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伺服控制系统实现包装生产线的柔性化

作者:海正科技 | 2021-10-20

      包装生产线对柔性化的呼声越来越高,在柔性化的实现过程中,伺服控制系统将起到什么样的作用?我刊特邀了罗克韦尔自动化自动控制及信息产品集团产品经理钟锐华先生为读者诠释这一实现过程。    

    包装行业工业化进程中,制造技术实现了规模化和多样化,多样化乃至个性化的需求进一步加剧了市场竞争,为了降低生产成本,包装企业纷纷考虑建立柔性化生产线,实现企业柔性化制造少不了高效的伺服控制系统给予支持。    

    实现包装生产线柔性化的几个因素    

    在包装生产线的发展中,控制与集成产品/技术发挥着越来越重要的作用。    

    1.为了实现更高速、更柔性化的生产目标,传统上由机械部件完成的功能现在越来越多的是由伺服系统来实现。比如,电子凸轮和电子齿轮取代机械凸轮和齿轮,多轴之间无须“硬/机械”连接的高精度同步。因此,包装生产线不仅需要联锁控制,还需要快速高精度的伺服控制。能同时满足以上功能的集成控制器/系统将比独立PLC+独立伺服控制器的控制方案在编程、调试和维护等各方面都为用户带来更多好处。    

    2.为了实现柔性化生产,要求包装生产线中的各工艺段设备相互之间紧密耦合,要求包装生产线和其他生产线相互联动。由于不同控制器分别控制不同工艺段或者生产线,这就带来了不同控制器之间相互协调的问题。因此,国际包装协会用户组织(OMAC/PACML)提出了对象封装的结构化、标准化的机器状态管理功能,相应地,集成这一功能的控制系统可以保证用户以更少的时间和成本实现整线、甚至整厂生产的协同。

    3.实现柔性化生产,还意味着控制系统实时数据应该集成与工厂生产信息管理系统的关系型数据库的双向通讯的能力。也就是说,从订单池生成及生产调度管理软件中的生产控制指令要能及时地传递给包装生产线控制系统;并且,包装生产线控制系统将运行状态和生产状态要能及时地送回给生产信息管理系统。

    4.为了实现连续生产更大化和系统恢复时间更少化,越来越多的用户也意识到能够支持模块带电插拔、诊断信息快速获取和网络化集中维护管理的包装生产线控制系统所具有的价值和好处。

    高效的伺服控制系统成为首选

    对于快速、高柔性化的包装生产线,罗克韦尔自动化的Kinetix集成伺服控制系统正成为越来越多用户的首选。Kinetix由Logix多功能控制器以及通过国际标准SERCOS光纤联网的K6000、Ultra或者PowerFlexS系列伺服驱动装组成。Kinetix具有以下好处:

    1.Logix多功能控制器,集成了伺服控制(MotionPlanner)、顺序控制和过程控制。这意味着用户在一个开发环境中就可以同时开发PID、伺服以及顺控,不再像其他系统那样要独立的伺服控制器和PLC,也不需要再考虑PLC和伺服控制器相应处理间的数据交换通讯,大大节约了时间、提高了效率。单一Logix控制器最大可实现32轴的伺服控制,并且,多个Logix控制器可以在同一控制背板上实现对于更多轴的协同控制,也可以通过Synclink或IEC61158EtherNet/IP标准工业以太网实现大范围、分布式协同控制(>254轴)。

    2.Logix多功能控制器,采用基于“对象”的数据自动内存管理方式,控制编程“所见即所得”,不再需要像使用PLC那样要考虑内存分配和管理,程序清晰易读,相应的文档工作也大大减少。同样,伺服装置、IO及现场设备(本地或者通过DeviceNet、ControlNet及EtherNet/IP工业网络连接)的参数、状态及诊断信息等等可以被控制编程直接使用。而且,用户可通过任意一点直接或者远程接入,透过上述网络,访问、组态并维护Kinetix系统中的所有设备。

    3.内置“PhaseManager“的Logix多功能控制器支持国际包装协会用户组织(OMAC/PACML)提出的对象封装的结构化、标准化的机器状态管理功能。简单组态功能块,用户不仅可以实现简单明了的单一机器管理,还可方便地实现整线不同控制器的协同。

    4.Kinetix集成相关软件,不仅能实现监控一体化,支持标准OPC等实时标准数据接口,还能直接实现与多种关系型数据库如SQLSever,Oracle等等或者ERP系统如SAP等的快速、稳定的双向数据传递。对于用户而言,无须任何软件开发或者程序编写,只是简单地进行图形化组态即可。

    5.模块化、系列化的Kinetix,可以根据控制规模和性能要求的不同,为应用“量身定制”性价比更优化的包装生产线解决方案。例如,大型ControlLogix和中型CompactLogix控制器可供用户选择;不同电压等级、不同功率大小、不同扩展模块个数的K6000、Ultra或者PowerFlexS系列伺服装置可供用户选择;机架式1756IO、无机架1769CompactIO、集成端子排的1794FlexIO/1734PointIO和IP67防护等级的1738ArmorPointIO可供用户选择(可通过DeviceNet、ControlNet或者EtherNet/IP实现IO就地分散布置)。

    伺服控制系统与传统系统的兼容

    在对包装OEM和整条生产线的改造与提升方面,Kinetix具有很好地与传统系统兼容能力。用户可以采取直接整体更换或者分阶段逐步替换的方案,比如,局部替换PLC控制器、局部替换PLC控制器及IO或者局部替换伺服控制系统等等。因为,ControlLogix机架通讯背板本身就是智能化通讯路由平台,可插入任意多个通讯模块(仅受物理槽架数量限制),即可连接相应工业网络及设备。通讯模块种类齐备,支持当前所有的主流工业网络和控制系统接入。

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