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制造設(shè)備的“基石”,，保障運行的“后盾”

——西門子TIA解決方案助力廣州西力打造高效吹灌旋一體機

炎炎夏日，一瓶冰鎮(zhèn)飲料是好的消暑良方,。它們不但清涼解渴,，而且便于攜帶，這在很大程度上得益于塑料瓶（PET瓶）的出現(xiàn)和普及,。這種光亮度和質(zhì)感與玻璃相似卻又比玻璃輕便廉價的新包裝很快風(fēng)靡起來,，占據(jù)了飲料包裝生產(chǎn)行業(yè)的大半江山。

塑料瓶裝飲料的生產(chǎn)在包裝環(huán)節(jié)需要經(jīng)過吹瓶,、灌裝和旋蓋三個步驟,，然后才能裝箱運輸?shù)较M者手中。廣州西力機械有限公司作為行業(yè) ,，從1997年就開始從事吹瓶機的生產(chǎn),，也是國內(nèi)研制旋轉(zhuǎn)式吹瓶機的廠商之一。

公司集開發(fā),、設(shè)計,、生產(chǎn)、制造及銷售于一體,，不但在PET吹灌旋一體機的生產(chǎn)上*于同行,，還專業(yè)從事旋轉(zhuǎn)式與直線式吹瓶設(shè)備及吹塑整線的配套工程，到現(xiàn)在已經(jīng)積累了十幾年的技術(shù)與經(jīng)驗,。

“原來我們主要生產(chǎn)的是直線式吹瓶機,，吹、灌,、旋的過程是分開的,，效率比較低。如今,，在西門子控制系統(tǒng)的幫助下,，我們自主研發(fā)了20腔48000吹灌旋一體機。這種把吹瓶,、灌裝和旋蓋集成一體的設(shè)備,，減少了傳送、空瓶處理等中間環(huán)節(jié),，降低交叉污染,，從而改善包裝衛(wèi)生條件。這不但提高了整體運轉(zhuǎn)效率,，能耗也大幅度下降,，我們的客戶都很滿意。”西力公司的技術(shù)總監(jiān)白寶雄自豪地說,。

西門子TIA助力生產(chǎn)吹灌旋一體機

看著白總現(xiàn)在意氣風(fēng)發(fā)的樣子,，很難想象在大半年前他還在為如何提升吹瓶機的效率而愁眉不展。隨著市場的發(fā)展,，傳統(tǒng)的直線式吹瓶機已經(jīng)無法滿足日益增長的需求,。如何改造傳統(tǒng)的生產(chǎn)線以提高生產(chǎn)效率？這是西力的整個技術(shù)團隊反復(fù)思考的問題,。

經(jīng)過研究,，大家發(fā)現(xiàn)原來的設(shè)備里，吹瓶機,、灌裝機和旋蓋機是分開的,，中間用一條四五百米的輸送道進行連接。這四五百米的距離不是直線延伸,，而是在廠房里拐了好幾個彎,。結(jié)果就是既占空間，又會出現(xiàn)卡瓶的現(xiàn)象,。若是能將這三個步驟合成一個,，在生產(chǎn)線上做減法,，豈不是能省去中間的傳送距離，大大提高效率,？

這一思路如何實現(xiàn),？三種設(shè)備連接后如何同步？設(shè)備之間怎樣即時通訊,？都是技術(shù)上亟待解決的難題,。因為和西門子多年以來建立的良好合作關(guān)系，白寶雄*時間想到了向老朋友求助,。于是,，在西門子全集成自動化（TIA）解決方案的幫助下，難題迎刃而解,。

設(shè)備如何同步,？

在充分考慮西力的需求后，西門子為吹灌旋一體機設(shè)計的控制系統(tǒng)由以下幾個單元組成：主電柜,、理瓶機,、旋轉(zhuǎn)體、灌裝機,?？刂葡到y(tǒng)的核心——可編程控制器（PLC）采用新一代的 Simatic S7-1500 控制器，性價比*,。

由于吹瓶機與灌裝機結(jié)合在一起,，空間分布廣，I/O點數(shù)較多,，為了減少布線成本,，減低電磁干擾，因此采用分布式控制,。

具體來說,，就是以S7-1500為主站，理瓶機,、灌裝機分別各以一個ET 200SP（分布式I/O）作為分布式從站,，旋轉(zhuǎn)體以一個帶CPU的ET 200SP作為分布式智能從站。

這就好比原來系統(tǒng)里各個設(shè)備是群龍無首的小兵,，現(xiàn)在要把小兵們編成小隊,，每個小隊有個小頭目，所有的小隊又要選出一個總指揮官,。等打仗的時候,，小兵聽小頭目命令，小頭目聽總指揮的命令,，大家行動起來整齊劃一,。

但問題是即使有了統(tǒng)一的指揮官,，又如何能保證吹瓶和灌裝這兩個小隊在行動上**呢？若是兩者的速度稍有差異,，豈不是整個生產(chǎn)都亂了套,？

S7-1500 PLC結(jié)合西門子運動控制器Simotion，*的兼顧邏輯控制任務(wù)與運動控制功能,。為了讓各自采用獨立驅(qū)動裝置的吹瓶機和灌裝機保持速度*,，用吹瓶機驅(qū)動作為主軸,，由G120變頻器驅(qū)動,，裝機驅(qū)動作為從軸，由Simotion D內(nèi)部集成的S120伺服驅(qū)動器驅(qū)動,，在吹瓶機出瓶機械手處安裝編碼器,，接入D410編碼器接口，用于檢測主機的速度和位置,，實現(xiàn)主從同步,。

設(shè)備如何通訊？

隊伍編好了,，行動也*了,，接下來的問題就是總指揮官如何給各個設(shè)備傳遞信息。

以前,，吹瓶機旋轉(zhuǎn)體上面電氣信號的傳輸必然會用到滑環(huán),，但由于滑環(huán)是滑動接觸的機械結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)信號的傳輸有時會中斷,，造成設(shè)備意外停機,，從而給客戶帶來不必要的損失。

“我們曾經(jīng)花了十多萬買了個進口滑環(huán),，本想著問題能夠得到解決,，但沒想到設(shè)備通訊還是會出現(xiàn)中斷。”白寶雄回憶道,，“后來用了西門子的Profinet,，情況得到了極大的改觀。”

在西力的吹灌旋一體機上,，無論是主站與從站,，還是主站與人機界面、變頻器之間,，都采用了Profinet通訊,。只要總指揮官一聲令下，所有的設(shè)備都能即刻收到命令,。即使機器速度提高,，也能保證通訊穩(wěn)定,，防止意外停機的發(fā)生。

Profinet讓接口與標準以太網(wǎng)接口*,，可方便地與其他以太網(wǎng)設(shè)備進行互聯(lián),，不再需要的編程電纜，編程調(diào)試非常方便,，快速響應(yīng),，穩(wěn)定可靠。

克服種種難題后,，單臺設(shè)備上便完成吹瓶,、灌裝、旋蓋整個動作,，從而由一體化單機完成從瓶坯到瓶裝液態(tài)產(chǎn)品的創(chuàng)新包裝技術(shù)誕生了,！

革命性的改變

西力的技術(shù)人員欣喜地說：“原來吹瓶、風(fēng)送,、灌裝三個區(qū)域的廠房建筑面積約400平米,，相應(yīng)的廠房投資要80萬。現(xiàn)在占地面積只需100平米,。”

除了前期的投資,，后期的能耗優(yōu)勢也是非常大的。在用水方面,，因為減少了空瓶沖洗工序,，每年可減少沖瓶水約3萬噸。在用電方面,，吹灌旋一體機不再需要風(fēng)送道,，每年能減少用電27萬度。另外,，在耗材方面,，原來風(fēng)送道損耗非常高，如果是輕量瓶甚至無法實現(xiàn)風(fēng)送,，損耗即使是千分之一,，按250個/天計算，一年也得損耗216000支瓶子?，F(xiàn)在取消了風(fēng)送道,，不必再擔(dān)心風(fēng)道上碰撞造成的損傷變形，從而可以吹制更輕量的瓶子用于產(chǎn)品包裝,，大幅度減少PET原料的使用,。

更重要的是，原來的直線式吹瓶機用了幾年，往往故障不斷,，現(xiàn)在整機除易損件（同步帶）外,，壽命長達10年以上。這在很大程度上得益于西門子全新工程設(shè)計軟件平臺TIA博途,。

西門子TIA保障機器持續(xù)健康運行

TIA 博途代表著軟件開發(fā)領(lǐng)域的一個里程碑,，它是*款將所有自動化任務(wù)整合在一個工程設(shè)計環(huán)境下的軟件。作為業(yè)界*款采用統(tǒng)一工程組態(tài)環(huán)境的自動化軟件,，TIA博途具有直觀化的用戶界面和高效的導(dǎo)航設(shè)計,。

博途就像一個負責(zé)任的私人“醫(yī)生”，一方面可以就地監(jiān)測設(shè)備的運行狀況,，隨時調(diào)試,；另一方面，當吹灌旋一體機在客戶工廠投運之后,，西力還可以通過博途來實現(xiàn)遠程診斷和維護,，以減少設(shè)備的停機時間,，降低客戶損失,。

除此之外，在機器設(shè)計過程中,，客戶還提出了模塊化的設(shè)計要求,，那么不同部分之間就必須通過軟件模塊來實現(xiàn)相互通訊、協(xié)調(diào)工作,。因為TIA博途一次編程,、批量化使用的特色，保證了軟件的標準化,，而標準化正是模塊化的基礎(chǔ),。

綜上所述，TIA博途具有許多明顯的優(yōu)勢：首先是在連續(xù)性和統(tǒng)一性上,，因為它能支持 Simatic S7-1500,、S7-1200、S7-300/400和WinAC,，采用全符號式編程,，因而大大降低了編程和數(shù)據(jù)管理的復(fù)雜程度。其次是在設(shè)計理念上

,，
TIA博途將所有自動化軟件工具集成在統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境中,，是業(yè)界*款采用統(tǒng)一工程組態(tài)環(huán)境的自動化軟件。而在重要的技術(shù)創(chuàng)新上,，TIA 博途做到了通過直觀化的用戶界面,、高效的導(dǎo)航設(shè)計以及行之有效的技術(shù)實現(xiàn)周密整合的效果。

多年以來，西力始終把技術(shù)創(chuàng)新作為企業(yè)發(fā)展的核心,，已成功為百余家客戶實施整線解決方案,。吹灌旋一體機作為飲料灌裝和包裝線的關(guān)鍵設(shè)備，將成為西力未來的核心競爭力之一,。西門子的TIA解決方案既是客戶制造設(shè)備的基石,，又是保證設(shè)備持續(xù)健康的堅實后盾，將助力西力成為具有強大競爭力的型企業(yè),！