由于有經(jīng)驗的熟練工人的匱乏和生產(chǎn)需求的增加,使得人們對具有完善自動(dòng)化性能的包裝或印刷設備寄予厚望,希望它們功能強大、操作簡(jiǎn)便和控制靈活。用多控制系統取代以往的單軸控制系統以提高生產(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(mǎn)意的。不同的設備有不同的控制要求,這就需要控制系統能夠靈活完成多種不同的控制要求和過(guò)程。例如:鋁塑包裝生產(chǎn)線(xiàn)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)電機調整、變頻調速、伺服電機調速以及電子凸輪控制等功能。多色印刷機則需要多臺伺服電機、步進(jìn)電機和變頻調速同時(shí)并相互協(xié)調控制。有的則需要包裝和印刷在一條生產(chǎn)線(xiàn)上同時(shí)完成,例如:二次成型PE塑膠軟管包裝生產(chǎn)線(xiàn)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控制。每個(gè)部分即可做單機,多臺單機通過(guò)靈活
的網(wǎng)絡(luò )連接即可組成一條全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)。所有這些便是全自動(dòng)包裝或印刷生產(chǎn)線(xiàn)所應具備的功能。

圖1 B&R PCC2005及人機界面
為了完善包裝和印刷機器的自動(dòng)化功能,各生產(chǎn)廠(chǎng)家的電氣技術(shù)人員做了大量工作,但都因控制系統的局限性而無(wú)法真正完善。大部分的設備廠(chǎng)家所能做的只能是溫控表(或壓力表等) + PLC(邏輯控制器) + 運動(dòng)控制器(電位計或繼電器控制等) + 其他檢測設備等,相互之間無(wú)法達到協(xié)調運行,只能靠操作者人為調整。由于人為因素比較大,所以產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法達到穩定,而且產(chǎn)量難以提高。這個(gè)問(wèn)題直到90年代初奧地利貝加萊(B&R)公司的PCC(可編程計算機控制器)在包裝和印刷機器上的逐漸應用才得以解決。
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(guò)軟件調用一些功能函數并控制相應的定位模塊和溫度控制等專(zhuān)用模塊來(lái)實(shí)現的。
眾所周知,傳統的可編程邏輯控制器-PLC的主要功能是邏輯控制(開(kāi)關(guān)量控制),它雖然也有定位模塊和過(guò)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(wú)法在PLC程序中統一編程控制。而PLC的操作系統循環(huán)周期是無(wú)法限定的,它的循環(huán)周期跟程序長(cháng)短有關(guān)。所以,用,PLC來(lái)控制包裝機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(guò)程控制(溫度、壓力等PID調節)就有點(diǎn)力不從心了。
例如,在鋁塑包裝生產(chǎn)線(xiàn)中就可分為鋁塑包裝機和裝盒機兩個(gè)單機,在運用了貝加萊PCC作為控制系統后,鋁塑包裝機的溫控、壓膜、分粒、檢測、調速、定長(cháng)及剪切便由PCC統一進(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、參數設定和故障診斷。同樣,裝盒機的步進(jìn)電機調整裝盒數量、速度調整、電子凸輪控制及順序控制等也都是由貝加萊PCC來(lái)完成的。并同樣配有一個(gè)圖文操作界面。它們不但可以單機進(jìn)行自動(dòng)運行,也可以通過(guò)一條通訊電纜聯(lián)機實(shí)現全自動(dòng)運行。它的速度已經(jīng)遠遠超過(guò)傳統可編程邏輯控制器-PLC 所能達到的運行速度。這完全依賴(lài)于它擁有具備分時(shí)多任務(wù)能力及工業(yè)計算機計算功能的貝加萊PCC控制系統。

圖2 Uhlmann公司的鋁塑包裝機
貝加萊可編程計算機控制器(PCC)是一種面向過(guò)程控制、運動(dòng)控制和網(wǎng)絡(luò )控制的專(zhuān)用控制系統,是集標準PLC,數控系統和工業(yè)控制計算機的性能特點(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,還提供了結構化高級語(yǔ)言PL2000(類(lèi)似C語(yǔ)言),從而提供了強大的數據運算和處理能力。它的硬件和軟件都是模塊化的,可以根據設計者的控制需要組合成具有廠(chǎng)家應用特點(diǎn)的專(zhuān)用控制系統,并具有靈活自由的聯(lián)網(wǎng)和擴展能力。
它所有的模塊(包括運動(dòng)模塊、溫控模塊等智能模塊)與PCC通過(guò)一個(gè)系統總線(xiàn)進(jìn)行連接通訊,中間沒(méi)有接口,并且還具有分時(shí)多任務(wù)操作系統,程序循環(huán)周期可以設定,最短可以設到1ms。
但作為運動(dòng)控制模塊本身就是一個(gè)智能模塊(模塊內部有自己的CPU),閉環(huán)回路本身調節過(guò)程是由智能模塊自己完成的,用戶(hù)只需要通過(guò)調用相應的功能函數來(lái)控制運動(dòng)定位過(guò)程。而過(guò)程控制的PID 調節也可以達到50us 一個(gè)回路。

圖3 B&R PCC在印刷機上的應用
貝加萊還擁有各種型號和檔次的人機界面和IPC可以根據用戶(hù)的需要選擇,它的畫(huà)面和按鍵都可以根據用戶(hù)的需要隨意定義,使得控制系統的操作方式和控制方式都能很好地體現廠(chǎng)家的風(fēng)格和技術(shù)特點(diǎn)。
總之,貝加萊公司愿意同國內所有的包裝和印刷設備廠(chǎng)家一道開(kāi)發(fā)出令用戶(hù)滿(mǎn)意的設備,即能夠對產(chǎn)品的更迭、尺寸或色數和變化、形狀的變化以及生產(chǎn)周期的縮短作出即時(shí)反應的設備。