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注塑機制造商三菱利用開放式控制架構

日本的三菱重工塑料技術公司（MHIPT）專業(yè)從事注塑機的開發(fā)和建造。這些解決方案主要用于汽車行業(yè)，以及家用電器和 PC 行業(yè)。公司為其最新的 MEIII 機器系列選擇了倍福基于 PC 的控制技術，認為控制結構的開放性具有前瞻性，為所連接的生產(chǎn)設施提供所需的一切。除了提高重復性和生產(chǎn)靈活性之外，MHIPT 還考慮簡化狀態(tài)監(jiān)測功能的集成以及實施預測性維護，這將是向前邁出的重要一步。

新型 MEIII 注塑機系列及其開發(fā)人員

注塑機實質(zhì)上結合了一套注射裝置和一套鎖模裝置。注射裝置加熱和塑化物料，然后通過高壓噴嘴將物料注射到模具中。鎖模裝置打開和關閉模具，并使得模具在注射過程中保持鎖止狀態(tài)。鎖模力的大小是衡量機器大小及機械功率的一項指標。MHIPT擁有涵蓋鎖模力從350 到 3500 噸的機器。

開放式自動化平臺帶來競爭優(yōu)勢

MEIII 是MHIPT最新開發(fā)的一款中型注塑機，鎖模力范圍為 550 到 850 噸。大多數(shù)的注塑機配備的都是液壓驅(qū)動器，而 MEIII 中驅(qū)動控制則是通過伺服電機實現(xiàn)。“這樣可以提高生產(chǎn)效率，同時降低功耗。”MHIPT 工程部總監(jiān)兼首席執(zhí)行官 Takashi Mizuno 說道。“在自動化技術方面，MHIPT 已經(jīng)改變了其之前使用的 MEIII 機器系列的開發(fā)方案。我們現(xiàn)在在整個產(chǎn)品系列中都采用了基于 PC 的控制系統(tǒng)。之前，我們完全靠自己開發(fā)了我們的控制器；而使用 PC 控制系統(tǒng)讓我們能夠?qū)⑽覀兊木θ考性谲浖_發(fā)上。我們的目標是將我們公司在注塑機方面積累的所有專業(yè)知識整合到注塑工藝軟件中，讓我們能夠在激烈的競爭中脫穎而出。”

參與 MEIII 開發(fā)工作的 MHIPT 和倍福公司的員工。前排，從左到右：Takashi Takii（MHIPT 工程部經(jīng)理），Toshimitsu Kawano（倍福日本分公司經(jīng)理）和 Takashi Mizuno（MHIPT 工程部總監(jiān)和首先執(zhí)行官）。后排，從左到右：Tomohiro Umeda (MHIPT 工程部副主管），Osamu Aoishi（倍福日本分公司），Masanori Obata（倍福日本分公司），Tsutomu Ayusawa（MHIPT 工程部主管）和 Yasuhiro Kai （MHIPT 工程部）

跟之前的 MEII 系列一樣，MEIII 系列配備了 MHIPT 自主開發(fā)的 DD （直驅(qū)）電機。這些電機不需要減速機，因為它們能夠用低轉(zhuǎn)速產(chǎn)生很大的力；這提供了動態(tài)注射驅(qū)動的優(yōu)勢，使得維護更容易，因為無需使用滑輪、輸送帶及其它消耗材料。MEIII 系列的設計特點是它用高精度的軟件同步取代了兩個直驅(qū)電機之間的機械連接系統(tǒng)。“伺服電動控制系統(tǒng)的速度、可靠性和精度直接決定了產(chǎn)品的質(zhì)量。”Takashi Mizuno 強調(diào)道。

開放式控制技術：獨立于供應商特定的標準和規(guī)范

MHIPT 工程部門設計總監(jiān)兼 MEIII 開發(fā)項目主管 Takashi Takiiad 解釋說道：“控制架構開放性的最大優(yōu)勢是我們及我們的客戶能夠獨立于供應商特定的標準或規(guī)范。基于 PC 的控制系統(tǒng)是一套極為高效的開放式控制系統(tǒng)，而同時具有很高的靈活性和通用性，為我們提供了所需的可靠性和品質(zhì)。”

機器開發(fā)中的高效率

由于 PC 控制平臺具備高靈活性和可擴展性，MHIPT 能夠為其客戶提供約 200 種可選的規(guī)格來使用不同的工具或模具，以實現(xiàn)待生產(chǎn)的塑料工件的幾何形狀。“這大概是傳統(tǒng)控制系統(tǒng)選項數(shù)量的三倍。以前需要花費額外成本才能提供的規(guī)格現(xiàn)在可以以標準價格和交付時間提供給我們的客戶。此外，開放式標準的使用為我們提供足夠的靈活性，滿足我們的客戶在傳感器和伺服電機方面的規(guī)定。通過將 EtherCAT 和 TwinCAT 分別用作通用的通訊系統(tǒng)和通用的軟件平臺，可以實現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)流，從而大大提高了機器操作的重復性。”Takashi Takii 解釋說。

MEIII 控制器采用的是一臺倍福的 CP6216 面板型 PC

“總之，通過使用 PC 平臺大大提高了機器工程效率。”Takashi Takii 說道。“通過 EtherCAT 實現(xiàn)通訊的分布式 I/O 站的使用簡化了控制柜的模塊化設計，從而不僅提高了靈活性方面的優(yōu)勢 — 例如可以臨時進行修改 — 而且縮短了機器的制造、拆卸、運輸及安裝時間。PC 控制平臺的高度可擴展性最終使得使用一臺基于 PC 的中央控制系統(tǒng)控制大小及應用領域各不相同的多臺注塑機。”

MHIPT 機器軟件需要管理 30,000 多個數(shù)據(jù)點，以實現(xiàn)注塑應用的多樣性和靈活性。MHIPT 使用 Oracle 數(shù)據(jù)庫關鍵軟件設計配置。“所需的數(shù)據(jù)庫的緊密連接無法通過傳統(tǒng)控制系統(tǒng)供應商提供的工具。”Takashi Takii 闡釋道。“對我們來說，TwinCAT 的無縫連接是實現(xiàn)全自動或半自動軟件配置邁出的巨大一步。另外，在線調(diào)試工具、示波軟件和其它開發(fā)工具提供了有價值的功能。”

開放式控制架構幫助實現(xiàn)新的業(yè)務模型

Takashi Takii 也看到了基于 PC 的控制架構能夠帶來的潛在業(yè)務優(yōu)勢。“大型注塑機是小批量及大批量生產(chǎn)的典型例子，幾乎相當于特種機器制造。我們的理想方案是滿足客戶的每一個要求。傳統(tǒng)的控制技術往往會限制我們，而 MEIII 使用的控制器能夠?qū)崿F(xiàn)高效和靈活的軟件開發(fā)。注塑工藝的不同選項可以使用軟件自動生成，無需編程。我可以自信地說，軟件設計已經(jīng)提升了客戶對我們的滿意度。質(zhì)量、成本和時間的魔術三角已經(jīng)取得了飛躍發(fā)展。”

MEIII 的注射裝置。同步控制兩臺直驅(qū)電機可以實現(xiàn)高精度注射工藝

為工業(yè) 4.0 做好準備

Takashi Takii 也看到開放式控制架構在制造業(yè)當前趨勢方面的優(yōu)勢。“通過 EtherCAT 和 TwinCAT 實現(xiàn)的開放、靈活控制的數(shù)據(jù)流并不僅僅局限于各臺注塑機，而且還實現(xiàn)了整個工廠的數(shù)據(jù)流的模塊化和均勻性。這樣，我們可以為德國的工業(yè) 4.0 和美國的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）設定的技術目標提供高度響應的支持。我認為這將是利用大數(shù)據(jù)來延長平均無故障時間間隔（MTBF）和縮短平均維修時間（MTTR）。我們必須將我們自己放在能夠采集、保存和分析大數(shù)據(jù)量的位子上，以便確定我們的機器隨著時間的推移是如何變化的，如何使用它們以及我們?nèi)绾文軌驑藴驶捅容^在不同生產(chǎn)環(huán)境中采集到的數(shù)據(jù)。”Takashi Takii 在概述未來戰(zhàn)略的時候總結道。