全球化的注塑機提供商 Husky 公司的控制系統(tǒng)，采用了 Beckhoff 提供的基于工業(yè) PC、現(xiàn)場總線組件和軟件的技術(shù)。Beckhoff 解決方案所遇到的挑戰(zhàn)是采用軟 PLC 進行機械控制、軟件 NC 用于電子軸和集成的液壓軸驅(qū)動和溫度控制。 我們對塑膠產(chǎn)品已成為十分熟悉并司空見慣，以至于很少關(guān)注所使用的塑料產(chǎn)品。事實上，許多塑料制品都是由注塑機制成的。這些最終產(chǎn)品種類繁多且看似微不足道：酸奶杯、圓珠筆桿、飲料瓶、汽車后視鏡片、保險杠、洗衣籃、桶 、醫(yī)學(xué)容器等，這些只是我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫降母鞣N塑料產(chǎn)品的一小部分。但是，這些產(chǎn)品的尺寸大小有明顯的不同，小到如模型制作組件，大如汽車引擎蓋，因此也要求各種不同型號的注塑機來生產(chǎn)不同尺寸的塑料制品。這對于注塑機來說就是模具的噸位不同。 采用 TwinCAT 控制核心的注塑機 為了提供模具所需的夾緊力，注塑機廠商一般采用的液壓元件或機械、 電動夾緊機構(gòu)驅(qū)動夾具。但是，各種大小的注塑機的工藝基本是一樣的：塑料粒通過一個料斗進入料筒，在螺桿旋轉(zhuǎn)和料筒溫度的作用下融化。模具通過一個固定的壓力鎖緊。為了保證融化了的塑料在高壓下不會泄漏，必須要高精度保持和控制鎖模力。當(dāng)螺桿前端有足夠的融化好的塑料后，螺桿被用作注射工具將塑料液從噴嘴注射到模腔內(nèi)并且保證塑料液維持在一定的壓力下。經(jīng)過一定的冷卻時間，螺桿位置退后，模具打開，成型的塑料制品通過頂出裝置或機械手臂從模腔內(nèi)取出。然后機器開始下一個循環(huán)。這個過程中機器必須滿足一系列要求： 1. 零件品質(zhì)高：優(yōu)化工藝及其參數(shù)，必須確保能夠連續(xù)生產(chǎn)高品質(zhì)零件，也就是零件具有良好的物理特性（大小、重量、密度、顏色、甚至氣味）。此處機器的機械裝置和控制是關(guān)鍵。 2. 循環(huán)周期短：由于機器常常運行在無人值守狀態(tài)且 24小時運作，節(jié)省 0.1 秒的制造周期都將增加產(chǎn)出。 3. 便于參數(shù)調(diào)整和維修：在出現(xiàn)問題時操作者必須能夠盡快地解決問題，出錯信息提示和附加的在線工具（例如維修視頻幫助）都將有助于此。為滿足這個要求，機器可視化軟件 HMI（人機界面）扮演了重要角色。 4. 有效的作業(yè)保護：熱熔塑料及高壓具有潛在的傷害危險，它必須在設(shè)計和工程中得到控制。 5. 有效的系統(tǒng)保護：卡住、粘連或部分移動模具可能會損害最昂貴的注塑機部件——模具。模腔或芯的輕微擦傷極易顯現(xiàn)在產(chǎn)品上，并可導(dǎo)致模具無法使用。 6. 有效利用資源：這包括通過減少機器啟動次數(shù)和廢料以及在生產(chǎn)過程中電力和水的消費量來減少對環(huán)境影響。 Husky 的機器擁有流體力學(xué)夾具。注射單元螺桿由液壓或電子伺服驅(qū)動。伺服電機驅(qū)動器同樣用在取出塑料制品的機械手上。 一臺工業(yè) PC 取代 4 個傳統(tǒng)控制器 多年前，注塑機市場上對機械的要求不斷提升，Husky 決定引進新一代基于 PC 的控制系統(tǒng)。相對于注塑行業(yè)傳統(tǒng)的控制架構(gòu)，先進的 PC 控制展現(xiàn)出許多不同之處：在該行業(yè)中傳統(tǒng)概念是基于許多不同的專用控制器和硬件PLC。在液壓驅(qū)動的機器中，PLC 控制整個機器過程，并要與注射控制器、夾具控制器、溫度控制器進行通訊。電動注塑機中，獨立的伺服控制器控制各個軸。傳統(tǒng)的 HMI是基于一個工業(yè) PC，該工業(yè) PC 并沒有任何控制功能。所有的組件都通過并行電纜鏈接到控制柜。 [ALIGN=CENTER] 控制面板具有 TFT 觸摸、軟鍵盤和用戶 ID 系統(tǒng)。[/ALIGN] Husky 公司新的控制理念是將所有的功能集成到控制柜內(nèi)的一個工業(yè) PC 中，它取代了原先的各種控制器和 PLC。機器信號通過 Profibus 主站接口卡和連接在現(xiàn)場總線上的Beckhoff 總線端子模塊采集并傳送。分布式連接到 Profibus的非接觸式傳感器傳遞單獨的液壓軸位置信息。操作單元是 Beckhoff 的另一類標準產(chǎn)品——控制面板。該產(chǎn)品本身沒有任何智能功能，通過兩根同軸電纜鏈接到工業(yè) PC，控制面板具有 TFT 觸摸、軟鍵盤和用戶 ID 系統(tǒng)。工業(yè) PC，現(xiàn)場總線，電子端子模塊——僅此而已，硬件設(shè)備縮減至精華。無需再用獨立的電力控制柜放置伺服電機動力組件，這些組件可以被靈活地安裝在電氣柜的任何地方。同樣，軟件平臺 TwinCAT 是基于 IEC 61131-3 標準編程語言，并且 TwinCAT 已設(shè)計集成一個軟 PLC。TwinCAT 軟件 NC 可用于數(shù)字機器人控制，它可以閉環(huán)控制全液壓設(shè)備，并控制機械手臂?？刂?Huksy 機械的主要軟件組件可以被歸為4 個任務(wù)領(lǐng)域： ● 液壓 ● 溫度 ● 機械手 ● 可視化 Husky 在液壓軸的閉環(huán)控制上（典型的應(yīng)用是一臺機器 8個液壓軸）有多年的經(jīng)驗。與過去相比，現(xiàn)在各個液壓軸不再需要“黑匣子”，Husky 控制專家通過 IEC 61131-3 標準來控制各個液壓軸。對液壓位置軸的控制是重要環(huán)節(jié)，它的控制路徑是非線性的并且受制于注射工藝。例如，在注射過程中，注射活塞根據(jù)速度輪廓前進，同時需要限制注射壓力。這樣根據(jù)注射活塞的位置、料筒壓力、模腔壓力，控制器必須提供由注射到保壓的平滑轉(zhuǎn)換。當(dāng)活塞后退的時候系統(tǒng)又要從速度控制轉(zhuǎn)換到位置控制，使活塞退回到起始位置以準備下一個注射過程。IPC 的強大 CPU 能力保證系統(tǒng)可將響應(yīng)時間降低到幾個毫秒，以控制活塞在注射期間的高速運動。 IEC 61131-3 功能塊的溫度控制 溫度控制也是通過 IEC 61131-3 編程來實現(xiàn)。一個注塑機系統(tǒng)可能有 100 多個溫度控制區(qū)控制機械、模具、熱流道和噴嘴的加熱。溫度控制功能塊由 Husky 和 Beckhoff 合作開發(fā)，該功能塊可提供便捷的控制功能，例如，自整定、開機自適應(yīng)、手動自動模式的平滑切換、硬件故障響應(yīng)預(yù)定義（如熱電偶損壞、加熱器斷開等）。功能塊可被用作示例，也就是說，增加溫度控制區(qū)就像增加一個變量一樣簡單。對電子機器人的軸的控制通過預(yù)定義的軸運動控制功能塊完成，該功能塊已集成在 TwinCAT NC 的功能庫中。因為 TwinCAT 支持多種不同的現(xiàn)場總線，Husky 選擇了Sercos用于控制螺桿馬達。 第四個軟件組件是可視化組件，它由 Husky 設(shè)計，運行在Windows NT 系統(tǒng)下。該系統(tǒng)的操作理念集中表現(xiàn)在將控制面板的軟鍵盤集成在觸摸屏的操作上。關(guān)鍵的機器功能，如涉及到各種機器運動的控制都通過觸摸屏的 PLC 按鍵來啟動（如，用于執(zhí)行要求功能前的 PLC 檢測）。通過TwinCAT 的軟件接口可訪問各種控制參數(shù)、報警信息、時間記錄和統(tǒng)計功能等。 用戶通過記憶鑰匙卡來獲得控制訪問授權(quán)。該鑰匙卡插在控制面板下部，它可以存儲 32K 的用戶數(shù)據(jù)。 綜述 顯然，采用現(xiàn)場總線系統(tǒng)重要的好處是節(jié)省成本，且無需使用專門控制硬件。選擇合適性能的 IPC 可以使控制方案滿足要求。對于 Husky 來說，整體控制的配置變得更加透明和標準,例如: 采用 Windows XP 和 IEC61131-3.這意味著Husky 擁有對注塑機的完全控制以及所有的控制技術(shù)訣竅。當(dāng)這對于普遍的機器操作者還難以達到時，TwinCAT總是為每臺機器提供運行版和編程環(huán)境。這打開了 PC 控制大門，例如大容量的硬盤、通過調(diào)制解調(diào)器和以太網(wǎng)路實現(xiàn)遠程調(diào)試、通過串口和以太網(wǎng)路連接到其他機器，與SCADA 系統(tǒng)通訊，使用外部的、Windows 兼容的最優(yōu)過程軟件。Husky 已經(jīng)意識到，在未來他們需要進一步聚焦于模塊化機械設(shè)計，簡化編程的“零工程”工具，和對客戶市場的靈活響應(yīng)上。TwinCAT 則是這個架構(gòu)的核心。 Husky 注塑系統(tǒng)有限公司 Husky 建立于 1953 年，是世界上最大的單一注塑機品牌。Husky生產(chǎn)部門位于加拿大安大略省的Bolton（Milton （Vermont, U.S.A.） 和盧森堡的 Dudelange。Husky 全球擁有 3000 多名雇員，上個財政年的年銷售額達 8 億多美元。其產(chǎn)品包括鎖模力從 50 到 8000 噸的液壓注塑機、模具、熱流道和產(chǎn)品取出機械手。