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背景

汽車工業(yè)的快速發(fā)展和高速公路的迅速普及對(duì)輪胎的安全性、耐用性和舒適性都提出了更高的要求。要達(dá)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(shù)據(jù)、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數(shù)字化和智能化的方向快速發(fā)展。輪胎成型機(jī)作為輪胎制造的重要設(shè)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(shù)和生產(chǎn)效率等多方面指標(biāo)。此外，隨著輪胎行業(yè)人工成本的持續(xù)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(jī)械裝備制造企業(yè)創(chuàng)建于2009年，專注于汽車輪胎制造機(jī)械行業(yè)，在半鋼一次法成型機(jī)領(lǐng)域處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。為改變高端一次法輪胎成型機(jī)高度依賴進(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(jī)。新機(jī)型將設(shè)計(jì)得更加緊湊、高效且易于維護(hù)，以幫助輪胎制造商提高輪胎產(chǎn)品品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)降本增效。

挑戰(zhàn)

輪胎成型機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)，該企業(yè)希望自動(dòng)化控制解決方案供應(yīng)商可以從新機(jī)型的設(shè)計(jì)階段就深入?yún)⑴c其中。這要求自動(dòng)化供應(yīng)商具有很強(qiáng)的技術(shù)實(shí)力，并擁有全面可靠的自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的系統(tǒng)和產(chǎn)品。

為縮短開(kāi)發(fā)周期，加快產(chǎn)品上市，新機(jī)型的自動(dòng)化控制系統(tǒng)和產(chǎn)品需要高度集成，并具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，軟件易于編程、調(diào)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(yīng)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

基于客戶對(duì)系統(tǒng)的集成度以及成型機(jī)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(qū)動(dòng)系統(tǒng)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(tái)將邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制和驅(qū)動(dòng)控制等在同一軟件環(huán)境中實(shí)現(xiàn)。設(shè)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(xí)更加簡(jiǎn)單，大大縮短了設(shè)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(tǒng)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(dá)1000M的網(wǎng)絡(luò)通信能力，支持高達(dá)80個(gè)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。

·Kinetix5700高性能伺服驅(qū)動(dòng)器：共母線設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了安裝和接線；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(tái)上無(wú)縫連接。

·單電纜VPL電機(jī)：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(shè)的效率。

·PowerFlex525變頻器：模塊化設(shè)計(jì)和自動(dòng)設(shè)備組態(tài)減少了維護(hù)所需時(shí)間和人工。

·EntherNet/IP工業(yè)以太網(wǎng)：基于CIP的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)，便于系統(tǒng)集成。

·設(shè)備級(jí)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)（DLR）設(shè)計(jì)：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(fù)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(jī)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(jī)解決方案充分滿足了客戶易于編程、高度集成的要求，加速了產(chǎn)品上市，幫助客戶搶占市場(chǎng)先機(jī)。通過(guò)性能強(qiáng)大的控制器配合高精度的伺服驅(qū)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(jī)型僅在換料期間需要人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)了高度的自動(dòng)化和智能化操作，節(jié)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(tǒng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了智能的可維護(hù)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控輪胎成型機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)識(shí)別故障，減少非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間。企業(yè)可以利用工廠運(yùn)行中收集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)改進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，提高產(chǎn)量和收益，降低廢品和返工率。

該企業(yè)對(duì)羅克韋爾自動(dòng)化在新機(jī)型開(kāi)發(fā)過(guò)程中提供的技術(shù)支持十分滿意。羅克韋爾自動(dòng)化多控制策略的控制器、可擴(kuò)展的硬件平臺(tái)和統(tǒng)一的軟件編程平臺(tái)，幫助該企業(yè)縮短了輪胎成型機(jī)的開(kāi)發(fā)和調(diào)試時(shí)間，提高了設(shè)計(jì)效率。目前，該機(jī)型已經(jīng)將羅克韋爾自動(dòng)化的方案作為標(biāo)準(zhǔn)配置。

該機(jī)型的推出改變了高端一次法成型機(jī)依賴進(jìn)口的市場(chǎng)格局，對(duì)中國(guó)橡膠機(jī)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。

精彩觀點(diǎn)

PLC的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

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(shì)賦予PLC這個(gè)“老兵”新的使命。集成架構(gòu)Integrated Architecture是羅克韋爾自動(dòng)化的核心控制平臺(tái)，通過(guò)控制與信息的融合，提高機(jī)器性能，實(shí)現(xiàn)全廠最優(yōu)化及可持續(xù)生產(chǎn)。Logix控制引擎是集成架構(gòu)的核心，可適應(yīng)最嚴(yán)苛的應(yīng)用需求，提供強(qiáng)大的控制解決方案。2019年2月推出的CompactLogix 5480 是一款具備至強(qiáng)算力，融合了實(shí)時(shí)控制、數(shù)據(jù)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(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在機(jī)器層級(jí)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，有助于減少數(shù)據(jù)記錄的時(shí)間延遲。讓用戶在信息源頭實(shí)時(shí)查看，并可上傳發(fā)送到企業(yè)云端。

而在本地運(yùn)行Windows應(yīng)用程序的能力可以減少配置工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的單獨(dú)電腦，節(jié)省空間和成本。最重要的是Windows操作系統(tǒng)和Logix 控制引擎各自獨(dú)立運(yùn)行，無(wú)論操作系統(tǒng)發(fā)生任何中斷，均不會(huì)影響機(jī)器運(yùn)行和工廠生產(chǎn)，真可謂部署工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的一件利器。增強(qiáng)的安全性是新一代控制系統(tǒng)的必備技能。以CompactLogix 5480 為例，其具備多項(xiàng)“防身秘技”：數(shù)字簽名和固件加密，基于許可證的內(nèi)容保護(hù)，基于控制器的變更檢測(cè)和記錄，基于角色的程序和程序塊的訪問(wèn)控制，成為應(yīng)對(duì)工業(yè)安全威脅的“鋼鐵俠”。

未來(lái)控制系統(tǒng)的另一項(xiàng)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(jī)架內(nèi)，將數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)從云端前置到邊緣端，完美的將Logix 的實(shí)時(shí)控制，擴(kuò)展到對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)、挖掘處理、分析預(yù)測(cè)。借助人工智能技術(shù)，利用設(shè)備提供的數(shù)據(jù)檢測(cè)生產(chǎn)異常，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的故障，并及時(shí)提醒進(jìn)行必要的調(diào)查或干預(yù)，從而減少非計(jì)劃停機(jī)，改善生產(chǎn)流程。

FactoryTalk Analytics LogixAI模塊通過(guò)算法模型提高了預(yù)測(cè)性分析的易用性，其內(nèi)置的用戶自定義模塊能夠扮演數(shù)據(jù)專家的角色，協(xié)助制定更明智的生產(chǎn)決策，提前解決可能出現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題并保護(hù)過(guò)程完整性。例如，該模塊可以幫助操作員發(fā)現(xiàn)攪拌機(jī)等設(shè)備中可能影響產(chǎn)品質(zhì)量或?qū)е峦C(jī)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(shù)據(jù)來(lái)分析產(chǎn)線狀況。該模塊可用作虛擬傳感器，通過(guò)分析生產(chǎn)線上噴霧器、烘干機(jī)和燃燒器等設(shè)備的變量對(duì)測(cè)量值進(jìn)行虛擬預(yù)測(cè)，并在人機(jī)界面或儀表板上配置報(bào)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，拓展人類社會(huì)一切可能的重要催化劑。未來(lái)的PLC及其系統(tǒng)平臺(tái)，將幫助用戶構(gòu)建更加智能、高效、安全、可擴(kuò)展的工業(yè)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)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(jī)器智能相結(jié)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(jié)能高效的環(huán)境，助力各行業(yè)、各種規(guī)模的企業(yè)提升制造效率和靈活性，降低成本，節(jié)約能源。

摘自《自動(dòng)化博覽》2019年6月刊