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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化和智能化的制造裝備，以降低人工成本。

某機械裝備制造企業(yè)創(chuàng)建于2009年，專注于汽車輪胎制造機械行業(yè)，在半鋼一次法成型機領(lǐng)域處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。為改變高端一次法輪胎成型機高度依賴進(jìn)口的市場格局，該企業(yè)希望開發(fā)一款新型智能化半鋼子午胎一次法成型機。新機型將設(shè)計得更加緊湊、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)，實現(xiàn)降本增效。

挑戰(zhàn)

輪胎成型機是輪胎生產(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)、滾壓成型以及機械臂6個部分組成。

為了打造出真正的智能化輪胎成型機，該企業(yè)希望自動化控制解決方案供應(yīng)商可以從新機型的設(shè)計階段就深入?yún)⑴c其中。這要求自動化供應(yīng)商具有很強的技術(shù)實力，并擁有全面可靠的自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的系統(tǒng)和產(chǎn)品。

為縮短開發(fā)周期，加快產(chǎn)品上市，新機型的自動化控制系統(tǒng)和產(chǎn)品需要高度集成，并具有很強的擴展性，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的產(chǎn)品，自動化供應(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。

解決方案

基于客戶對系統(tǒng)的集成度以及成型機出胎速度的高要求，羅克韋爾自動化為該企業(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編程平臺將邏輯控制、運動控制和驅(qū)動控制等在同一軟件環(huán)境中實現(xiàn)。設(shè)備開發(fā)人員不再需要掌握多個編程軟件環(huán)境，學(xué)習(xí)更加簡單，大大縮短了設(shè)備的開發(fā)時間。通過采用高效未經(jīng)修改的EtherNet/IP工業(yè)以太網(wǎng)，整個系統(tǒng)的集成也變得非常簡單。在該方案中羅克韋爾自動化所提供的產(chǎn)品具備如下特點：

·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個以太網(wǎng)節(jié)點。

·Kinetix5700高性能伺服驅(qū)動器：共母線設(shè)計簡化了安裝和接線；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平臺上無縫連接。

·單電纜VPL電機：動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)計和自動設(shè)備組態(tài)減少了維護(hù)所需時間和人工。

·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)備級以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)（DLR）設(shè)計：DLR提高了網(wǎng)絡(luò)的可用性和可靠性，支持網(wǎng)絡(luò)單故障點快速恢復(fù)及故障點診斷。

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如期投入市場，并顯示出了高超的“身手”。

羅克韋爾自動化提供的全以太網(wǎng)輪胎成型機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，幫助客戶搶占市場先機。通過性能強大的控制器配合高精度的伺服驅(qū)動器，輪胎生產(chǎn)的精度和速度大大提高，單胎生產(chǎn)時間從60秒縮短到40秒，生產(chǎn)效率提高了30%左右。新機型僅在換料期間需要人工干預(yù)，實現(xiàn)了高度的自動化和智能化操作，節(jié)約了人工成本。

羅克韋爾自動化采用未經(jīng)修改的EtherNet/IP工業(yè)網(wǎng)絡(luò)將整個控制系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)了智能的可維護(hù)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)可以實時監(jiān)控輪胎成型機的運行狀態(tài)，實時識別故障，減少非計劃停機時間。企業(yè)可以利用工廠運行中收集到的實時數(shù)據(jù)改進(jìn)系統(tǒng)的運行效率，提高產(chǎn)量和收益，降低廢品和返工率。

該企業(yè)對羅克韋爾自動化在新機型開發(fā)過程中提供的技術(shù)支持十分滿意。羅克韋爾自動化多控制策略的控制器、可擴展的硬件平臺和統(tǒng)一的軟件編程平臺，幫助該企業(yè)縮短了輪胎成型機的開發(fā)和調(diào)試時間，提高了設(shè)計效率。目前，該機型已經(jīng)將羅克韋爾自動化的方案作為標(biāo)準(zhǔn)配置。

該機型的推出改變了高端一次法成型機依賴進(jìn)口的市場格局，對中國橡膠機械高端裝備業(yè)的發(fā)展具有里程碑式的意義。未來，羅克韋爾自動化愿支持更多輪胎裝備制造企業(yè)，開發(fā)高效、智能、安全、環(huán)保的高端裝備，共同開啟輪胎裝備的智能新時代。

精彩觀點

PLC的未來發(fā)展趨勢

羅克韋爾自動化自動化及控制軟件事業(yè)部總經(jīng)理梁琦

智能制造的趨勢賦予PLC這個“老兵”新的使命。集成架構(gòu)Integrated Architecture是羅克韋爾自動化的核心控制平臺，通過控制與信息的融合，提高機器性能，實現(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，提供強大的控制解決方案。2019年2月推出的CompactLogix 5480 是一款具備至強算力，融合了實時控制、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)，實現(xiàn)在機器層級采集實時數(shù)據(jù)，有助于減少數(shù)據(jù)記錄的時間延遲。讓用戶在信息源頭實時查看，并可上傳發(fā)送到企業(yè)云端。

而在本地運行Windows應(yīng)用程序的能力可以減少配置工業(yè)現(xiàn)場的單獨電腦，節(jié)省空間和成本。最重要的是Windows操作系統(tǒng)和Logix 控制引擎各自獨立運行，無論操作系統(tǒng)發(fā)生任何中斷，均不會影響機器運行和工廠生產(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“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和記錄，基于角色的程序和程序塊的訪問控制，成為應(yīng)對工業(yè)安全威脅的“鋼鐵俠”。

未來控制系統(tǒng)的另一項新技能來自人工智能（AI）。羅克韋爾自動化全新推出了FactoryTalk Analytics LogixAI 模塊，可直接安裝在PLC控制機架內(nèi)，將數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習(xí)從云端前置到邊緣端，完美的將Logix 的實時控制，擴展到對運行數(shù)據(jù)的采集存儲、挖掘處理、分析預(yù)測。借助人工智能技術(shù)，利用設(shè)備提供的數(shù)據(jù)檢測生產(chǎn)異常，預(yù)測可能出現(xiàn)的故障，并及時提醒進(jìn)行必要的調(diào)查或干預(yù)，從而減少非計劃停機，改善生產(chǎn)流程。

FactoryTalk Analytics LogixAI模塊通過算法模型提高了預(yù)測性分析的易用性，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)量問題并保護(hù)過程完整性。例如，該模塊可以幫助操作員發(fā)現(xiàn)攪拌機等設(shè)備中可能影響產(chǎn)品質(zhì)量或?qū)е峦C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)來分析產(chǎn)線狀況。該模塊可用作虛擬傳感器，通過分析生產(chǎn)線上噴霧器、烘干機和燃燒器等設(shè)備的變量對測量值進(jìn)行虛擬預(yù)測，并在人機界面或儀表板上配置報警，通知可能存在的問題。

自動化和信息化技術(shù)是推動世界發(fā)展，拓展人類社會一切可能的重要催化劑。未來的PLC及其系統(tǒng)平臺，將幫助用戶構(gòu)建更加智能、高效、安全、可擴展的工業(yè)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)OT、IT、IIoT的融合。正如羅克韋爾自動化的全新的品牌承諾，將人的想象力與機器智能相結(jié)合，通過工業(yè)智能和連接協(xié)作，營造一個安全環(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《自動化博覽》2019年6月刊