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    1　引言

    現(xiàn)在，越來越多的生產(chǎn)步驟被集成到塑料加工機(jī)械中。對于集成物料搬運(yùn)和內(nèi)部物流任務(wù)而言，機(jī)器人是可行的解決方案。由于典型的塑料加工要求循環(huán)周期很快，因此人類和機(jī)器人之間的協(xié)作必須完全同步并無縫集成。貝加萊已經(jīng)將機(jī)器人技術(shù)無縫集成到自動化世界中，這樣可以確保機(jī)器制造商最大限度地提高開發(fā)過程中的效率。

    每年，歐盟加工約4500萬噸塑料，這相當(dāng)于約30%的鋼材消耗量。各種成型工藝被用來將塑料熔體或粉末加工成固體產(chǎn)品。其中一種方法是注塑成型，它是將塑料融化，注射入模具然后壓縮成型。即使高度復(fù)雜的部件也可以通過這種完全自動化的技術(shù)實現(xiàn)批量生產(chǎn)。

    塑料加工機(jī)械制造商在提高其設(shè)備生產(chǎn)率方面不遺余力。一種普遍的做法是將越來越多的功能打包到每一臺機(jī)器中，從而確保不間斷生產(chǎn)，最終形成一個全自動化的生產(chǎn)過程。

    2　機(jī)器人是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵

    機(jī)器人可以有效提高生產(chǎn)效率，所以，物料搬運(yùn)設(shè)備和機(jī)器人正在承擔(dān)越來越多的任務(wù)。

    將金屬嵌件固定在模具中待塑料包緊；

    應(yīng)用彈性體將硬質(zhì)塑料部件密封；

    將部件從模具中取出；

    將部件輸送至后續(xù)裝配或包裝站。

    由于典型的塑料加工要求循環(huán)周期很快，因此機(jī)器人必須與機(jī)器的其它部分之間實現(xiàn)完美協(xié)調(diào)，從而確保動作精確同步。開模時間極短，但足以嵌入待包緊的金屬件或取出成品件，因此機(jī)器人必須在一開模就能伸入模具。

    為了盡量減少循環(huán)周期，機(jī)器人動作與注射裝置動作必須完美協(xié)調(diào)。機(jī)器人與頂出裝置之間的握手通信允許在不放緩循環(huán)周期的情況下取出部件。

    3　集成解決方案節(jié)省時間和成本

    塑料加工機(jī)械實現(xiàn)同步生產(chǎn)要求快速的數(shù)據(jù)通信。貝加萊通過采用實時Ethernet POWERLINK協(xié)議連接所有外圍設(shè)備解決了這一問題。

圖1 同步過程依賴于快速的數(shù)據(jù)通信，貝加萊通過采用實時Ethernet POWERLINK協(xié)議連接所有外圍設(shè)備。

    為了以必要的速度協(xié)調(diào)動作，所涉及到的各個軸必須實現(xiàn)高度同步。傳統(tǒng)方案中，各個動作分別由PLC、CNC和機(jī)器人控制器控制，幾乎不適合處理集成傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和機(jī)器人的大量軸的情況。即使可以處理，各種硬件組件也會使該方案變得非常昂貴。

    處理這些需求最有效的方式是使用貝加萊的集成自動化解決方案。貝加萊方案覆蓋了整個加工鏈，可以對所有生產(chǎn)過程和動作進(jìn)行統(tǒng)一控制，HMI和安全技術(shù)亦包含在同一個項目中。

    同步過程依賴于快速的數(shù)據(jù)通信，貝加萊通過采用實時Ethernet POWERLINK協(xié)議連接所有外圍設(shè)備以及智能驅(qū)動設(shè)備。

    貝加萊的驅(qū)動組件可以輕松處理各種軸，即使在復(fù)雜的運(yùn)動系統(tǒng)中也能提供微秒級同步，從而無需使用單獨的機(jī)器人控制器，節(jié)省了相關(guān)硬件和培訓(xùn)成本。

    4　掌控復(fù)雜任務(wù)

    Automation Studio為機(jī)器自動化的各個方面提供了統(tǒng)一的軟件環(huán)境：從HMI和PLC技術(shù)到運(yùn)動控制、CNC和機(jī)器人技術(shù)。這使機(jī)器制造商可以根據(jù)需要處理加工、定位和可視化任務(wù)，并且毫不費力地保持它們之間的完全同步。即使是非常復(fù)雜的任務(wù)也可以在單個PLC上被快速執(zhí)行。Automation Studio是一款能夠滿足任意要求的集成自動化軟件。

圖2 貝加萊采用獨立于現(xiàn)場總線的openSAFETY協(xié)議用于安全功能如工具中心點安全限速（SLS@TCP）。

    openSAFETY允許用戶自由選擇最能滿足他們應(yīng)用需求的驅(qū)動技術(shù)。

    與此同時，貝加萊的開發(fā)環(huán)境可以使整個開發(fā)過程受益。機(jī)器軟件可以被劃分開來由多個團(tuán)隊并行開發(fā)。一個整體復(fù)雜的程序可以被劃分成數(shù)個模塊，例如一個模塊代表主設(shè)備，而另一個模塊代表取走成品件的機(jī)器人。工程團(tuán)隊并行工作可以大幅減少開發(fā)時間，使塑料加工機(jī)械制造商緊隨日益多樣化和定制化的行業(yè)發(fā)展趨勢。

    硬件在環(huán)仿真允許開發(fā)者在無需制造樣機(jī)的情況下就機(jī)器性能對代碼效果進(jìn)行測試。即使將第三方供應(yīng)商的可選機(jī)器組件連接至整個系統(tǒng)，包括相應(yīng)軟件，也就像把打印機(jī)連至商用PC一樣簡單。

    貝加萊軟件開發(fā)環(huán)境中的語言解釋器可以使機(jī)器制造商更輕松地將機(jī)器人集成到他們的機(jī)器設(shè)計中。這使現(xiàn)有程序，例如來自較早實施的帶專用控制器的機(jī)器人系統(tǒng)，可以被重復(fù)使用。機(jī)器軟件開發(fā)人員可以使用結(jié)構(gòu)化文本對機(jī)器人應(yīng)用進(jìn)行編程。

    5　經(jīng)TüV認(rèn)證的工具中心點安全

    Automation Studio可以為高效而可靠的安全控制程序開發(fā)提供一系列參數(shù)和功能塊，包括經(jīng)TüV認(rèn)證SafeROBOTICS模塊，它可以被用來監(jiān)控機(jī)器人運(yùn)動系統(tǒng)中的工具中心點安全限速（SLS@TCP）功能。

    貝加萊集成S a f eMC運(yùn)動控制方案的伺服技術(shù)可以在接收安全數(shù)據(jù)的同時直接在驅(qū)動器中執(zhí)行安全功能。

    ACOPOSmulti伺服驅(qū)動器的錯誤檢測和響應(yīng)時間為7毫秒，約是繼電器安全電路的十分之一。這樣就使停車距離縮短了100倍，因此單單減少機(jī)器占地面積就是一項顯著的優(yōu)勢。

    6　支持所需語言

    貝加萊軟件開發(fā)環(huán)境中的語言解釋器可以使機(jī)器制造商更輕松地將機(jī)器人集成到他們的機(jī)器設(shè)計中。這使現(xiàn)有程序，例如來自較早實施的帶專用控制器的機(jī)器人系統(tǒng)，可以被重復(fù)使用。機(jī)器軟件開發(fā)人員可以使用結(jié)構(gòu)化文本對機(jī)器人應(yīng)用進(jìn)行編程。

    憑借豐富的機(jī)器人動作及整個機(jī)器配置選項，例如通過修改機(jī)器人加速度和運(yùn)動曲線，塑料加工機(jī)械制造商能夠為其客戶提供全新的工具直接處理他們的生產(chǎn)流程。這樣可以為優(yōu)化能效和速度或適應(yīng)各種機(jī)械手配置操作模式，無需編程。

    摘自《自動化博覽》2015年9月刊