背景

汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展和高速公路的迅速普及對輪胎的安全性、耐用性和舒適性都提出了更高的要求。要達到上述性能要求，輪胎生產(chǎn)企業(yè)不僅要優(yōu)化輪胎生產(chǎn)技術(shù)，更需配備先進(jìn)的裝備。

在大數據、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的推動(dòng)下，輪胎制造裝備正朝著(zhù)數字化和智能化的方向快速發(fā)展。輪胎成型機作為輪胎制造的重要設備之一，其智能化控制水平?jīng)Q定了輪胎的產(chǎn)品質(zhì)量、工藝參數和生產(chǎn)效率等多方面指標。此外，隨著(zhù)輪胎行業(yè)人工成本的持續升高，輪胎制造商也希望采用高度自動(dòng)化和智能化的制造裝備，以降低人工成本。

某機械裝備制造企業(yè)創(chuàng )建于2009年，專(zhuān)注于汽車(chē)輪胎制造機械行業(yè)，在半鋼一次法成型機領(lǐng)域處于國內領(lǐng)先水平。為改變高端一次法輪胎成型機高度依賴(lài)進(jìn)口的市場(chǎng)格局，該企業(yè)希望開(kāi)發(fā)一款新型智能化半鋼子午胎一次法成型機。新機型將設計得更加緊湊、高效且易于維護，以幫助輪胎制造商提高輪胎產(chǎn)品品質(zhì)，實(shí)現降本增效。

挑戰

輪胎成型機是輪胎生產(chǎn)的核心裝備，用于將半成品部件按工藝要求組合成輪胎胎胚。新機型由供料部分、成型貼合鼓、帶束貼合鼓、物料傳遞環(huán)、滾壓成型以及機械臂6個(gè)部分組成。

為了打造出真正的智能化輪胎成型機，該企業(yè)希望自動(dòng)化控制解決方案供應商可以從新機型的設計階段就深入參與其中。這要求自動(dòng)化供應商具有很強的技術(shù)實(shí)力，并擁有全面可靠的自動(dòng)化、數字化、網(wǎng)絡(luò )化和智能化的系統和產(chǎn)品。

為縮短開(kāi)發(fā)周期，加快產(chǎn)品上市，新機型的自動(dòng)化控制系統和產(chǎn)品需要高度集成，并具有很強的擴展性，軟件易于編程、調試和故障診斷。

此外，作為一款面向全球市場(chǎng)的產(chǎn)品，自動(dòng)化供應商的品牌影響力和全球化能力也是企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。

解決方案

基于客戶(hù)對系統的集成度以及成型機出胎速度的高要求，羅克韋爾自動(dòng)化為該企業(yè)量身定制了基于新一代大型控制器ControlLogixL82E和新一代Kinetix5700伺服驅動(dòng)系統的全以太網(wǎng)控制解決方案。

集成多種控制策略的Logix控制器和Studio 5000編程平臺將邏輯控制、運動(dòng)控制和驅動(dòng)控制等在同一軟件環(huán)境中實(shí)現。設備開(kāi)發(fā)人員不再需要掌握多個(gè)編程軟件環(huán)境，學(xué)習更加簡(jiǎn)單，大大縮短了設備的開(kāi)發(fā)時(shí)間。通過(guò)采用高效未經(jīng)修改的EtherNet/IP工業(yè)以太網(wǎng)，整個(gè)系統的集成也變得非常簡(jiǎn)單。在該方案中羅克韋爾自動(dòng)化所提供的產(chǎn)品具備如下特點(diǎn)：

·ControlLogixL82E控制器：新一代高性能大型可編程控制器，集成高速以太網(wǎng)端口，能提供高達1000M的網(wǎng)絡(luò )通信能力，支持高達80個(gè)以太網(wǎng)節點(diǎn)。

·Kinetix5700高性能伺服驅動(dòng)器：共母線(xiàn)設計簡(jiǎn)化了安裝和接線(xiàn)；雙軸模塊大大減小了所需的安裝空間；Kinetix 5700和ControlLogix控制器可以在Studio 5000平臺上無(wú)縫連接。

·單電纜VPL電機：動(dòng)力電纜和編碼器反饋電纜合二為一，極大地提高了電纜敷設的效率。

·PowerFlex525變頻器：模塊化設計和自動(dòng)設備組態(tài)減少了維護所需時(shí)間和人工。

·EntherNet/IP工業(yè)以太網(wǎng)：基于CIP的標準工業(yè)以太網(wǎng)，便于系統集成。

·設備級以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)（DLR）設計：DLR提高了網(wǎng)絡(luò )的可用性和可靠性，支持網(wǎng)絡(luò )單故障點(diǎn)快速恢復及故障點(diǎn)診斷。

效果

一人值守智能化生產(chǎn)，單胎生產(chǎn)只需40秒，最新一代智能化半鋼子一次輪胎法成型機如期投入市場(chǎng)，并顯示出了高超的“身手”。

羅克韋爾自動(dòng)化提供的全以太網(wǎng)輪胎成型機解決方案充分滿(mǎn)足了客戶(hù)易于編程、高度集成的要求，加速了產(chǎn)品上市，幫助客戶(hù)搶占市場(chǎng)先機。通過(guò)性能強大的控制器配合高精度的伺服驅動(dòng)器，輪胎生產(chǎn)的精度和速度大大提高，單胎生產(chǎn)時(shí)間從60秒縮短到40秒，生產(chǎn)效率提高了30%左右。新機型僅在換料期間需要人工干預，實(shí)現了高度的自動(dòng)化和智能化操作，節約了人工成本。

羅克韋爾自動(dòng)化采用未經(jīng)修改的EtherNet/IP工業(yè)網(wǎng)絡(luò )將整個(gè)控制系統連接起來(lái)，實(shí)現了智能的可維護控制系統。系統可以實(shí)時(shí)監控輪胎成型機的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)識別故障，減少非計劃停機時(shí)間。企業(yè)可以利用工廠(chǎng)運行中收集到的實(shí)時(shí)數據改進(jìn)系統的運行效率，提高產(chǎn)量和收益，降低廢品和返工率。

該企業(yè)對羅克韋爾自動(dòng)化在新機型開(kāi)發(fā)過(guò)程中提供的技術(shù)支持十分滿(mǎn)意。羅克韋爾自動(dòng)化多控制策略的控制器、可擴展的硬件平臺和統一的軟件編程平臺，幫助該企業(yè)縮短了輪胎成型機的開(kāi)發(fā)和調試時(shí)間，提高了設計效率。目前，該機型已經(jīng)將羅克韋爾自動(dòng)化的方案作為標準配置。

該機型的推出改變了高端一次法成型機依賴(lài)進(jìn)口的市場(chǎng)格局，對中國橡膠機械高端裝備業(yè)的發(fā)展具有里程碑式的意義。未來(lái)，羅克韋爾自動(dòng)化愿支持更多輪胎裝備制造企業(yè)，開(kāi)發(fā)高效、智能、安全、環(huán)保的高端裝備，共同開(kāi)啟輪胎裝備的智能新時(shí)代。

精彩觀(guān)點(diǎn)

PLC的未來(lái)發(fā)展趨勢

羅克韋爾自動(dòng)化自動(dòng)化及控制軟件事業(yè)部總經(jīng)理梁琦

智能制造的趨勢賦予PLC這個(gè)“老兵”新的使命。集成架構Integrated Architecture是羅克韋爾自動(dòng)化的核心控制平臺，通過(guò)控制與信息的融合，提高機器性能，實(shí)現全廠(chǎng)最優(yōu)化及可持續生產(chǎn)。Logix控制引擎是集成架構的核心，可適應最嚴苛的應用需求，提供強大的控制解決方案。2019年2月推出的CompactLogix 5480 是一款具備至強算力，融合了實(shí)時(shí)控制、數據分析、高安全性的全新一代高性能控制器。該控制器集成了IoT操作系統，實(shí)現在機器層級采集實(shí)時(shí)數據，有助于減少數據記錄的時(shí)間延遲。讓用戶(hù)在信息源頭實(shí)時(shí)查看，并可上傳發(fā)送到企業(yè)云端。

而在本地運行Windows應用程序的能力可以減少配置工業(yè)現場(chǎng)的單獨電腦，節省空間和成本。最重要的是Windows操作系統和Logix 控制引擎各自獨立運行，無(wú)論操作系統發(fā)生任何中斷，均不會(huì )影響機器運行和工廠(chǎng)生產(chǎn)，真可謂部署工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的一件利器。增強的安全性是新一代控制系統的必備技能。以CompactLogix 5480 為例，其具備多項“防身秘技”：數字簽名和固件加密，基于許可證的內容保護，基于控制器的變更檢測和記錄，基于角色的程序和程序塊的訪(fǎng)問(wèn)控制，成為應對工業(yè)安全威脅的“鋼鐵俠”。

未來(lái)控制系統的另一項新技能來(lái)自人工智能（AI）。羅克韋爾自動(dòng)化全新推出了FactoryTalk Analytics LogixAI 模塊，可直接安裝在PLC控制機架內，將數據分析和機器學(xué)習從云端前置到邊緣端，完美的將Logix 的實(shí)時(shí)控制，擴展到對運行數據的采集存儲、挖掘處理、分析預測。借助人工智能技術(shù)，利用設備提供的數據檢測生產(chǎn)異常，預測可能出現的故障，并及時(shí)提醒進(jìn)行必要的調查或干預，從而減少非計劃停機，改善生產(chǎn)流程。

FactoryTalk Analytics LogixAI模塊通過(guò)算法模型提高了預測性分析的易用性，其內置的用戶(hù)自定義模塊能夠扮演數據專(zhuān)家的角色，協(xié)助制定更明智的生產(chǎn)決策，提前解決可能出現的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題并保護過(guò)程完整性。例如，該模塊可以幫助操作員發(fā)現攪拌機等設備中可能影響產(chǎn)品質(zhì)量或導致停機的性能偏差。又如，在食品工業(yè)中，一般需要由工人讀取食品的濕度等數據來(lái)分析產(chǎn)線(xiàn)狀況。該模塊可用作虛擬傳感器，通過(guò)分析生產(chǎn)線(xiàn)上噴霧器、烘干機和燃燒器等設備的變量對測量值進(jìn)行虛擬預測，并在人機界面或儀表板上配置報警，通知可能存在的問(wèn)題。

自動(dòng)化和信息化技術(shù)是推動(dòng)世界發(fā)展，拓展人類(lèi)社會(huì )一切可能的重要催化劑。未來(lái)的PLC及其系統平臺，將幫助用戶(hù)構建更加智能、高效、安全、可擴展的工業(yè)控制系統，實(shí)現OT、IT、IIoT的融合。正如羅克韋爾自動(dòng)化的全新的品牌承諾，將人的想象力與機器智能相結合，通過(guò)工業(yè)智能和連接協(xié)作，營(yíng)造一個(gè)安全環(huán)保、節能高效的環(huán)境，助力各行業(yè)、各種規模的企業(yè)提升制造效率和靈活性，降低成本，節約能源。

摘自《自動(dòng)化博覽》2019年6月刊