作者：Chris Noble，业务发展F＆B / IIOT顾问
爱默生自动化解决方案
Today’s packaging machines are becoming better equipped with sophisticated automation systems that often include some type of pneumatics technology for actuation, filling, positioning, palletizing, depalletizing, etc. However, the digitalization and IoT benefits that can be realized from modern pneumatic systems are often overlooked.
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一种向设备添加运动的低成本方法。气动组件诊断和修复是相对简单的 - 与现代包装线上的许多其他复杂组件相比不同。
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。
用智能气动改善机械
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)
气动技术长期以来一直被认为是一种稳定且经济的技术，尤其是与全电动解决方案相比。然而，现在气动系统正从OEM社区得到一个新的看法，因为技术供应商增加了智能，以前被认为是愚蠢的设备。
过去，监控低成本气动执行器的数据在经济上没有意义;你只需要在它坏了的时候更换它，然后处理停机时间。然而，在现实中，一个100美元的驱动器可能是整个机器的捏点。今天，随着传感技术的进步，现在可以更容易地监测这些驱动器并获得可操作的数据，而成本也不会太高。
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努力，创建能够提供有用情报的系统。例如，事先就关键性能指标(kpi)达成一致可以帮助确保机器性能与预期一致。但是最终用户可能不会就他们需要管理的关键kpi进行沟通。一种解决方案是，oem在设备安装后与终端用户保持联系。这为他们提供了一个收集有价值的反馈的机会，可以帮助解决客户的痛点。
气动学可以用整体自动化系统配合，提供全面的可操作性的性能数据，可以提高整体设备有效性（OEE）。以下是用于添加能够产生差异的IOT启用的气动解决方案的五个关键因素。
1.将气动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。（图片由艾默生提供。）
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。
新的数字技术和降低的实施成本的结合允许机器制造商从基本数据收集到推动灵活性和自由的高级信息，以使新的机器平台从第一天开始浏览灵活性和自由度。采取数据收集的整体视图，也允许在整个气动系统中改进，从压缩机室到操作环境，从机器到操作员。
2.压缩空气消耗和泄漏检测
过去，最终用户没有明确或简明地深入了解分析空气消耗。因此，如果压缩机容量达到80％，例如，许多消费者包装商品（CPG）公司通常会购买另一个压缩机来解决问题（有时耗费100,000美元）。
智能气动性允许CPG评估其压缩机推动新设备和现有设备的能力。传感器可以收集流量，压力和温度数据，从而能够高级诊断操作参数。例如，Aventics AF2流量传感器提供了对流量的实时洞察力，同时还捕获进料管线中的压力和温度数据。例如，气温的增加可以表示压缩机问题。有关电流或累积能耗的信息可以直接传递到相关的母体系统，而无需机器控制。
通过此信息，最终用户可以查看差异并确定特定范围内可接受的级别。对于新的植物来说，智能气动学提供了建立使用基线的理想机会，然后随着时间的推移分析泄漏或其他能量低效率。
3.设备生命周期管理
通常，公司将在其可编程逻辑控制器（PLC）中添加计数器以计算其执行器上的循环。传统上，阀门可能被评为半百万或百万个循环，并且当达到该点时，阀门被替换，无论是否有故障。但柜台不能解释变化，例如持续停止和启动，这可以显着影响组件的生命周期。结果，该组件可能意外地失败并导致昂贵的，意外的停机时间。
用于气动性应用的本地仪表板：系统提前显示当达到关键限制并向用户提供早期干预的关键信息。无论是通过标准接口，无论是在本地IT网络还是在用户的云解决方案中，都会录制本地数据。（图片由艾默生提供。）
气动传感器允许更好的“实际使用”数据，而不是根据规格表的数量计算。现在，用户可以根据实际笔划和运动以及速度访问数据。传感器测量速度是最近的创新，可以检测执行器是否被推过去了特定的百分比 - 非常像是在使用制动踏板或砰的砰砰声时知道汽车制动器的状态。
4.执行机构速度，机械缓冲磨损和振动监测
测量执行器速度也有助于确保更好的OEE。通过智能气动，最终用户现在可以衡量执行器加速度和减速率的一致性。机器操作员可以使用速度来查看横跨时间的操作是否相同，或者是否有需要注意的像差。同样，智能气动技术可以帮助监控内部垫子磨损，以确定执行器如何跑进垫子。调查来自这些领域的数据可以审查潜在的问题，例如磨损的垫子或未对齐的气缸杆。最终结果是相应地调度维护，以最小化机器上的停机时间，并保持OEE水平尽可能高。
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.操作员Adaption参数更改
许多用户认为增加数据会产生新的复杂层。但是，当正确实现时，启用了IOT的组件可以将数据简化为最大值和最小值，以帮助操作员调整机器或序列性能。例如，如果机器丢弃超过其最佳范围的10％，则操作员将看到超过一个错误的基本通知。警报还可以提供问题的位置 - 就像一个指示器，就像一个专门的指示器，示出了汽车的哪个门是Ajar诊断，以识别特定问题而不是在耗时的核对表。
艾默生RXI2-LP工业PC将所有传感器数据带到主要产品包装机或完整包装线的可访问性，历史，可视化和分析。实时监控和诊断功能为包装线启用更好的OEE。（图片由艾默生提供。）
智能气动性也可以使其更容易实现和跟踪参数更改，以确保在生产班次方面的一致性。例如，运行三个班次的饮料制造商可能会定期进入不同操作员调整的情况下的情况。现在，在每个班次开始时，操作员可以轻松地重置机器组件以自动与已建立的设置对齐，在换档变化期间节省时间。
非常适合包装机械
智能气动技术正在用于帮助数字转型的公司。它提供更高效的预防性维护以及节能。此外，智能气动是可扩展的，无论是一种需要改造的新机器或遗留设备。最终，成功铰链与经验丰富的气动技术提供者合作，了解使用肺活量的特定算法和应用。它们可以提供嵌入式前期算法的智能气动监测系统，提供即时数据 - 即机器制造商和最终用户可以改善OEE。
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