間歇式 VFFS 機器自動化 使用 Allen-Bradley® Micro850® 可程式控制器

本文概述如何在間歇式 VFFS 機器應用 Micro850® 可程

式控制器，協助減少 OEM 的工程工作量，創造最優異的

生產力。

2 | 間歇式 VFFS 機器自動化

目錄

執行摘要 ............................................................................................................................ 3

簡介 ................................................................................................................................ 4-5

挑戰 ................................................................................................................................... 6

解決方案及優點 ............................................................................................................ 7-12

摘要 ................................................................................................................................. 13

資源 ................................................................................................................................. 14

3 | 間歇式 VFFS 機器自動化

執行摘要 機器製造商所面對的挑戰，就是要讓自己與眾不同，在全球競爭及快速演進的技術之中脫穎而出。產

品包裝需要兼具高產出、一致的穩定性及產品品質，以及低人力需求和低維護成本等特色的直立式成

型充填封口 (VFFS) 機。機器也需要具備足夠的靈活性，以適應各種成型袋尺寸和精密設計。 無論是從業務、商業，還是從技術方面衡量， Rockwell Automation 均能以最佳的解決方案與服務協助提升 VFFS 機器

效能，降低機器在設計、開發與交付環節的總體成本，使其符合

客戶需求。 Rockwell Automation 以您的機器及業務績效為重，努力提供全

方位的方案，讓一開始「按件訂製」的關係，最終發展成為雙方

互惠的業務關係。 選擇 Rockwell Automation 成為您 VFFS 機器自動化的供應商，陪

伴機器渡過生命週期從設計、開發到客戶交付等的每一個階段。

降低間歇式 VFFS 機器在設

計、開發與交付環節的總體 成本 (Total Cost to Design, Develop and DeliverSM)， 搭配 Rockwell Automation Micro850® 可程式控制器

設計 • 設計生產力 • 可擴展工程 • 擴充能力 • 全球標準 • 風險評估 • 設計永續性

開發 • 上市時間 • 供應鏈效率 • 靈活的設備機型 • 簡化整合 • 設計最佳化

交付 • 試俥 • 全球服務及支援 • 可靠性及品質 • 機器效能

4 | 間歇式 VFFS 機器自動化

簡介 立式包裝機 (VFFS) 機器是自動裝配生產線的包裝系統，用於包裝液體和固體。VFFS 機器分為間歇

運動型和連續運動型，間歇運動型機器會按照包材在移動同時直封，以及包裝薄膜停止時進行端封的

原理運作。間歇運動型機器可為速度並非主要需求的應用提供合適的解決方案。另一方面，連續運動

型機器會按照在移動時同時直封和端封的原理運作，因而能夠達到更高的生產效率。 如需 VFFS 機器的詳細資訊，請參閱 Rockwell Automation VFFS 機器應用白皮書 (http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/wp/oem-wp004_-en-p.pdf)。 本白皮書說明 Micro850® 可程式控制器如何應用於間歇式 VFFS 機器。其中將提供有關本解決方案的

範例程式碼、物料清單、示意圖及其他資訊，協助 OEM 快速設計、開發及交付 VFFS 機器。範例程

式碼已在間歇式 VFFS 機器成功測試。您可在 Rockwell Automation 範例程式碼資料庫找到範例程式

碼及其他資訊：http://www.rockwellautomation.com/go/scmicro800

組裝線的生產流程圖範例 (資料來源：網際網路)

主要包裝

5 | 間歇式 VFFS 機器自動化

VFFS 機器一般流程 包材打開，並透過成型管形成套管，垂直封口棒會將套管的邊緣密封在一起，端棒會在成型袋的底端

產生封口。 輸送帶會饋送封膜套管，同時在成型袋內裝入適當容量的產品。通常會使用精準的度量儀或螺旋鑽，

確保持續將適當容量的產品放入成型袋內。 饋送正確長度的套管後，端封的刀具會從已裝滿成型袋和後面的包材套管中間切開，同時端封棒會在

已裝滿成型袋上方產生封口。 如果已經印上圖案，可將配準感應器加入系統，以針對的位置進行修正，讓圖案與成型袋末端保持在

正確的相對位置。空成型袋的底端封口、已裝滿成型袋的頂端封口，和已裝滿成型袋的切割全都在同

一時間完成。

產品從成型套管進入系統。 成型管將扁平的製作成套管。 低摩擦的滾輪將導向成型區。 直封棒將套管的邊緣密封在一起。 輸送帶將從成型區拉出。 橫封在成型袋的頂端和底端產生封口，並將已

裝滿的成型袋從空的成型袋切下。

偵測張力臂超出行程

邊緣偵測 (包材置中)

偵測出口 阻塞

感應器偵測 滾卷末端

突緣缺失

檢查

偵測配準標記， 同步封口與切割作業

6 | 間歇式 VFFS 機器自動化

挑戰 使用者期望 VFFS 能夠：

• 具生產力：將包裝程序最佳化，達到機器的最高速度；以最優異的品質提供最高的產能； 縮短復原時間。

• 高效能：在機器高速運轉和成型袋長度各不相同的情況下，符合嚴格的準確度需求。

• 靈活性：加入軟體調整配置，減輕手動調整包材配準感應器位置的工作；縮短更換時間。 易於使用：機器雖然複雜，但必須易於維護及操作。

機器製造商期望 VFFS 能夠：

• 模組化及可擴充：混合及搭配各種特定 VFFS 機器功能，因應客戶應用需求；自訂功能，開

發符合當地市場需求的新機器。

• 標準：開發和記錄 VFFS 機器共同的機械裝置，便於在最少變動的情況下輕鬆重新部署，在

可能產生更複雜的排序和互鎖的各種機器區段/條件下，縮短機器設計及開發時間。

• 符合成本效益：減少機器整合、機械、電氣最佳化及配線啟動時間成本。

7 | 間歇式 VFFS 機器自動化

解決方案及優點 Micro850® 可程式控制器的間歇式 VFFS 解決方案

模組 自動化元件 控制器介面

控制器 Micro850® (28/20 I/O) -

HMI PanelView™ Component 乙太網路或序列

十字封口鉗 Kinetix®300 / 伺服馬達 PTO 和 IO 控制

封膜拉出器 Kinetix®300 / 伺服馬達 PTO 和 IO 控制

螺旋鑽 Kinetix®300 / 伺服馬達 PTO 和 IO 控制

• 模組化軟體設計

• 進階動作控制

• 高速中斷(Touch Probe)/配準

• 多功能介面

• 高效能及高靈活性

輸入

PVc

封膜配準感應器

十字封口鉗 封膜拉出器 螺旋鑽

輸出

Kinetix300 Kinetix300 Kinetix®300 Kinetix300 Kinetix®300 Kinetix®300

Micro850 Micro850®

包材配準感應器

輸入

輸出

PVc 乙太網路

端封 包材供料 螺旋鑽

8 | 間歇式 VFFS 機器自動化

Micro850® 可程式控制器解決方案的優點 模組化軟體設計 Connected Components Workbench™ software 是 Micro800® 控制器 (包含 Micro850®)、PowerFlex® 驅動器、PanelView™ Component 人機介面及其他 Rockwell Automation 裝置的共

同程式設計及設定軟體。CCW 支援內建指令，並可選擇在階梯圖、功能方塊圖及結構化文字內進

行程式設計。此外也支援使用者定義功能方塊 (UDFB)，實作模組化的程式碼架構。透過模組化結

構，只要稍微變更設定，便能輕鬆連接各家廠商的裝置。 下圖顯示範例程式碼內所開發的「技術」，其採用 3 層式結構，可使用 UDFB 執行「定時移動」

等功能。

JawOpenClose -循環時間 -封口時間 -軸設定 定時移動 1

-時間 -距離 -方向

定時移動 2 -時間 -距離 -方向

延遲時間 2

延遲時間 1

MCFB - MoveAbs -位置 -加速度/減速度 -速度

…

MCFB - MoveRel MCFB - MoveVel

9 | 間歇式 VFFS 機器自動化

下圖顯示如何在程式中定義及配置 UDFB。

M_Par_Cal UDFB 可從行程距離和行程時間等定時移動參數，計算動作的速度、加速度和減速度

等參數。本範例顯示如何使用 WebPulling_Cal_2。如此可輕鬆與用定時移動定義動作的軸共用該

演算法，這對端封軸、包材供料軸和螺旋鑽來說都很常見。透過這種配置，程式碼將更加模組化

且更易於理解。

10 | 間歇式 VFFS 機器自動化

進階動作控制 Micro850® 可程式控制器最多可支援 3 個動作軸，使用脈衝串輸出 (PTO) 至步進器及伺

服驅動器。CCW 軟體提供圖形軸設定畫面，協助進行設定。軸以使用者定義的位置單位 (例如公釐、公分) 進行定義，以便簡化程式設計。動作控制程式設計可透過直覺式的 PLC 開放式動作控制功能方塊 (MCFB) 輕鬆進行，包括歸位 (Home)、速度模式移動 (Move Velocity)、絕對模式移動 (Move Absolute) 及相對模式移動 (Move Relative) 等等。

11 | 間歇式 VFFS 機器自動化

高速中斷(Touch Probe)/配準 功能可利用內建硬體高速擷取正確的配準位置。這項功能非常適合 VFFS 這類應用，可滿

足高速情況下的精準定位需求。相較於在伺服驅動器擷取配準，更具靈活性，可在配準後

調整距離，提供更緊密直接的控制，以及更優異的診斷和監控。 下列示波器畫面截圖顯示觸碰式探針功能如何運作： - 透過傳送脈衝串輸出 (PTO)，命令包材供料伺服移動。綠色訊號為 PTO。 - 偵測到印刷標記。藍色訊號「標記觸發點」。 - 使用與標記對應的伺服位置和所需的成型袋長度，計算包材達到所要的成型袋長度所需

的額外行程距離。 - 額外的行程距離將以 PTO 傳送 (「偏移數」)。將停止包材供料，進行切割，然後再重覆

此循環。

脈衝送往伺服

觸碰式探針

觸發輸入 偏移數

列印標記觸發點

在觸發點記錄的位置 記錄的位置 + 偏移

12 | 間歇式 VFFS 機器自動化

多功能介面

• 透過嵌入式數位 IO，最多可達 6 個高速計數器輸入及 3 個脈衝串輸出。 • 最多 5 個插入式模組和最多 4 個擴充 IO 模組。 • 嵌入式 USB 程式設計埠、序列埠 (RS232/485) 及 10/100 Base-T 乙太網路。 • 嵌入式序列埠 (未隔離) 及插入式序列埠 (隔離) 均支援 Modbus RTU 及 CIP

序列 (伺服器) 通訊協定。 • 乙太網路/IP 通訊協定及 CIP Symbolic 支援簡化的 PanelView™ Component

HMI 連線能力。 • Modbus TCP 通訊協定用於連線至其他 HMI 和 RTU 應用，例如由中控系統

收集資料。

高效能及高靈活性

• 插入式及擴充模組可依據機器需求選擇特定效能及功能，實現最佳化的機器

成本： 支援最多 5 個插入式模組，例如 Rockwell Automation 及合作夥伴提

供的數位 I/O、類比 I/O、備份記憶體、隔離序列埠、SMS 及秤重計

等等。 支援最多 4 個擴充 I/O 模組及 132 個數位 I/O 點，包括高密度數位

I/O 及高精確度類比 I/O。 • 功能結合配準可實現精確定位。

Micro850® 可程式控制器具備高效能，並且功能強大，不僅適 VFFS 機器，也是其他

機器設備的理想選擇。

13 | 間歇式 VFFS 機器自動化

摘要 Micro850® 可程式控制器解決方案適用於間歇式 VFFS 機器，提供價值卓越的優異效能。

Connected Components Workbench™ software 可讓 OEM 開發模組化及可擴充的解決方案。

OEM 可利用現有的範例程式碼、圖示及物料清單等項目，加速

設計、開發及交付機器。

Micro850® 可實現 6 通道的間歇式 VFFS 測試機器，輕鬆達成

每分鐘 360 個成型袋的產能。此外 M850 控制器還可提供下列

功能： - 使用快速印刷標記配準等內建功能，改善機器效能。 - 達到最佳化的機器成本。Micro850® 控制器的售價極具競爭 優勢。 - 使用現有的工具和範本及功能強大的指令集，縮短機器開 發時間。 - 可選擇各種擴充模組及插入式模組，視需要擴充機器功能。

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14 | 間歇式 VFFS 機器自動化

資源 請立即致電聯絡 Rockwell Automation 業務辦公室或授權經銷商，或造訪本公司網站： www.rockwellautomation/solutions/oem

如需 Micro800 控制器的更多詳細資訊，請造訪： http://ab.rockwellautomation.com/Programmable-Controllers/Micro800

出版品 OEM-WP011A-ZC-P Copyright ©2014 Rockwell Automation, Inc. 版權所有。於 XXX 印製。

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Allen-Bradley、Connected Components Workbench、Kinetix、PanelView、PowerFlex 和 Total Cost to Design, Develop and DeliverSM 均為 Rockwell Automation, Inc. 的商標。 EtherNet/IP 為 ODVA 的商標

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