采用常規(guī)PLC優(yōu)化運動控制功能

像大多數(shù)吹塑設(shè)備原始制造商（OEMs）一樣，基于多元智能的R&B塑料機械有限公司（R&B）必須精確協(xié)調(diào)各種機械的運動。他們的機器使用過閉環(huán)液壓驅(qū)動器搭配專用運動控制卡件。這套方案不僅價格昂貴，而且難于協(xié)調(diào)。最近，該公司成功地用常規(guī)PLC實現(xiàn)了吹塑機運動控制功能，這樣做既提高了產(chǎn)量，又縮短了機器運轉(zhuǎn)周期，還削減了生產(chǎn)成本。

R&B能夠提供塑料機械、鑄造、加工、以及切割系統(tǒng)的解決方案。他們提供的產(chǎn)品包括可編程控制器、觸摸屏式操作界面、獨立的型坯控制器、傾斜或水平機械、模件表面補償壓盤、機械切割機、單螺桿擠出機以及高精度的吹塑加工設(shè)備。

該公司還可以根據(jù)客戶要求設(shè)計并定制設(shè)備，以滿足各種生產(chǎn)需求。此外，他們還提供機器檢驗、安裝/拆除、維修以及金屬切割服務(wù)。

將運動控制集成到PLC程序使編程變得簡單，
而且提高了R&B塑料機械公司系列吹塑機的性能

用PLC實現(xiàn)運動控制

一種特殊的R&B吹塑機器有9根伺服液壓驅(qū)動軸——3根用來控制型坯（把材料擠壓成空心管或半球體，這是吹塑工藝的第一步），6根用來控制運動。這種機器包含2個梭子，2個模具，以及2根吹管。運轉(zhuǎn)時，夾具反復(fù)打開和夾緊模具，吹管反復(fù)做上下運動，傳送裝置帶動夾具至型坯正下方，到達吹氣位置。

David Chin是NDC Technologies的技術(shù)人員，該公司是Siemens的戰(zhàn)略合作伙伴，一同參與了R&B控制系統(tǒng)升級項目。Chin說：“R&B使用了標準的Siemens Simatic S7 PLC來控制這些位置運動。我們提供了一套功能模塊，使R&B能運用PLC進行位置控制。其它的機器可能要使用運動控制器來控制運動，這是一種專用于伺服控制和定位的控制器。我們定制的功能模塊能夠達到與獨立控制器相同的功能和性能?！?

Chin說：“PLC通常很難做到高精度的伺服控制，這是專用運動控制器被廣泛采用的原因。但是在我們的應(yīng)用中，標準的Siemens S-7 PLC承擔(dān)了運動控制功能，它通過液壓驅(qū)動裝置對各個部件進行定位?！?

PLC還對30多個區(qū)域進行溫度控制，這些區(qū)域包括加料斗、擠出機以及型坯頂部，其中12個區(qū)域既能加熱又能冷卻，另外18個只能加熱。溫控系統(tǒng)必須將機器各部分的溫度誤差范圍控制在1度以內(nèi)，型坯頂部要能夠?qū)⒘隙穫鱽淼睦渌芰霞訜岬?15 °F。

常規(guī)PLC采用IEC-61131標準語言編寫的功能模塊控制所有的伺服液壓系統(tǒng)驅(qū)動軸，它不需要特殊的運動控制環(huán)境。加入運動控制功能的PLC相對于專用PLC和獨立的運動控制器而言，具有更出色的性能和更高效的處理能力。

集成型坯控制

R&B最初希望通過PLC實現(xiàn)型坯控制。通常，吹塑機由機械控制器或基于PC的自動化設(shè)備控制，前者帶有獨立的型坯程序單元以及專用運動控制卡件；后者通過專用代碼達到運動控制的要求。

然而，R&B希望將型坯程序集成到主機器控制器中。如果PLC的運算速度足夠快，就能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標。用于型坯控制的模擬數(shù)據(jù)直接從一個位置檢測器輸入，所有的處理過程都和普通PLC程序一樣。最終，驅(qū)動型坯吹塑的液壓閥由PLC輸出的模擬信號控制，整個過程不需要借助任何專用設(shè)備。

該公司隨后把其余的伺服液壓軸控制程序也集成到PLC中。位置檢測器通過SSI模塊把數(shù)據(jù)傳送到PLC，如有需要，可以通過Siemens的Profibus Isochrone（等時）模式將SSI模塊傳來的位置數(shù)據(jù)與PLC程序同步，同樣，液壓閥都由標準的模擬輸出信號控制。

另外，R&B還把控制吹管與傳送裝置運行的程序集成到PLC中。當(dāng)傳送裝置將模子帶動到吹管位置時，吹管就會按程序設(shè)定向下運動。由于兩者（傳送裝置與吹管）的轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)了協(xié)調(diào)控制，這個過程很少出錯且不用擔(dān)心會產(chǎn)生碰撞。

在把這項功能集成到PLC之前，由于吹管和傳送裝置之間無法通信，R&B無法實現(xiàn)兩者的同步。PLC的通信協(xié)議使兩者首度實現(xiàn)了同步。

減少空循環(huán)時間

吹塑過程中，所有機器吹制或冷卻一個瓶子的時間都相差無幾。但是，在循環(huán)時間，尤其是空循環(huán)時間（機器不在吹瓶的時間）方面，機器之間存在差異。循環(huán)時間是指開始吹一個瓶到準備吹另一個瓶之間的全部時間。

PLC中的運動控制功能提升了協(xié)調(diào)空循環(huán)動作的水平，從而減少了特定動作之間的間隔時間。它們能依據(jù)位置而不是時間協(xié)調(diào)各種動作，這樣就能大大減少空循環(huán)的時間，為R&B贏得了循環(huán)時間上的優(yōu)勢，其結(jié)果是可以節(jié)省下大約20%的空循環(huán)時間。

事實證明，采用基于常規(guī)PLC的自動化吹塑解決方案代替專用運動型坯控制器可以獲得巨大的優(yōu)勢。由于所有的伺服功能都由一個功能模塊控制，這意味著更好的協(xié)調(diào)性、更快的機器循環(huán)時間、更簡潔高效的程序以及更精簡的設(shè)備；另外，由于專用硬件都是小規(guī)模生產(chǎn)的，勢必會產(chǎn)生質(zhì)量控制和長期技術(shù)支持方面的問題，而且需要根據(jù)出現(xiàn)的問題修改設(shè)計，所有這些都會增加額外的經(jīng)濟投入。

事實證明，與基于PC的控制相比，基于PLC的自動化解決方案能為吹塑提供更有吸引力的成套控制設(shè)備，它們擁有更好的模塊，使用了固態(tài)存儲器，不需要第三方操作系統(tǒng)，使用壽命更持久，長期支持更出色。與PC相比，PLC的關(guān)鍵優(yōu)勢之一是在突然關(guān)閉的情況下依然能夠保存數(shù)據(jù)（如斷電情況）。

R&B Plastics的Jake Losee說：“現(xiàn)在我們采用一個控制器控制PLC功能和運動控制功能，以前使用獨立運動控制卡時的通信延遲已經(jīng)不存在了；而且，我們能記錄每根軸的轉(zhuǎn)動，以前我們使用獨立軟件時，需要了解專用運動控制卡的技術(shù)人員對其進行編程，現(xiàn)在，用戶可以通過人機界面（HMI）自行完成這些工作?！?

Losee還說：“我們的一個目標是精簡設(shè)備。額外的設(shè)備意味著更高的成本、更繁瑣的維護以及更多的配套軟件，這就要求我們對維護人員進行更多的培訓(xùn)。用PLC集成運動和型坯控制確實是一個高度優(yōu)化的控制方案。”