宏集案例 | 老旧控制系统如何升级?Berghof助力物流输送系统实现不停机改造升级

客户:Paul Hartmann AG,欧洲医疗与健康护理领域企业。

应用场景:物流中心电动单轨输送系统(EMS),用于生产区域、高架仓库与发货区域之间的医疗产品自动化运输。

应用产品:宏集Berghof CC-Slim紧凑型控制器、IMX系列控制器、CAN2SC网关。

实现效果:在不影响物流中心正常运营的前提下完成控制系统升级,提升系统性能与运行可靠性,并为实时诊断和预测性维护奠定基础。

项目背景:老旧控制系统面临升级需求

在德国医疗健康产品企业Paul Hartmann AG位于Herbrechtingen的物流中心,一套电动单轨输送系统(Electric Monorail System,EMS)多年来承担着生产区域、高架仓库与发货区域之间的医疗产品运输任务。

该系统采用环形轨道设计,并通过多个转运点实现物料流转,是物流中心内部运输体系的重要组成部分,需要长期承受高强度、连续性的运行负荷。

设备运行年限不断增加,原有控制系统与传感器技术逐渐难以满足当前对运行性能和可靠性的要求。如何在保留现有设备和系统架构的基础上,完成核心控制技术升级,同时避免影响物流中心正常运营,是这次改造需要解决的主要问题。

对于这类持续运行的物流自动化系统来说,整体拆除并重新建设并不是唯一的选择。我们可以考虑通过针对性的控制系统改造,延续现有设备的使用价值,同时提升自动化系统的性能,这是一种更具实际意义的升级路径。

宏集Berghof解决方案 从控制硬件到系统架构升级

针对这个客户的实际需求,宏集Berghof提供了涵盖固定端控制设备、移动端车辆控制器及通信接口的升级方案。

方案没有采用整体替换的方式,而是在充分分析原有控制架构和程序逻辑的基础上,分阶段更新核心控制硬件,保留了能够继续使用的设备及功能模块。

01 紧凑型控制器:优化固定端控制架构

在固定端控制柜中,我们采用了Berghof新一代CC-Slim控制模块替换原有控制单元。

CC-Slim属于Berghof B-Fortis系列紧凑型控制器,采用PLC、I/O与主要通信接口集成的设计思路,能够减少独立组件数量,优化控制柜内部空间布局。

CC-Slim紧凑型控制器

在这个项目中,CC-Slim更紧凑的硬件结构为原有控制柜释放了更多空间,同时配合 CAN2SC网关完成轨道总线连接

02 IMX 控制平台:升级移动端车辆控制

针对电动单轨输送车辆,我们采用了Berghof新一代 IMX系列控制器替换原有控制设备。

IMX是Berghof面向工业自动化应用的控制平台,基于CODESYS V3开发环境,能够用于工业设备及物流输送系统的控制任务。

IMX控制单元与 CAN2SC网关

这个项目中,新旧控制器具备相同的结构尺寸和兼容的连接接口,所以可以实现 1:1 硬件替换,减少机械结构和电气连接方面的改造工作。

另外,新型光学距离传感器通过CAN总线接入系统,替代原有串行通信方式;原有条码传感器则继续保留,作为输送车辆精准定位的重要组件。

03 CAN2SC网关:实现轨道总线连接

在固定端控制系统中,我们采用CAN2SC网关实现控制设备与轨道总线之间的连接。

通过控制器与通信网关的配合,系统能够在保留原有轨道通信架构的基础上完成新旧控制设备之间的衔接,减少对现有基础设施的改动。

整体来看,这次的方案没有简单地更换 PLC,而是围绕固定端控制、移动端车辆控制及现场通信连接进行协同升级。

项目实施:分阶段完成控制系统改造

电动单轨系统移动单元中控制系统设置示例

为尽可能降低改造对物流作业的影响,我们将项目分为两个阶段实施,整个过程没有中断原有系统的运行。

第一阶段:固定端控制柜升级

首先,对固定控制柜内的原有Berghof控制单元进行替换:

  • 采用新一代CC-Slim模块替换原有控制设备。

  • 部署CAN2SC网关,实现轨道总线连接。

  • 优化控制柜内部设备布局,释放更多安装空间。

通过紧凑型控制设备的应用,在保留原有控制柜及相关系统架构的基础上,完成固定端控制系统的升级。

第二阶段:移动端 EMS 输送车辆升级

之后,对电动单轨输送车辆上的控制设备进行升级:

  • 采用IMX系列控制器替换原有Berghof控制单元。

  • 利用相同的结构尺寸和兼容接口,实现1:1硬件替换。

  • 将新型光学距离传感器通过CAN总线接入系统,替代原有串行通信方式。

  • 保留条码传感器,继续承担输送车辆的精准定位任务。

通过上述改造,固定端和移动端的核心控制设备均完成升级,同时最大限度地利用了原有设备和系统基础设施。

改造难点:在不中断运行的情况下完成升级

对于长期运行的工业自动化设备而言,控制系统改造不仅涉及硬件替换,还需要充分考虑原有程序逻辑、设备通信和实际运行流程。

这次项目我们主要面临三个方面的挑战:

  1. 原有技术文档不完整

老旧设备长期运行,部分历史技术文档存在缺失或更新不及时的情况。工程师需要重新确认原有系统实际部署的功能,以及此前运行过程中是否存在未被识别或处理的异常报文。

  1. 历史程序代码难以理解

原有控制程序经过多年运行和调整,代码结构较为复杂,而且最初是针对性能相对有限的控制器开发的。如何准确理解原有程序逻辑,并将其适配到新一代控制平台,是改造过程中的重要工作。

  1. 控制器性能提升带来的流程变化

新控制器具有更高的处理性能,系统运行速度和响应特性也可能随之改变。原有程序中的部分控制逻辑和工艺流程,在新的硬件环境下可能表现出不同的运行效果,需要重新评估和调整。

宏集Berghof的解决方案

针对这些问题,宏集Berghof技术团队没有简单地将原有程序迁移到新硬件,而是深入分析历史代码,尽可能还原最初开发人员的设计思路和系统运行逻辑。

通过对底层代码及实际运行流程的细致分析,工程师能够更准确地定位潜在问题,并根据新控制器的性能特点调整原有程序。

这种对既有系统的深入理解,以及对控制逻辑的针对性适配,是确保项目在持续运行条件下顺利完成改造的重要因素。

改造成果:实现零停机升级与性能提升

经过分阶段改造,Paul Hartmann AG 的电动单轨输送系统完成了核心控制设备与传感器技术的升级。项目取得了以下成果:

  • 系统性能提升: 新一代控制设备改善了系统运行性能。

  • 改造期间零停机: 整个升级过程未造成系统运行中断。

  • 运行可靠性增强: 更新控制硬件,并通过程序适配保障系统运行。

  • 灵活的回退机制: 如果新系统出现问题,可通过即插即用方式重新启用原有设备,降低改造风险。

后续规划:从系统升级走向预测性维护

这次改造不仅解决了原有控制设备性能不足的问题,也为后续引入预测性维护功能创造了条件。

例如,新控制系统能够提前识别二维码(QR Code)污染等潜在问题,通过自动化信号提示相关异常,让维护人员能够及时采取措施,减少因识别异常而导致的非计划停机。这个功能源于这次改造过程中发现的问题,以及升级后控制系统扩展功能的应用。

之后,宏集Berghof将继续与Hartmann合作,探索更多预测性维护应用,让系统从故障发生后的处理逐步转向潜在问题的提前识别。

这个项目展示了宏集Berghof在工业自动化系统改造方面的工程实践能力。通过CC-Slim控制器、IMX系列控制器及CAN2SC网关的协同应用,结合原有程序分析与分阶段实施,成功实现电动单轨输送系统零停机升级。

这一案例也表明,通过针对性的控制系统改造,企业不需要整体拆除现有设备,也能提升系统性能与运行可靠性。

如果您的企业也面临老旧设备系统升级问题,欢迎联系我们进行1V1技术咨询:

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