Beckhoff模块化安全技术在吹塑机控制中的应用

引言

       Bemaco 将基于以太网的高速 EtherCAT 系统用作现场总线系统。“采用了 EtherCAT 之后，实现了采样率小于 1 毫秒。”Bemaco 的机械、液压和气动系统经理 Ralf Gösmann 如是说。“这明显增加了生产工艺的精度，从而进步了工件质量。通过壁厚液压缸控制壁厚就是很好的一个例子。由于生质量，精度和平滑处理只能借助高速控制系统才能实现。”

        Bemaco Engineering 总部位于德国的朗根伯格（Langenberg），主要生产吹塑机并提供现有系统的升级服务。吹塑行业的市场竞争非常激烈，在当今竞争激烈的市场环境中，只有那些能够快速且重复生产高品质塑料部件的高性价比、高生产效率的机械才能赢取终极胜利。因此，Bemaco 终极选择了 Beckhoff 创新的控制技术。

        模块化安全技术 － 降低工程本钱的有力保障

        吹塑机（如由 Bemaco 制造）主要用于生产塑料空心体，比如包装行业所用的塑料桶和塑料罐、汽车行业中小汽车及技术元件用的燃料箱，或使用更小型的机械生产包装化妆用品所用的小塑料瓶。

        吹塑机运行所依据的原理如下：塑料颗粒在挤出机中熔化并输送到储料器中，在储料器中积蓄高温粘性熔体，一旦达到指定的数目，即以塑料管的形式从模头挤出。在挤出过程中，垂直和 / 或水平方向上所需的壁厚通过控制伺服液压缸来实现。随后，注进空气，在水冷吹塑模具中形成塑料管。

        塑料成型工艺的主要控制准则有：

        ·观察熔化温度，防止塑料工件质量受损，确保塑料工件的表面在视觉上是完全一致的，
        ·控制挤出管的壁厚，确保复杂几何外形的工件得到所需的壁厚，
        ·快速、精确地控制合模机构，确保价格昂贵的吹塑模具保持高生产率和低磨损特点。

        吹塑机的所有轴都是通过液压驱动的。模块化安全系统用于保护操纵职员和机器的安全。

        “我们选用了 Beckhoff 模块化自动化系统来满足这些要求。”Bemaco Engineering 的电气、电子及软件经理如此阐述道。“计算能力、数据连接、安全技术及控制器均可根据系统要求进行升级和模块化配置。这说明，只有使用我们实际需要的产品才能最大限度地降低本钱。这种模块性也为我们提供了后续扩展或改造的灵活性。

用于生产塑料桶、燃料箱及技术元件的吹塑机

挤出机、合模机构、吹塑工位及液压系统上的总线端子模块站，用于在本地连接数据点

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Beckhoff 安全端子模块直接在系统的总线端子模块站内集成了安全 I/O

        量身打造的计算能力

        控制系统的核心部分是作为控制平台的 CP6622 嵌进式控制面板，它配备了 Windows CE 操纵系统和 TwinCAT 软件。控制面板有两个 RJ 45以太网口，一个用于公司网络接口，另一个用于连接 EtherCAT 接口。EtherCAT 接口无需使用现场总线接口卡。此外，还可提供两个 USB 接口和一个 RS232 接口。

        控制面板可访问所有系统组件，如加热器、合模机构、吹塑工位及液压驱动器。Jörg Johannpaschedag 解释道：“系统组件的数据点直接在本地通过总线端子模块站集成。对于每个数据点，我们都从大型、模块化 I/O 端子模块系统中精挑细选了理想的总线端子模块，并为每个系统组件配置了一个单独的 I/O 站点。我们在本地系统组件的端子盒内安装了总线端子模块站。这样可以缩短执行器和传感器的布线间隔，使布线配置更加透明化。”

        EtherCAT 为壁厚提供更高的精度

        Bemaco 将基于以太网的高速 EtherCAT 系统用作现场总线系统。“采用了 EtherCAT 之后，实现了采样率小于 1 毫秒。”Bemaco 的机械、液压和气动系统经理 Ralf Gösmann 如是说。“这明显增加了生产工艺的精度，从而进步了工件质量。通过壁厚液压缸控制壁厚就是很好的一个例子。由于生质量，精度和平滑处理只能借助高速控制系统才能实现。”

        TwinSAFE － 模块化安全技术

        过往，如急停开关等安全元件都是通过传统方式布线的。通过Beckhoff TwinSAFE 端子模块，安全功能可被直接集成在总线系统中。

        Ralf Gösmann 兴奋的说道：“安全端子模块节省了大量的布线时间，从而降低了本钱。我们根据系统组件中所需的安全功能选择安全端子模块，并直接在本地将它们集成进总线端子模块中。例如，我们直接将急停开关连接到加热器接线盒中。”

        针对临界安全状态的方案在软件中得以实施。可以配置一个提供预装功能块的功能库，并根据每个具体的应用进行调整。“方案的实施非常简单。”Jörg Johannpaschedag 补充说道。“我们的研发职员能够很快地把握功能块的用法，并能够非常高效地配置所需的安全方案。

        适用于任何应用场合的理想控制系统

        “我们在 TwinCAT 自动化软件的基础上通过优化后的控制技术达到所需的精度和重复性。”Jörg Johannpaschedag 如是说。有了 TwinCAT 软件后，用于吹塑机的复杂控制系统实施起来也非常轻易了。控制器功能库用于实现此目标。TwinCAT PLC 液压定位功能库用于控制液压轴。温度控制通过 TwinCAT PLC 温度控制器功能库实现。

        “生产高品质塑料零件，需要一直观察熔化温度，以避免由于温度波动过大造成物料受损。TwinCAT PLC 温度控制器完全能够满足我们的工艺控制要求。自动测定控制器参数可以很好地转换控制路径属性。”Jörg Johannpaschedag 接着说道。

        Bemaco Engineering 的商务总监 Michael Gottschalk 补充道：“基于 PC 的高性能自动化技术（无需特殊硬件）以及种类繁多的总线端子模块（包括安全端子模块）是我们选择 Beckhoff 的重要原因。这项技术让我们能够提供面向客户的解决方案，降低了工程本钱。

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