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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）專業從事注塑機的開發和建造。這些解決方案主要用于汽車行業，以及家用電器和 PC 行業。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，為所連接的生產設施提供所需的一切。除了提高重復性和生產靈活性之外，MHIPT 還考慮簡化狀態監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人員

注塑機實質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。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勢

MEIII 是MHIPT最新開發的一款中型注塑機，鎖模力范圍為 550 到 850 噸。大多數的注塑機配備的都是液壓驅動器，而 MEIII 中驅動控制則是通過伺服電機實現。“這樣可以提高生產效率，同時降低功耗。”MHIPT 工程部總監兼首席執行官 Takashi Mizuno 說道。“在自動化技術方面，MHIPT 已經改變了其之前使用的 MEIII 機器系列的開發方案。我們現在在整個產品系列中都采用了基于 PC 的控制系統。之前，我們完全靠自己開發了我們的控制器；而使用 PC 控制系統讓我們能夠將我們的精力全部集中在軟件開發上。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 工程部經理），Toshimitsu Kawano（倍福日本分公司經理）和 Takashi Mizuno（MHIPT 工程部總監和首先執行官）。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 自主開發的 DD （直驅）電機。這些電機不需要減速機，因為它們能夠用低轉速產生很大的力；這提供了動態注射驅動的優勢，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電機之間的機械連接系統。“伺服電動控制系統的速度、可靠性和精度直接決定了產品的質量。”Takashi Mizuno 強調道。

開放式控制技術：獨立于供應商特定的標準和規范

MHIPT 工程部門設計總監兼 MEIII 開發項目主管 Takashi Takiiad 解釋說道：“控制架構開放性的最大優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范。基于 PC 的控制系統是一套極為高效的開放式控制系統，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。”

機器開發中的高效率

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 種可選的規格來使用不同的工具或模具，以實現待生產的塑料工件的幾何形狀。“這大概是傳統控制系統選項數量的三倍。以前需要花費額外成本才能提供的規格現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定。通過將 EtherCAT 和 TwinCAT 分別用作通用的通訊系統和通用的軟件平臺，可以實現統一的數據流，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 多個數據點，以實現注塑應用的多樣性和靈活性。MHIPT 使用 Oracle 數據庫關鍵軟件設計配置。“所需的數據庫的緊密連接無法通過傳統控制系統供應商提供的工具。”Takashi Takii 闡釋道。“對我們來說，TwinCAT 的無縫連接是實現全自動或半自動軟件配置邁出的巨大一步。另外，在線調試工具、示波軟件和其它開發工具提供了有價值的功能。”

開放式控制架構幫助實現新的業務模型

Takashi Takii 也看到了基于 PC 的控制架構能夠帶來的潛在業務優勢。“大型注塑機是小批量及大批量生產的典型例子，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。傳統的控制技術往往會限制我們，而 MEIII 使用的控制器能夠實現高效和靈活的軟件開發。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，軟件設計已經提升了客戶對我們的滿意度。質量、成本和時間的魔術三角已經取得了飛躍發展。”

MEIII 的注射裝置。同步控制兩臺直驅電機可以實現高精度注射工藝

為工業 4.0 做好準備

Takashi Takii 也看到開放式控制架構在制造業當前趨勢方面的優勢。“通過 EtherCAT 和 TwinCAT 實現的開放、靈活控制的數據流并不僅僅局限于各臺注塑機，而且還實現了整個工廠的數據流的模塊化和均勻性。這樣，我們可以為德國的工業 4.0 和美國的工業物聯網（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據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、保存和分析大數據量的位子上，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如何能夠標準化和比較在不同生產環境中采集到的數據。”Takashi Takii 在概述未來戰略的時候總結道。