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基于 PC 的自動(dòng)化技術(shù)在 24 小時(shí)全自助便利店中的應(yīng)用
(時(shí)間:2024/1/4 12:08:36)

  

  Zinu Shop 全自助便利店全年 24 小時(shí)全天候運(yùn)營。它由 Delfin 公司開發(fā),該公司 20 多年來一直為波蘭的小型社區(qū)提供生活日常用品。該項(xiàng)目于 2017 年啟動(dòng),四年后開始了第一次全面、公開的測試,包括測試倍; PC 的底層控制技術(shù)。
  Zinu Shop 是一家自助式便利店,提供與傳統(tǒng)便利店類似的商品種類,并且全年無休(法定節(jié)假日除外)。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的前提是總?cè)萘孔銐虼螅?00 至 400 個(gè)存儲(chǔ)空間)和高可靠性,而這兩者都是獲得消費(fèi)者信任的關(guān)鍵。該商店位于一個(gè)長方體保溫隔熱外殼內(nèi),該外殼也可用于存放需冷藏的產(chǎn)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(chǔ)物柜和咖啡機(jī)等。該項(xiàng)目最重要的特點(diǎn)之一是采用了多種產(chǎn)品混合分裝方案,將 3D 打印技術(shù)與傳統(tǒng)的自動(dòng)售貨機(jī)相結(jié)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(fā)的可視化系統(tǒng)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(diǎn)是購買和取貨可以同時(shí)進(jìn)行。傳統(tǒng)的自動(dòng)售貨機(jī)無法做到這一點(diǎn),因?yàn)楸仨氁蜷_正門才能購買商品,而 Zinu Shop 可以在背面的裝貨區(qū)取貨,這樣還可以防止溫度變化和外部環(huán)境造成的污染。此外,兩個(gè)獨(dú)立控制的售貨位意味著同時(shí)可以允許兩位顧客購物。
  Zinu Shop 的另一個(gè)特點(diǎn)是容量非常大,擁有約 350 個(gè)銷售單位( SKUs)。這里售賣的每種產(chǎn)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(diǎn),很難事先確定。為了降低不可預(yù)知的行為所帶來的風(fēng)險(xiǎn),產(chǎn)品通過幾個(gè)參數(shù)來描述:尺寸、重量、阻力和位置。相應(yīng)的算法在創(chuàng)建分揀路線時(shí)會(huì)考慮到這些參數(shù),并同時(shí)關(guān)注產(chǎn)品的保質(zhì)期和處理時(shí)間的優(yōu)化。因此,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,到目前為止,投訴率不到 0.5‰。Zinu Shop 每個(gè)產(chǎn)品的平均分裝時(shí)間為 10 秒。根據(jù)當(dāng)前客戶不同的需求,每年銷售的產(chǎn)品數(shù)量約為 50,000 件。
  基于 PC 和 EtherCAT 的控制架構(gòu)
  該項(xiàng)目的目標(biāo)是創(chuàng)建一臺(tái)無故障高效率運(yùn)行的設(shè)備。因此,內(nèi)部貨架的設(shè)計(jì)必須讓客戶能夠拿取不同尺寸的零售商品。在測試階段,設(shè)備的速度得到了顯著提升,電源也從三相變?yōu)閱蜗,這樣 Zinu Shop 就可以使用傳統(tǒng)的電源插座。據(jù) Zinu 專家 Piotr Ostrowski、Krzysztof Marmol 和 Artur Kowalski 介紹,最大的挑戰(zhàn)是如何通過傳統(tǒng)電源插座為整臺(tái)設(shè)備供電,同時(shí)保持所需的驅(qū)動(dòng)器速度和加速度。
  幸運(yùn)的是,倍福的 AX8000 模塊化伺服驅(qū)動(dòng)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(fā)一個(gè)用于優(yōu)化運(yùn)動(dòng)路徑的系統(tǒng),以加快產(chǎn)品釋放流程,并同時(shí)定義碰撞區(qū)域。這就需要一臺(tái)高性能的工業(yè) PC 搭載計(jì)算能力足夠強(qiáng)大的處理器和至少 4GB 的內(nèi)存。事實(shí)證明,搭載 Intel Atom® E3845 處理器的倍福 C6017 超緊湊型工業(yè) PC 是 Zinu 開發(fā)人員的最佳解決方案。
  控制架構(gòu)分布在三個(gè)獨(dú)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(xié)議(用于 AM8023 伺服電機(jī)的 STO)的 AX8000 伺服驅(qū)動(dòng)器或者 EL7211-9014 伺服電機(jī)端子模塊(用于 AM8112 伺服電機(jī)的 STO)。集成 TwinSAFE 邏輯的 EL2911 EtherCAT 端子模塊用作安全控制器。一個(gè)支持 Modbus RTU協(xié)議的 EL6022 串口端子模塊(RS485)和一個(gè)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(diào)系統(tǒng)和溫濕度傳感器通信。
  第二個(gè)控制柜僅包含用于控制自動(dòng)貨架的 EL2889 EtherCAT 數(shù)字量輸出端子模塊。
  第三個(gè)控制柜安裝在機(jī)械笛卡爾系統(tǒng)上,用于控制 X 軸。
  由 Zinu 專家開發(fā)的可視化系統(tǒng)包括一個(gè)用于自助收銀系統(tǒng)、倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)、配送管理系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的界面。TwinCAT 3 控制器與上層系統(tǒng)相連,后者負(fù)責(zé)管理控制面板、購物車、產(chǎn)品現(xiàn)貨供應(yīng)情況、產(chǎn)品保質(zhì)期和付款流程。PLC 負(fù)責(zé)檢查是否以及如何從貨架上取下商品,然后與主機(jī)系統(tǒng)交換數(shù)據(jù),確定下一步操作,比如確認(rèn)商品移出、鎖定貨架、從倉儲(chǔ)貨架上移走相同的商品或結(jié)束購買。項(xiàng)目經(jīng)理們認(rèn)識(shí)到了 TwinCAT 所帶來的獨(dú)特優(yōu)勢,尤其與 Visual Studio 的無縫集成、通過 EtherCAT 快速自動(dòng)檢測設(shè)備以及設(shè)備參數(shù)(如驅(qū)動(dòng)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(yīng)有盡有

  結(jié)論
  Piotr Ostrowski、 Krzysztof Marmol 和 Artur Kowalski 對倍福的產(chǎn)品和技術(shù)給予了充分的肯定:“直接從倍福購買大部分設(shè)備幫助我們節(jié)省了大量時(shí)間和資源。倍福高效、快速地向我們交付了所有設(shè)備?刂葡到y(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)為研發(fā)工作帶來了另一大優(yōu)勢,顯著簡化了配置以及項(xiàng)目后期的擴(kuò)展。由于采用了緊湊型驅(qū)動(dòng)技術(shù),即 EL7221-9014 伺服電機(jī)端子模塊和 EL7031 步進(jìn)電機(jī)端子模塊,我們可以在一個(gè)小型控制柜中安裝整個(gè) X 軸和輸送系統(tǒng)。此外,對于不需要使用大量 I/O 的應(yīng)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!痹摴具受益于倍福的單電纜技術(shù)(OCT),它簡化了驅(qū)動(dòng)器的接線工作,占用空間更小,并且節(jié)省了大量電纜。此外,高性能的 C6017 使得可視化應(yīng)用不再需要使用單獨(dú)的 PC?傊,工程師們?yōu)?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(dòng)化購物方式。


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