贝加莱 PCC在包装及印刷设备上的应用

随着包装和印刷业的迅猛发展，对包装及印刷产品的品质和规模的要求也越来越高，使得包装和印刷工业的设备日渐趋向自动化。无论是大幅度降低成本，或是增加产量，建立灵活、快捷、完善的开发、生产和销售体系是企业面临的直接挑战。而拥有一个运动定位控制、自动过程控制、在线和离线的故障检测、以及灵活便利的网络通讯等功能的开放式控制系统的设备，无论对包装和印刷企业或是设备供应商来说都是非常重要的。因为只要稍稍提高一下设备的自动化程度便可大大提高产品的品质和产量。 由于有经验的熟练工人的匮乏和生产需求的增加，使得人们对具有完善自动化性能的包装或印刷设备寄予厚望，希望它们功能强大、操作简便和控制灵活。用多控制系统取代以往的单轴控制系统以提高生产的灵活性便是一个典型的例证，但仅仅这些还是不能令人满意的。不同的设备有不同的控制要求，这就需要控制系统能够灵活完成多种不同的控制要求和过程。例如：铝塑包装生产线需要具有温度控制、定位切割、检测、废品排除、顺序控制、步进电机调整、变频调速、伺服电机调速以及电子凸轮控制等功能。多色印刷机则需要多台伺服电机、步进电机和变频调速同时并相互协调控制。有的则需要包装和印刷在一条生产线上同时完成，例如：二次成型PE塑胶软管包装生产线就需要押出、切管、接头、多色印刷、上光、干燥、烫金和封尾等多道工序连续控制。每个部分即可做单机，多台单机通过灵活 的网络连接即可组成一条全自动生产线。所有这些便是全自动包装或印刷生产线所应具备的功能。 图1 B&R PCC2005及人机界面 为了完善包装和印刷机器的自动化功能，各生产厂家的电气技术人员做了大量工作，但都因控制系统的局限性而无法真正完善。大部分的设备厂家所能做的只能是温控表（或压力表等） + PLC（逻辑控制器） + 运动控制器（电位计或继电器控制等） + 其他检测设备等，相互之间无法达到协调运行，只能靠操作者人为调整。由于人为因素比较大，所以产品质量无法达到稳定，而且产量难以提高。这个问题直到90年代初奥地利贝加莱（B&R）公司的PCC（可编程计算机控制器）在包装和印刷机器上的逐渐应用才得以解决。 贝加莱PCC的控制特点在于不但能够进行敏捷而精确的定位、温度控制和压力控制，同时还具有快速准确的横切，灵活便捷的网络通讯以及电子凸轮、电子齿轮等功能。所有这些功能都是通过软件调用一些功能函数并控制相应的定位模块和温度控制等专用模块来实现的。 众所周知，传统的可编程逻辑控制器-PLC的主要功能是逻辑控制（开关量控制），它虽然也有定位模块和过程模块，但它是作为附加模块附加到PLC上的，在硬件上与PLC之间存在接口，在软件上又无法在PLC程序中统一编程控制。而PLC的操作系统循环周期是无法限定的，它的循环周期跟程序长短有关。所以，用,PLC来控制包装机器上的快速和精确的传动定位特别像横切、飞剪、电子凸轮、电子齿轮以及纠偏等功能和精确的过程控制（温度、压力等PID调节）就有点力不从心了。 例如，在铝塑包装生产线中就可分为铝塑包装机和装盒机两个单机，在运用了贝加莱PCC作为控制系统后，铝塑包装机的温控、压膜、分粒、检测、调速、定长及剪切便由PCC统一进行全自动控制，并可在一个图文操作界面中进行操作、参数设定和故障诊断。同样，装盒机的步进电机调整装盒数量、速度调整、电子凸轮控制及顺序控制等也都是由贝加莱PCC来完成的。并同样配有一个图文操作界面。它们不但可以单机进行自动运行，也可以通过一条通讯电缆联机实现全自动运行。它的速度已经远远超过传统可编程逻辑控制器-PLC 所能达到的运行速度。这完全依赖于它拥有具备分时多任务能力及工业计算机计算功能的贝加莱PCC控制系统。 图2 Uhlmann公司的铝塑包装机 贝加莱可编程计算机控制器（PCC）是一种面向过程控制、运动控制和网络控制的专用控制系统，是集标准PLC，数控系统和工业控制计算机的性能特点于一体的智能控制器。 它不仅可以用梯形图（LAD） 和指令表（STL）编程，还提供了结构化高级语言PL2000（类似C语言），从而提供了强大的数据运算和处理能力。它的硬件和软件都是模块化的，可以根据设计者的控制需要组合成具有厂家应用特点的专用控制系统，并具有灵活自由的联网和扩展能力。 它所有的模块（包括运动模块、温控模块等智能模块）与PCC通过一个系统总线进行连接通讯，中间没有接口，并且还具有分时多任务操作系统，程序循环周期可以设定，最短可以设到1ms。 但作为运动控制模块本身就是一个智能模块（模块内部有自己的CPU），闭环回路本身调节过程是由智能模块自己完成的，用户只需要通过调用相应的功能函数来控制运动定位过程。而过程控制的PID 调节也可以达到50us 一个回路。 图3 B&R PCC在印刷机上的应用 贝加莱还拥有各种型号和档次的人机界面和IPC可以根据用户的需要选择，它的画面和按键都可以根据用户的需要随意定义，使得控制系统的操作方式和控制方式都能很好地体现厂家的风格和技术特点。 总之，贝加莱公司愿意同国内所有的包装和印刷设备厂家一道开发出令用户满意的设备，即能够对产品的更迭、尺寸或色数和变化、形状的变化以及生产周期的缩短作出即时反应的设备。