采用常規(guī)PLC優(yōu)化運(yùn)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(jī)械有限公司（R&B）必須精確協(xié)調(diào)各種機(jī)械的運(yùn)動。他們的機(jī)器使用過閉環(huán)液壓驅(qū)動器搭配專用運(yùn)動控制卡件。這套方案不僅價(jià)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(shí)現(xiàn)了吹塑機(jī)運(yùn)動控制功能，這樣做既提高了產(chǎn)量，又縮短了機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)周期，還削減了生產(chǎn)成本。

R&B能夠提供塑料機(jī)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(dú)立的型坯控制器、傾斜或水平機(jī)械、模件表面補(bǔ)償壓盤、機(jī)械切割機(jī)、單螺桿擠出機(jī)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(jì)并定制設(shè)備，以滿足各種生產(chǎn)需求。此外，他們還提供機(jī)器檢驗(yàn)、安裝/拆除、維修以及金屬切割服務(wù)。

將運(yùn)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(jī)械公司系列吹塑機(jī)的性能

用PLC實(shí)現(xiàn)運(yùn)動控制

一種特殊的R&B吹塑機(jī)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(yùn)動。這種機(jī)器包含2個(gè)梭子，2個(gè)模具，以及2根吹管。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，夾具反復(fù)打開和夾緊模具，吹管反復(fù)做上下運(yùn)動，傳送裝置帶動夾具至型坯正下方，到達(dá)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(xiàng)目。Chin說：“R&B使用了標(biāo)準(zhǔn)的Siemens Simatic S7 PLC來控制這些位置運(yùn)動。我們提供了一套功能模塊，使R&B能運(yùn)用PLC進(jìn)行位置控制。其它的機(jī)器可能要使用運(yùn)動控制器來控制運(yùn)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(dá)到與獨(dú)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(yùn)動控制器被廣泛采用的原因。但是在我們的應(yīng)用中，標(biāo)準(zhǔn)的Siemens S-7 PLC承擔(dān)了運(yùn)動控制功能，它通過液壓驅(qū)動裝置對各個(gè)部件進(jìn)行定位?！?

PLC還對30多個(gè)區(qū)域進(jìn)行溫度控制，這些區(qū)域包括加料斗、擠出機(jī)以及型坯頂部，其中12個(gè)區(qū)域既能加熱又能冷卻，另外18個(gè)只能加熱。溫控系統(tǒng)必須將機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(yùn)動控制環(huán)境。加入運(yùn)動控制功能的PLC相對于專用PLC和獨(dú)立的運(yùn)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(shí)現(xiàn)型坯控制。通常，吹塑機(jī)由機(jī)械控制器或基于PC的自動化設(shè)備控制，前者帶有獨(dú)立的型坯程序單元以及專用運(yùn)動控制卡件；后者通過專用代碼達(dá)到運(yùn)動控制的要求。

然而，R&B希望將型坯程序集成到主機(jī)器控制器中。如果PLC的運(yùn)算速度足夠快，就能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)。用于型坯控制的模擬數(shù)據(jù)直接從一個(gè)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(gè)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(shí)）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(biāo)準(zhǔn)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(yùn)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(shí)，吹管就會按程序設(shè)定向下運(yùn)動。由于兩者（傳送裝置與吹管）的轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)了協(xié)調(diào)控制，這個(gè)過程很少出錯(cuò)且不用擔(dān)心會產(chǎn)生碰撞。

在把這項(xiàng)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(shí)現(xiàn)兩者的同步。PLC的通信協(xié)議使兩者首度實(shí)現(xiàn)了同步。

減少空循環(huán)時(shí)間

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

PLC中的運(yùn)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(shí)間。它們能依據(jù)位置而不是時(shí)間協(xié)調(diào)各種動作，這樣就能大大減少空循環(huán)的時(shí)間，為R&B贏得了循環(huán)時(shí)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(shí)間。

事實(shí)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(yùn)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(gè)功能模塊控制，這意味著更好的協(xié)調(diào)性、更快的機(jī)器循環(huán)時(shí)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(jì)，所有這些都會增加額外的經(jīng)濟(jì)投入。

事實(shí)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(gè)控制器控制PLC功能和運(yùn)動控制功能，以前使用獨(dú)立運(yùn)動控制卡時(shí)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(dú)立軟件時(shí)，需要了解專用運(yùn)動控制卡的技術(shù)人員對其進(jìn)行編程，現(xiàn)在，用戶可以通過人機(jī)界面（HMI）自行完成這些工作?！?

Losee還說：“我們的一個(gè)目標(biāo)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(hù)以及更多的配套軟件，這就要求我們對維護(hù)人員進(jìn)行更多的培訓(xùn)。用PLC集成運(yùn)動和型坯控制確實(shí)是一個(gè)高度優(yōu)化的控制方案。”