倍福經(jīng)典案例選（十六）——運(yùn)用Beckhoff 自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)吹塑機(jī)控制———倍福經(jīng)典案例選（十六）——運(yùn)用Beckhoff 自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)吹塑機(jī)控制
Bemaco Engineering 運(yùn)用Beckhoff 自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)吹塑機(jī)控制
Bemaco Engineering 總部位于德國的朗根伯格（Langenberg），主要生產(chǎn)吹塑機(jī)并提供現(xiàn)有系統(tǒng)的升級(jí)服務(wù)。吹塑行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭非常激烈，在當(dāng)今競(jìng)爭激烈的市場(chǎng)環(huán)境中，只有那些能夠快速且重復(fù)生產(chǎn)高品質(zhì)塑料部件的高性價(jià)比、高生產(chǎn)效率的機(jī)械才能贏取最終勝利。因此，Bemaco 最終選擇了 Beckhoff 創(chuàng)新的控制技術(shù)。
吹塑機(jī)（如由 Bemaco 制造）主要用于生產(chǎn)塑料空心體，比如包裝行業(yè)所用的塑料桶和塑料罐、汽車行業(yè)中小汽車及技術(shù)元件用的燃料箱，或使用更小型的機(jī)械生產(chǎn)包裝化妝用品所用的小塑料瓶。
吹塑機(jī)運(yùn)行所依據(jù)的原理如下：塑料顆粒在擠出機(jī)中熔化并輸送到儲(chǔ)料器中，在儲(chǔ)料器中積蓄高溫粘性熔體，一旦達(dá)到指定的數(shù)量，即以塑料管的形式從模頭擠出。在擠出過程中，垂直和 / 或水平方向上所需的壁厚通過控制伺服液壓缸來實(shí)現(xiàn)。隨后，注入空氣，在水冷吹塑模具中形成塑料管。
塑料成型工藝的主要控制準(zhǔn)則有：
觀察熔化溫度，防止塑料工件質(zhì)量受損，確保塑料工件的表面在視覺上是完全一致的；
控制擠出管的壁厚，確保復(fù)雜幾何形狀的工件得到所需的壁厚；
快速、精確地控制合模機(jī)構(gòu)，確保價(jià)格昂貴的吹塑模具保持高生 產(chǎn)率和低磨損特點(diǎn)。
吹塑機(jī)的所有軸都是通過液壓驅(qū)動(dòng)的。模塊化安全系統(tǒng)用于保護(hù)操作人員和機(jī)器的安全。
“我們選用了 Beckhoff 模塊化自動(dòng)化系統(tǒng)來滿足這些要求。”Bemaco Engineering 的電氣、電子及軟件經(jīng)理如此闡述道。“計(jì)算能力、數(shù)據(jù)連接、安全技術(shù)及控制器均可根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)行升級(jí)和模塊化配置。這說明，只有使用我們實(shí)際需要的產(chǎn)品才能最大限度地降低成本。這種模塊性也為我們提供了后續(xù)擴(kuò)展或改造的靈活性。
用于生產(chǎn)塑料桶、燃料箱及技術(shù)元件的吹塑機(jī)
擠出機(jī)、合模機(jī)構(gòu)、吹塑工位及液壓系統(tǒng)上的總線端子模塊站，用于在本地連接數(shù)據(jù)點(diǎn)。Beckhoff 安全端子模塊直接在系統(tǒng)的總線端子模塊站內(nèi)集成了安全 I/O。
模塊化安全技術(shù) － 降低工程成本的有力保障
量身打造的計(jì)算能力
控制系統(tǒng)的核心部分是作為控制平臺(tái)的 CP6622 嵌入式控制面板，它配備了 Windows CE 操作系統(tǒng)和 TwinCAT 軟件。控制面板有兩個(gè) RJ 45以太網(wǎng)口，一個(gè)用于公司網(wǎng)絡(luò)接口，另一個(gè)用于連接 EtherCAT 接口。EtherCAT 接口無需使用現(xiàn)場(chǎng)總線接口卡。此外，還可提供兩個(gè) USB 接口和一個(gè) RS232 接口。
控制面板可訪問所有系統(tǒng)組件，如加熱器、合模機(jī)構(gòu)、吹塑工位及液壓驅(qū)動(dòng)器。J?rg Johannpaschedag 解釋道：“系統(tǒng)組件的數(shù)據(jù)點(diǎn)直接在本地通過總線端子模塊站集成。對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，我們都從大型、模塊化 I/O 端子模塊系統(tǒng)中精挑細(xì)選了理想的總線端子模塊，并為每個(gè)系統(tǒng)組件配置了一個(gè)單獨(dú)的 I/O 站點(diǎn)。我們?cè)诒镜叵到y(tǒng)組件的端子盒內(nèi)安裝了總線端子模塊站。這樣可以縮短執(zhí)行器和傳感器的布線距離，使布線配置更加透明化。”
EtherCAT 為壁厚提供更高的精度
Bemaco 將基于以太網(wǎng)的高速 EtherCAT 系統(tǒng)用作現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。“采用了 EtherCAT 之后，實(shí)現(xiàn)了采樣率小于 1 毫秒。”Bemaco 的機(jī)械、液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)理 Ralf G?smann 如是說。“這顯著增加了生產(chǎn)工藝的精度，從而提高了工件質(zhì)量。通過壁厚液壓缸控制壁厚就是很好的一個(gè)例子。由于生質(zhì)量，精度和平滑處理只能借助高速控制系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)。
TwinSAFE － 模塊化安全技術(shù)
過去，如急停開關(guān)等安全元件都是通過傳統(tǒng)方式布線的。通過 Beckhoff TwinSAFE 端子模塊，安全功能可被直接集成在總線系統(tǒng)中。 Ralf G?smann 高興的說道：“安全端子模塊節(jié)省了大量的布線時(shí)間， 從而降低了成本。我們根據(jù)系統(tǒng)組件中所需的安全功能選擇安全端子 模塊，并直接在本地將它們集成入總線端子模塊中。例如，我們直接將急停開關(guān)連接到加熱器接線盒中。”
針對(duì)臨界安全狀態(tài)的方案在軟件中得以實(shí)施。可以配置一個(gè)提供預(yù)裝 功能塊的功能庫，并根據(jù)每個(gè)具體的應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整。“方案的實(shí)施非 常簡單。”J?rg Johannpaschedag 補(bǔ)充說道。“我們的研發(fā)人員能夠很 快地掌握功能塊的用法，并能夠非常高效地配置所需的安全方案。
適用于任何應(yīng)用場(chǎng)合的理想控制系統(tǒng)
“我們?cè)?TwinCAT 自動(dòng)化軟件的基礎(chǔ)上通過優(yōu)化后的控制技術(shù)達(dá)到所需的精度和重復(fù)性。”J?rg Johannpaschedag 如是說。有了 TwinCAT 軟件后，用于吹塑機(jī)的復(fù)雜控制系統(tǒng)實(shí)施起來也非常容易了。控制器功能庫用于實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)。TwinCAT PLC 液壓定位功能庫用于控制液壓軸。溫度控制通過TwinCAT PLC 溫度控制器功能庫實(shí)現(xiàn)。
“生產(chǎn)高品質(zhì)塑料零件，需要一直觀察熔化溫度，以避免由于溫度波動(dòng)過大造成物料受損。TwinCAT PLC 溫度控制器完全能夠滿足我們的工藝控制要求。自動(dòng)測(cè)定控制器參數(shù)可以很好地轉(zhuǎn)換控制路徑屬性。” J?rg Johannpaschedag 接著說道。
Bemaco Engineering 的商務(wù)總監(jiān) Michael Gottschalk 補(bǔ)充道：“基于 PC 的高性能自動(dòng)化技術(shù)（無需特殊硬件）以及種類繁多的總線端子模塊（包括安全端子模塊）是我們選擇 Beckhoff 的重要原因。這項(xiàng)技術(shù)讓我們能夠提供面向客戶的解決方案，降低了工程成本。
