采用常規PLC優化運動控制功能

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

R&B能夠提供塑料機械、鑄造、加工、以及切割系統的解決方案。他們提供的產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備。

該公司還可以根據客戶要求設計并定制設備，以滿足各種生產需求。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。

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實現運動控制

一種特殊的R&B吹塑機器有9根伺服液壓驅動軸——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。運轉時，夾具反復打開和夾緊模具，吹管反復做上下運動，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的技術人員，該公司是Siemens的戰略合作伙伴，一同參與了R&B控制系統升級項目。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。但是在我們的應用中，標準的Siemens S-7 PLC承擔了運動控制功能，它通過液壓驅動裝置對各個部件進行定位。”

PLC還對30多個區域進行溫度控制，這些區域包括加料斗、擠出機以及型坯頂部，其中12個區域既能加熱又能冷卻，另外18個只能加熱。溫控系統必須將機器各部分的溫度誤差范圍控制在1度以內，型坯頂部要能夠將料斗傳來的冷塑料加熱到415 °F。

常規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驅動軸，它不需要特殊的運動控制環境。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實現型坯控制。通常，吹塑機由機械控制器或基于PC的自動化設備控制，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，就能夠實現這一目標。用于型坯控制的模擬數據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模塊把數據傳送到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，R&B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到吹管位置時，吹管就會按程序設定向下運動。由于兩者（傳送裝置與吹管）的轉軸實現了協調控制，這個過程很少出錯且不用擔心會產生碰撞。

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無法實現兩者的同步。PLC的通信協議使兩者首度實現了同步。

減少空循環時間

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，在循環時間，尤其是空循環時間（機器不在吹瓶的時間）方面，機器之間存在差異。循環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調空循環動作的水平，從而減少了特定動作之間的間隔時間。它們能依據位置而不是時間協調各種動作，這樣就能大大減少空循環的時間，為R&B贏得了循環時間上的優勢，其結果是可以節省下大約20%的空循環時間。

事實證明，采用基于常規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，這意味著更好的協調性、更快的機器循環時間、更簡潔高效的程序以及更精簡的設備；另外，由于專用硬件都是小規模生產的，勢必會產生質量控制和長期技術支持方面的問題，而且需要根據出現的問題修改設計，所有這些都會增加額外的經濟投入。

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備，它們擁有更好的模塊，使用了固態存儲器，不需要第三方操作系統，使用壽命更持久，長期支持更出色。與PC相比，PLC的關鍵優勢之一是在突然關閉的情況下依然能夠保存數據（如斷電情況）。

R&B Plastics的Jake Losee說：“現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不存在了；而且，我們能記錄每根軸的轉動，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人員對其進行編程，現在，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備。額外的設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。用PLC集成運動和型坯控制確實是一個高度優化的控制方案。”