大部分人，特別是那些身處重工業(yè)，如汽車行業(yè)的人，很難立即把“制造自動化”這個(gè)詞與棉花的采摘、打包及存儲聯(lián)系到一起。然而，和任何其他制造業(yè)一樣，棉花加工業(yè)也在與成本及效率帶來的壓力進(jìn)行抗?fàn)帯３鲇谶@個(gè)考慮，位于佐治亞州Kennesaw的一家公司開發(fā)了一種獨(dú)特的棉花打包系統(tǒng)，能在改善整體連貫性的同時(shí)降低打包過程的時(shí)間和費(fèi)用。

由Factory Solution（Interstate Electrical Supply的一個(gè)子公司）開發(fā)的Ultra－Twist系統(tǒng)，使軋棉機(jī)能夠更高效地生成外形整齊的棉包。該公司聲稱，Ultra－Twist系統(tǒng)采用 Schneider Electric公司的具有運(yùn)動控制能力的一體化組件，包括運(yùn)動控制器、網(wǎng)絡(luò)及可編程邏輯控制器，從而能使打包過程完全自動化。

Ultra－Twist系統(tǒng)是為International Fiber Packaging（軋棉機(jī)供應(yīng)商Leggett&Platt的一個(gè)分公司）開發(fā)的，正應(yīng)用在德克薩斯州和佐治亞州的大約15臺軋棉機(jī)上。 Interstate Electric公司的副總裁Steve Phillips表示，通過最近完成的為期3年的測試，該系統(tǒng)已經(jīng)能夠全面投入使用。

復(fù)雜的功能

Factory Solution公司部門經(jīng)理James Dutton指出，為了打包需要進(jìn)行許多復(fù)雜的運(yùn)動。首先，一個(gè)帶有三到六個(gè)打包接頭的工作箱被移動到位，由卷筒提供的打包絲穿過一條環(huán)繞棉花包的導(dǎo)槽后折回接頭處，打包絲停在預(yù)定的位置。接下來打包絲被拉緊，從卷筒上切斷并纏繞到Ultra－Twist上以預(yù)定的次數(shù)打好結(jié)。位置誤差精確到1‰英寸（1 英寸＝2.54厘米），從而保證棉花被捆得既結(jié)實(shí)又不會被打包絲損傷。

“運(yùn)動控制系統(tǒng)被優(yōu)化以便最大限度地提供各種功能，”Dutton說，“這非常重要，因?yàn)檫@種方案需要控制多達(dá)13個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)軸。”

棉花處理甚至在收獲的農(nóng)產(chǎn)品還未離開耕地之前就開始了。棉花在采摘后，被人們熟知的棉模成形機(jī)壓成一個(gè)長達(dá)21.3米（70英尺）的棉塊兒。棉塊兒被裝上拖車運(yùn)輸?shù)礁浇能埫迿C(jī)處，這些軋棉機(jī)在收獲季節(jié)通常是一天24小時(shí)地工作，以幫助農(nóng)民快速轉(zhuǎn)運(yùn)他們的農(nóng)產(chǎn)品。

“棉塊兒”在軋棉機(jī)那被拆成獨(dú)立的棉桃。然后被輸送到許多不同的機(jī)器，而這些機(jī)器把棉花除籽、抽出棉纖維、清潔以及鑒定濕度等級。

棉纖維接著被運(yùn)到打包機(jī)處，應(yīng)用液壓技術(shù)生成外形規(guī)則的重約227千克（50磅）的一個(gè)個(gè)棉團(tuán)。（Phillips說，這些棉塊十分致密，需要用錘子才能將釘子敲進(jìn)去）。最后，這些棉塊兒經(jīng)稱重、裝袋運(yùn)至倉庫儲存。

一個(gè)高產(chǎn)量的軋棉機(jī)每小時(shí)能夠加工多達(dá)60個(gè)棉包，所以Factory Solutions公司在探尋如何保證軋棉機(jī)盡可能高效而劃算地運(yùn)作。使用鋼絲替代塑料帶就是被應(yīng)用的多種特點(diǎn)之一。

包裝控制

用鋼絲捆扎棉包是現(xiàn)在才興起的老主意了，Phillips說。塑料帶被廣泛應(yīng)用之前，棉花加工業(yè)使用扁平的鋼帶捆扎棉包，但是這些鋼帶體積大，需要打包機(jī)上有很大的接頭，并需要夾子來固定這些接頭。具有足夠張力保持棉包的圓形鋼絲的開發(fā)使Factory Solution公司在打包過程中重新引進(jìn)鋼的技術(shù)。因?yàn)殇撌强苫厥盏模悦扛摻z比塑料帶便宜多達(dá)50美分，phillips說。

“當(dāng)你考慮到一臺軋棉機(jī)在一個(gè)季度可能生產(chǎn)100，000個(gè)棉包的事實(shí)，那將節(jié)省很大一筆費(fèi)用”，他說。

大部分打包系統(tǒng)使用塑料帶捆扎。但是，倉庫里溫度的變化會使這些帶子變松，導(dǎo)致棉包變形，甚至在某些情況下完全散開，Phillips說。

“那真是一團(tuán)糟，但如果一個(gè)棉包著了火那就更糟了。塑料帶會被熔化，火也會蔓延開。但金屬不會這樣損壞，所以火勢會被抑制在少數(shù)幾個(gè)棉包。”

另外，通過在Ultra－Twist系統(tǒng)中引入高級運(yùn)動控制能力，F(xiàn)actory Solution公司顯著地改進(jìn)了棉包的操作及捆扎性能。所有的運(yùn)動控制組件都是由Schneider Electric公司制造的，包括伺服驅(qū)動器、無刷電機(jī)以及可編程邏輯控制器（PLC）等。

Schneider Electric運(yùn)動控制產(chǎn)品的業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理Mark Olten解釋說，伺服電機(jī)的使用是Ultra－Twist系統(tǒng)保證速度和精度的關(guān)鍵。

“通過伺服技術(shù)，可以快速指定設(shè)備的運(yùn)動，并帶有很高的分辨率。換句話說，該系統(tǒng)比使用其他電機(jī)的系統(tǒng)更精確地知道‘在哪里’”，Olten說，“這些特點(diǎn)伴隨著迅速、精確的加減速運(yùn)動，縮短了捆扎周期的時(shí)間，也意味著棉花能夠被更快地處理。”

Ultra－Twist系統(tǒng)也可在全自動模式下工作。而半自動和手動系統(tǒng)則需要3個(gè)人來操作，Olten說。

Factory Solutions公司打包機(jī)控制面板上的元件在安裝前需要經(jīng)過測試。控制面板上的線用來連接包括伺服電機(jī)的外圍設(shè)備，以便模擬實(shí)際操作。

基于網(wǎng)絡(luò)的交互控制

Factory Solution公司制造了兩種規(guī)格的Ultra－Twist系統(tǒng)——具有六個(gè)打包接頭的高性能型號及具有三個(gè)接頭的標(biāo)準(zhǔn)型號。高性能機(jī)型起初是由采用基于光纖傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動控制的SERCOS協(xié)議的Schneider Electric TSX PremiumPLC控制的。

“我們最初采用SERCOS接口技術(shù)是因?yàn)槠浣艹龅男阅堋保琌lten說，“這是第一個(gè)可自動執(zhí)行的打包系統(tǒng)，而且我們希望能夠處理任何可能出現(xiàn)的控制方面的要求。”(end)