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          基于 PC 的自動化技術在 24 小時全自助便利店中的應用
          (時間:2024/1/4 12:08:36)

            

            Zinu Shop 全自助便利店全年 24 小時全天候運營。它由 Delfin 公司開發,該公司 20 多年來一直為波蘭的小型社區提供生活日常用品。該項目于 2017 年啟動,四年后開始了第一次全面、公開的測試,包括測試倍福基于 PC 的底層控制技術。
            Zinu Shop 是一家自助式便利店,提供與傳統便利店類似的商品種類,并且全年無休(法定節假日除外)。實現這一目標的前提是總容量足夠大(300 至 400 個存儲空間)和高可靠性,而這兩者都是獲得消費者信任的關鍵。該商店位于一個長方體保溫隔熱外殼內,該外殼也可用于存放需冷藏的產品,無論外部天氣條件如何都能保持恒溫,甚至還可容納廣告燈箱、包裹儲物柜和咖啡機等。該項目最重要的特點之一是采用了多種產品混合分裝方案,將 3D 打印技術與傳統的自動售貨機相結合。因此可以售賣幾乎任何類型的商品:從棒棒糖或香料包等小而精致的商品,到紙巾或土豆等大包裝商品。

            通過自主開發的可視化系統可以方便地選擇所需的商品

            最大程度地方便顧客
            Zinu Shop 的一大亮點是購買和取貨可以同時進行。傳統的自動售貨機無法做到這一點,因為必須要打開正門才能購買商品,而 Zinu Shop 可以在背面的裝貨區取貨,這樣還可以防止溫度變化和外部環境造成的污染。此外,兩個獨立控制的售貨位意味著同時可以允許兩位顧客購物。
            Zinu Shop 的另一個特點是容量非常大,擁有約 350 個銷售單位( SKUs)。這里售賣的每種產品采用了不同的包裝類型,包括罐裝、瓶裝、托盤裝、袋裝、紙盒裝以及杯裝,每種包裝都有不同的特點,很難事先確定。為了降低不可預知的行為所帶來的風險,產品通過幾個參數來描述:尺寸、重量、阻力和位置。相應的算法在創建分揀路線時會考慮到這些參數,并同時關注產品的保質期和處理時間的優化。因此,系統運行穩定可靠,到目前為止,投訴率不到 0.5‰。Zinu Shop 每個產品的平均分裝時間為 10 秒。根據當前客戶不同的需求,每年銷售的產品數量約為 50,000 件。
            基于 PC 和 EtherCAT 的控制架構
            該項目的目標是創建一臺無故障高效率運行的設備。因此,內部貨架的設計必須讓客戶能夠拿取不同尺寸的零售商品。在測試階段,設備的速度得到了顯著提升,電源也從三相變為單相,這樣 Zinu Shop 就可以使用傳統的電源插座。據 Zinu 專家 Piotr Ostrowski、Krzysztof Marmol 和 Artur Kowalski 介紹,最大的挑戰是如何通過傳統電源插座為整臺設備供電,同時保持所需的驅動器速度和加速度。
            幸運的是,倍福的 AX8000 模塊化伺服驅動器配備了 AX8206 雙軸模塊和用于 AX8620 電源模塊的附加電源電抗器(AX2090),為解決這一難題提供了理想的解決方案。此外,還必須開發一個用于優化運動路徑的系統,以加快產品釋放流程,并同時定義碰撞區域。這就需要一臺高性能的工業 PC 搭載計算能力足夠強大的處理器和至少 4GB 的內存。事實證明,搭載 Intel Atom® E3845 處理器的倍福 C6017 超緊湊型工業 PC 是 Zinu 開發人員的最佳解決方案。
            控制架構分布在三個獨立的控制柜中:
            主控制柜包含 C6017、帶 EtherCAT 端子模塊和 TwinSAFE 端子模塊的主 I/O 層,以及支持 Safety over EtherCAT 協議(用于 AM8023 伺服電機的 STO)的 AX8000 伺服驅動器或者 EL7211-9014 伺服電機端子模塊(用于 AM8112 伺服電機的 STO)。集成 TwinSAFE 邏輯的 EL2911 EtherCAT 端子模塊用作安全控制器。一個支持 Modbus RTU協議的 EL6022 串口端子模塊(RS485)和一個通過 Pt1000 傳感器測量溫度的 EL3204 模擬量輸入端子模塊用于與暖通空調系統和溫濕度傳感器通信。
            第二個控制柜僅包含用于控制自動貨架的 EL2889 EtherCAT 數字量輸出端子模塊。
            第三個控制柜安裝在機械笛卡爾系統上,用于控制 X 軸。
            由 Zinu 專家開發的可視化系統包括一個用于自助收銀系統、倉儲管理系統、配送管理系統和監控系統的界面。TwinCAT 3 控制器與上層系統相連,后者負責管理控制面板、購物車、產品現貨供應情況、產品保質期和付款流程。PLC 負責檢查是否以及如何從貨架上取下商品,然后與主機系統交換數據,確定下一步操作,比如確認商品移出、鎖定貨架、從倉儲貨架上移走相同的商品或結束購買。項目經理們認識到了 TwinCAT 所帶來的獨特優勢,尤其與 Visual Studio 的無縫集成、通過 EtherCAT 快速自動檢測設備以及設備參數(如驅動軸)的透明性。

            Zinu Shop 的商品種類齊全,從面包、蔬菜、水果、乳制品、冷切香腸和肉類到飲料、糖果、方便食品、化妝品和清潔用品,應有盡有

            結論
            Piotr Ostrowski、 Krzysztof Marmol 和 Artur Kowalski 對倍福的產品和技術給予了充分的肯定:“直接從倍福購買大部分設備幫助我們節省了大量時間和資源。倍福高效、快速地向我們交付了所有設備。控制系統的模塊化設計為研發工作帶來了另一大優勢,顯著簡化了配置以及項目后期的擴展。由于采用了緊湊型驅動技術,即 EL7221-9014 伺服電機端子模塊和 EL7031 步進電機端子模塊,我們可以在一個小型控制柜中安裝整個 X 軸和輸送系統。此外,對于不需要使用大量 I/O 的應用,可以使用集成有 I/O 的 EK1818 EtherCAT 耦合器代替 EL1008 和 EL2008 EtherCAT 端子模塊。”該公司還受益于倍福的單電纜技術(OCT),它簡化了驅動器的接線工作,占用空間更小,并且節省了大量電纜。此外,高性能的 C6017 使得可視化應用不再需要使用單獨的 PC。總之,工程師們為 Zinu Shops 成為克拉科夫家喻戶曉的品牌而感到自豪。他們目前在尋找更多的投資人,旨在在未來更大力地推廣這種自動化購物方式。


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