并导致昂贵的计划外停机。
用于气动应用的本地仪表板:该系统提前显示何时将达到临界极限，并为用户提供早期干预的关键信息。本地数据记录独立于控制，信息通过标准接口提供，无论是在本地IT网络还是在用户的云解决方案中。(图片由爱默生提供)
气动传感器允许更好的“实际使用”数据，而不是基于规格表上的数字计算。现在用户可以根据实际的笔划、动作以及速度来访问数据。测量速度的传感器是最近的一项创新，它可以检测驱动器是否被推过一个特定的百分比——就像通过轻轻使用刹车踏板或猛踩刹车来了解汽车刹车的状态一样。
4.执行机构速度，机械缓冲磨损和振动监测
测量驱动器的速度也有助于确保更好的OEE。有了智能气动，终端用户现在可以测量驱动器的加速和减速速率的一致性。机器操作员可以使用速度来判断动作在时间上是否相同，或者是否有需要注意的偏差。同样，智能气动技术可以帮助监测内部气垫的磨损情况，以确定执行机构与气垫的碰撞程度。通过查看这些区域的数据，可以发现潜在的问题，如气垫磨损或气缸杆未对准。最终的结果是安排相应的维护，以最小化机器上的停机时间，并尽可能保持较高的OEE水平。
对于许多原始设备制造商来说，振动监测是物联网技术的起点。下一个水平的智能气动将振动技术内置到执行器中。这项技术已经在其他领域使用了一段时间，比如赛车或机器人，并被用来识别特定机器部件的特性。
5.算子适应参数变化
许多用户认为，不断增加的数据会产生新的复杂性层次。然而，如果实施得当，物联网支持组件可以将数据简化为最大值和最小值，以帮助操作人员调整机器或序列性能。例如，如果一台机器下降超过其最佳范围的10%，操作员将看到的不仅仅是一个基本的出错通知。警报还可以提供问题的位置——就像一个显示车门半开的指示器——在排除故障时节省时间来确定具体的问题，而不是进行耗时的检查清单。
艾默生RXi2-LP工业PC将所有传感器数据集成在一起，用于初级产品包装机或完整包装生产线的可访问性、历史记录、可视化和分析。实时监控和诊断功能为包装线提供了更好的OEE。(图片由爱默生提供)
智能气动还可以更容易地实施和跟踪参数变化，以确保生产轮班的一致性。例如，一个实行三班制的饮料制造商可能会经常遇到这样的情况，即不同的操作人员需要在轮班之间进行调整。现在，在每班开始时，操作员可以轻松地重置机器部件，使其自动与设定一致，节省换班时间。
非常适合包装机械
智能气动技术正被用于帮助企业实现数字化转型。它提供了更有效的预防性维护以及节能。此外，智能气动是可扩展的，无论是新机器还是需要改造的旧设备。最终，成功取决于与经验丰富的气动技术供应商合作，了解气动技术的具体算法和应用。他们可以提供智能气动监测系统，预先嵌入这些算法，提供随时可用的数据，因此机器制造商和终端用户可以改善OEE。
了下:设计世界的文章，气动设备+部件
