采用常規PLC優(yōu)化運動(dòng)控制功能

　　用PLC實(shí)現運動(dòng)控制
　　一種特殊的RB吹塑機器有9根伺服液壓驅動(dòng)軸——3根用來(lái)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(lái)控制運動(dòng)。這種機器包含2個(gè)梭子，2個(gè)模具，以及2根吹管。運轉時(shí)控制工程網(wǎng)版權所有，夾具反復打開(kāi)和夾緊模具，吹管反復做上下運動(dòng)，傳送裝置帶動(dòng)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的戰略合作伙伴，一同參與了RB控制系統升級項目。Chin說(shuō)：“RB使用了標準的Siemens Simatic S7 PLC來(lái)控制這些位置運動(dòng)。我們提供了一套功能模塊，使RB能運用PLC進(jìn)行位置控制。其它的機器可能要使用運動(dòng)控制器來(lái)控制運動(dòng)，這是一種專(zhuān)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?！?BR>　　Chin說(shuō)：“PLC通常很難做到高精度的伺服控制，這是專(zhuān)用運動(dòng)控制器被廣泛采用的原因。但是在我們的應用中，標準的Siemens S-7 PLC承擔了運動(dòng)控制功能，它通過(guò)液壓驅動(dòng)裝置對各個(gè)部件進(jìn)行定位?！?BR>　　PLC還對30多個(gè)區域進(jìn)行溫度控制，這些區域包括加料斗、擠出機以及型坯頂部。其中12個(gè)區域既能加熱又能冷卻，另外18個(gè)只能加熱。溫控系統必須將機器各部分的溫度誤差范圍控制在1度以?xún)?。型坯頂部要能夠將料斗傳?lái)的冷塑料加熱到415 °F。
　　常規PLC采用IEC-61131標準語(yǔ)言編寫(xiě)的功能模塊控制所有的伺服液壓系統驅動(dòng)軸。它不需要特殊的運動(dòng)控制環(huán)境。加入運動(dòng)控制功能的PLC相對于專(zhuān)用PLC和獨立的運動(dòng)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
　　RB最初希望通過(guò)PLC實(shí)現型坯控制。通常，吹塑機由機械控制器或基于PC的自動(dòng)化設備控制。前者帶有獨立的型坯程序單元以及專(zhuān)用運動(dòng)控制卡件；后者通過(guò)專(zhuān)用代碼達到運動(dòng)控制的要求。
　　然而，RB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，就能有夠實(shí)現這一目標。用于型坯控制的模擬數據直接從一個(gè)位置檢測器輸入。所有的處理過(guò)程都和普通PLC程序一樣。最終，驅動(dòng)型坯吹塑的液壓閥由PLC輸出的模擬信號控制。整個(gè)過(guò)程不需要借助任何專(zhuān)用設備。
　　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(guò)SSI模塊把數據傳送到PLC。如有需要，可以通過(guò)Siemens的Profibus Isochrone（等時(shí)）模式將SSI模塊傳來(lái)的位置數據與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，RB還把控制吹管與傳送裝置運行的程序集成到PLC中。當傳送裝置將模子帶動(dòng)到吹管位置時(shí)，吹管就會(huì )按程序設定向下運動(dòng)。由于兩者（傳送裝置與吹管）的轉軸實(shí)現了協(xié)調控制，這個(gè)過(guò)程很少出錯且不用擔心會(huì )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(wú)法通信，RB無(wú)法實(shí)現兩者的同步。PLC的通信協(xié)議使兩者首度實(shí)現了同步。

　　減少空循環(huán)時(shí)間
　　吹塑過(guò)程中，所有機器吹制或冷卻一個(gè)瓶子的時(shí)間都相差無(wú)幾。但是，在循環(huán)時(shí)間，尤其是空循環(huán)時(shí)間（機器不在吹瓶的時(shí)間）方面，機器之間存在差異。循環(huán)時(shí)間是指開(kāi)始吹一個(gè)瓶到準備吹另一個(gè)瓶之間的全部時(shí)間。
　　PLC中的運動(dòng)控制功能提升了協(xié)調空循環(huán)動(dòng)作的水平，從而減少了特定動(dòng)作之間的間隔時(shí)間。它們能依據位置而不是時(shí)間協(xié)調各種動(dòng)作。這樣就能大大減少空循環(huán)的時(shí)間，為RB贏(yíng)得了循環(huán)時(shí)間上的優(yōu)勢。其結果是可以節省下大約20%的空循環(huán)時(shí)間。
　　事實(shí)證明控制工程網(wǎng)版權所有，采用基于常規PLC的自動(dòng)化吹塑解決方案代替專(zhuān)用運動(dòng)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(zhù)更好的協(xié)調性、更快的機器循環(huán)時(shí)間、更簡(jiǎn)潔高效的程序以及更精簡(jiǎn)的設備。另外，由于專(zhuān)用硬件都是小規模生產(chǎn)的，勢必會(huì )產(chǎn)生質(zhì)量控制和長(cháng)期技術(shù)支持方面的問(wèn)題，而且需要根據出現的問(wèn)題修改設計，所有這些都會(huì )增加額外的經(jīng)濟投入。
　　事實(shí)證明，與基于PC的控制相比，基于PLC的自動(dòng)化解決方案能為吹塑提供更有吸引力的成套控制設備。它們擁有更好的模塊，使用了固態(tài)存儲器控制工程網(wǎng)版權所有，不需要第三方操作系統，使用壽命更持久，長(cháng)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據（如斷電情況）。
　　RB Plastics的Jake Losee說(shuō)：“現在我們采用一個(gè)控制器控制PLC功能和運動(dòng)控制功能。以前使用獨立運動(dòng)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動(dòng)。以前我們使用獨立軟件時(shí)，需要了解專(zhuān)用運動(dòng)控制卡的技術(shù)人員對其進(jìn)行編程?，F在，用戶(hù)可以通過(guò)人機界面（HMI）自行完成這些工作?！?BR>　　Losee還說(shuō)：“我們的一個(gè)目標是精簡(jiǎn)設備。額外的設備意味著(zhù)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(jìn)行更多的培訓。用PLC集成運動(dòng)和型坯控制確實(shí)是一個(gè)高度優(yōu)化的控制方案。