当定制设备制造商 Lehnen Industrial Services 推出其新款唇膏灌装机时，公司未曾预料到这款高端设备会在市场上掀起如此热烈的反响。为了满足市场需求，他们决定对该设备进行标准化改造。倍福的可扩展控制技术为设备提供了所需的适应性。据供应商介绍，该系统在有限的空间内展现出了令人称道的功能范围，成功填补了生命科学市场中的空白。

Lehnen 公司成立于 2001 年，致力于为生命科学领域的客户提供优质服务。“我们专注于为小面积洁净室环境量身定制专用设备。这需要大量的设计优化工作，将各种功能巧妙地集成到有限的空间内。”总裁 Peter Lehnen 说道。当公司成功研发出第一台唇膏灌装系统时，他原本以为这会是唯一的一台。的确如此，系统将上料、并行灌装、冷却、封盖、贴标以及编码等一系列功能集成到了一台结构紧凑的设备中。然而，该系统并不归属于任何现有的分类。“这种灌装设备通常有两种分类，一类成本低廉但速度较慢，另一类则是工业级、吞吐量大但每台设备的安装成本高达数百万美元。”Peter Lehnen 介绍道，“中等档次的选择十分有限。”

然而，当 Lehnen 公司在网上发布了一段关于 ProFill SF 系统的视频后，公司立刻就收到了很多潜在客户的咨询，他们正在寻求介于超低端与超高端之间的理想解决方案。作为来自新罕布什尔州基恩市的定制设备制造商，Lehnen 公司决定将该设备打造成一款标准产品，但这一决定也给其工程团队带来了新的挑战：他们需要思考如何优化该自动化平台并使其能够满足未来需求。Lehnen 公司认为，传统 PLC 平台成为了一种束缚，阻碍了其创新的步伐。“在当今内存价格如此低廉的时代，一款价值 3000 美元的 PLC 竟然只有 4 MB 的存储空间，这简直令人难以置信。很多次，我不得不忍痛从程序中删除代码注释，仅仅只是为了腾出足够的空间。”首席软件开发者 Chris Lehnen 回忆道，“再加上 I/O 和运动轴数量的限制，我们开始寻求更为先进和现代化的解决方案。”

Lehnen 团队在 2015 年的某次展览会上初次接触到了倍福，但当时他们尚未做好在监管严格的生命科学领域内进行复杂平台转换的准备。然后在 2020 年，当众多供应商面临组件供应难题时，他们发现了倍福平台通过组件替换所展现出的卓越灵活性。这些因素促使他们能够将部分客户项目顺利迁移到倍福平台，与此同时，这家设备制造商也开始着手考虑生产标准化的灌装系统。

通过灵活的自动化平台实现创新

ProFill 系统将所有加工步骤集成到一个尺寸仅为 11 英尺 8 英寸长、5 英尺 5 英寸宽（308 x 142 cm）的独立单元中。尽管采用了坚固耐用的不锈钢材质构建，这款便携式系统依然能够凭借其脚轮轻松移动至任何配备有压缩空气气源和 240 V AC 接口的地点进行作业。此外，该设计还极大地简化了灌装头的更换流程，无论是出于清洁需要，还是为了更换不同的产品。

在开发标准系统的过程中，工程师们致力于确保设备能够继续保持其占地面积小且灌装精度高的独特优势，以此有效防止在输送设备上滴落难以清除的蜡状液体。2023 年 1 月，Lehnen 公司与倍福美国分公司区域销售经理 Brian Buck 和应用工程师 Matt Kleven 组成的本地团队携手合作，开始了重新设计。

该系统采用 C6015 超紧凑型工业 PC (IPC) 作为其设备控制器。除了极为节省空间的尺寸外，该工业 PC 的内存配置选择也十分丰富，范围从 40 GB 直至 320 GB 不等。倍福的 CP3918 多点触控控制面板即便在严苛的生产环境中也能提供如智能手机般直观便捷的操作体验。

HMI、PLC 以及运动控制的编程都在 TwinCAT 3 自动化软件中完成。作为端到端的开发和 Runtime 平台，TwinCAT 结合了设备控制所需的所有功能，并为用户提供了灵活多样的代码编写选项。TwinCAT 与微软 Visual Studio 的集成使得工程师能够选用最适合的编程语言，包括：

• 支持面向对象的扩展功能的 IEC 61131-3 语言
• TwinCAT 库中包含的自定义功能块或数百个内置的功能选项
• 计算机科学领域的范式编程语言，例如 C#、C++、Python 等，以及专门用于开发人机界面的 HTML5 或 JavaScript

Lehnen 团队极为欣赏在购买前能够在免费的 TwinCAT 开发环境中试用软件的能力。“与那些虽然技术上合规但限制更多的其它供应商平台不同，TwinCAT 正确实施了 IEC 标准和面向对象的编程。这使我们能够真正采用软件开发领域的最佳实践。”Chris Lehnen 说道。“另外，TwinCAT 还通过整合 Git 简化了源代码版本控制工作。因此，我们的软件团队能够同时处理同一个程序，从而显著提升了开发效率。”

“Lehnen 团队充分利用了我们所提供的众多软件和硬件解决方案，包括借助 EtherCAT 实现精确同步。”Brian Buck 说道。“对我而言，这个应用中的一个亮点是他们采用了结构紧凑的 ELM7222 伺服驱动端子模块。”这些宽度仅为 30 毫米的 48 V DC EtherCAT 双通道伺服驱动端子模块可以与系统连接所需的诸如高密度输入和输出、模拟量温度测量和热电偶模块等各种端子模块并排接入到 EtherCAT I/O 网段内。

ELM72xx 系列伺服端子模块还支持单电缆技术 (OCT)能够极大地减少布线工作量，轻松实现与倍福 AM8100 伺服电机的连接。这些功能特点不仅进一步减少了空间需求，还简化了调试过程，并且确保了极高的性能表现。

未来的扩展潜力无限

标准化的唇膏灌装机不仅性能卓越，更拥有小巧的体积。该系统单次能处理装有 8 支唇膏管的托盘，每分钟最高吞吐能力可达 60 支唇膏管。在连续运行的状态下，该设备每天可灌装、加盖、贴标和打序列号 30,000 支唇膏。

借助倍福所提供的紧凑型控制器、网络设备及伺服驱动硬件，该设备还为电气柜内未来可能的功能扩展预留了充足的空间。“我们不仅拥有了一个更加出色的整体系统，还显著降低了成本。”Peter Lehnen 说道。“在控制硬件方面，我们通过采用倍福的标准化解决方案节省了大约 40% 的成本。”