貝加萊 PCC在包裝及印刷設(shè)備上的應(yīng)用

隨著包裝和印刷業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)包裝及印刷產(chǎn)品的品質(zhì)和規(guī)模的要求也越來越高，使得包裝和印刷工業(yè)的設(shè)備日漸趨向自動(dòng)化。無論是大幅度降低成本，或是增加產(chǎn)量，建立靈活、快捷、完善的開發(fā)、生產(chǎn)和銷售體系是企業(yè)面臨的直接挑戰(zhàn)。而擁有一個(gè)運(yùn)動(dòng)定位控制、自動(dòng)過程控制、在線和離線的故障檢測、以及靈活便利的網(wǎng)絡(luò)通訊等功能的開放式控制系統(tǒng)的設(shè)備，無論對(duì)包裝和印刷企業(yè)或是設(shè)備供應(yīng)商來說都是非常重要的。因?yàn)橹灰陨蕴岣咭幌略O(shè)備的自動(dòng)化程度便可大大提高產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量。 由于有經(jīng)驗(yàn)的熟練工人的匱乏和生產(chǎn)需求的增加，使得人們對(duì)具有完善自動(dòng)化性能的包裝或印刷設(shè)備寄予厚望，希望它們功能強(qiáng)大、操作簡便和控制靈活。用多控制系統(tǒng)取代以往的單軸控制系統(tǒng)以提高生產(chǎn)的靈活性便是一個(gè)典型的例證，但僅僅這些還是不能令人滿意的。不同的設(shè)備有不同的控制要求，這就需要控制系統(tǒng)能夠靈活完成多種不同的控制要求和過程。例如：鋁塑包裝生產(chǎn)線需要具有溫度控制、定位切割、檢測、廢品排除、順序控制、步進(jìn)電機(jī)調(diào)整、變頻調(diào)速、伺服電機(jī)調(diào)速以及電子凸輪控制等功能。多色印刷機(jī)則需要多臺(tái)伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和變頻調(diào)速同時(shí)并相互協(xié)調(diào)控制。有的則需要包裝和印刷在一條生產(chǎn)線上同時(shí)完成，例如：二次成型PE塑膠軟管包裝生產(chǎn)線就需要押出、切管、接頭、多色印刷、上光、干燥、燙金和封尾等多道工序連續(xù)控制。每個(gè)部分即可做單機(jī)，多臺(tái)單機(jī)通過靈活 的網(wǎng)絡(luò)連接即可組成一條全自動(dòng)生產(chǎn)線。所有這些便是全自動(dòng)包裝或印刷生產(chǎn)線所應(yīng)具備的功能。 圖1 B&R PCC2005及人機(jī)界面 為了完善包裝和印刷機(jī)器的自動(dòng)化功能，各生產(chǎn)廠家的電氣技術(shù)人員做了大量工作，但都因控制系統(tǒng)的局限性而無法真正完善。大部分的設(shè)備廠家所能做的只能是溫控表（或壓力表等） + PLC（邏輯控制器） + 運(yùn)動(dòng)控制器（電位計(jì)或繼電器控制等） + 其他檢測設(shè)備等，相互之間無法達(dá)到協(xié)調(diào)運(yùn)行，只能靠操作者人為調(diào)整。由于人為因素比較大，所以產(chǎn)品質(zhì)量無法達(dá)到穩(wěn)定，而且產(chǎn)量難以提高。這個(gè)問題直到90年代初奧地利貝加萊（B&R）公司的PCC（可編程計(jì)算機(jī)控制器）在包裝和印刷機(jī)器上的逐漸應(yīng)用才得以解決。 貝加萊PCC的控制特點(diǎn)在于不但能夠進(jìn)行敏捷而精確的定位、溫度控制和壓力控制，同時(shí)還具有快速準(zhǔn)確的橫切，靈活便捷的網(wǎng)絡(luò)通訊以及電子凸輪、電子齒輪等功能。所有這些功能都是通過軟件調(diào)用一些功能函數(shù)并控制相應(yīng)的定位模塊和溫度控制等專用模塊來實(shí)現(xiàn)的。 眾所周知，傳統(tǒng)的可編程邏輯控制器-PLC的主要功能是邏輯控制（開關(guān)量控制），它雖然也有定位模塊和過程模塊，但它是作為附加模塊附加到PLC上的，在硬件上與PLC之間存在接口，在軟件上又無法在PLC程序中統(tǒng)一編程控制。而PLC的操作系統(tǒng)循環(huán)周期是無法限定的，它的循環(huán)周期跟程序長短有關(guān)。所以，用,PLC來控制包裝機(jī)器上的快速和精確的傳動(dòng)定位特別像橫切、飛剪、電子凸輪、電子齒輪以及糾偏等功能和精確的過程控制（溫度、壓力等PID調(diào)節(jié)）就有點(diǎn)力不從心了。 例如，在鋁塑包裝生產(chǎn)線中就可分為鋁塑包裝機(jī)和裝盒機(jī)兩個(gè)單機(jī)，在運(yùn)用了貝加萊PCC作為控制系統(tǒng)后，鋁塑包裝機(jī)的溫控、壓膜、分粒、檢測、調(diào)速、定長及剪切便由PCC統(tǒng)一進(jìn)行全自動(dòng)控制，并可在一個(gè)圖文操作界面中進(jìn)行操作、參數(shù)設(shè)定和故障診斷。同樣，裝盒機(jī)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)整裝盒數(shù)量、速度調(diào)整、電子凸輪控制及順序控制等也都是由貝加萊PCC來完成的。并同樣配有一個(gè)圖文操作界面。它們不但可以單機(jī)進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行，也可以通過一條通訊電纜聯(lián)機(jī)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行。它的速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)可編程邏輯控制器-PLC 所能達(dá)到的運(yùn)行速度。這完全依賴于它擁有具備分時(shí)多任務(wù)能力及工業(yè)計(jì)算機(jī)計(jì)算功能的貝加萊PCC控制系統(tǒng)。 圖2 Uhlmann公司的鋁塑包裝機(jī) 貝加萊可編程計(jì)算機(jī)控制器（PCC）是一種面向過程控制、運(yùn)動(dòng)控制和網(wǎng)絡(luò)控制的專用控制系統(tǒng)，是集標(biāo)準(zhǔn)PLC，數(shù)控系統(tǒng)和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的性能特點(diǎn)于一體的智能控制器。 它不僅可以用梯形圖（LAD） 和指令表（STL）編程，還提供了結(jié)構(gòu)化高級(jí)語言PL2000（類似C語言），從而提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理能力。它的硬件和軟件都是模塊化的，可以根據(jù)設(shè)計(jì)者的控制需要組合成具有廠家應(yīng)用特點(diǎn)的專用控制系統(tǒng)，并具有靈活自由的聯(lián)網(wǎng)和擴(kuò)展能力。 它所有的模塊（包括運(yùn)動(dòng)模塊、溫控模塊等智能模塊）與PCC通過一個(gè)系統(tǒng)總線進(jìn)行連接通訊，中間沒有接口，并且還具有分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，程序循環(huán)周期可以設(shè)定，最短可以設(shè)到1ms。 但作為運(yùn)動(dòng)控制模塊本身就是一個(gè)智能模塊（模塊內(nèi)部有自己的CPU），閉環(huán)回路本身調(diào)節(jié)過程是由智能模塊自己完成的，用戶只需要通過調(diào)用相應(yīng)的功能函數(shù)來控制運(yùn)動(dòng)定位過程。而過程控制的PID 調(diào)節(jié)也可以達(dá)到50us 一個(gè)回路。 圖3 B&R PCC在印刷機(jī)上的應(yīng)用 貝加萊還擁有各種型號(hào)和檔次的人機(jī)界面和IPC可以根據(jù)用戶的需要選擇，它的畫面和按鍵都可以根據(jù)用戶的需要隨意定義，使得控制系統(tǒng)的操作方式和控制方式都能很好地體現(xiàn)廠家的風(fēng)格和技術(shù)特點(diǎn)。 總之，貝加萊公司愿意同國內(nèi)所有的包裝和印刷設(shè)備廠家一道開發(fā)出令用戶滿意的設(shè)備，即能夠?qū)Ξa(chǎn)品的更迭、尺寸或色數(shù)和變化、形狀的變化以及生產(chǎn)周期的縮短作出即時(shí)反應(yīng)的設(shè)備。