有些企業(yè)經(jīng)常會(huì)被稱(chēng)為“行業(yè)專(zhuān)家”—究竟什么證明一個(gè)公司是真正意義的行業(yè)專(zhuān)家呢？關(guān)鍵在于以下幾個(gè)方面：
● 企業(yè)的產(chǎn)品與技術(shù)是否被行業(yè)里頂級(jí)用戶所長(zhǎng)期采用？
● 是否有針對(duì)行業(yè)的特殊硬件設(shè)計(jì)？
● 企業(yè)是否有行業(yè)工藝Know-How軟件的積累？
● 您的企業(yè)是這個(gè)行業(yè)“朋友圈”的？
以塑料工業(yè)行業(yè)為例，這是一個(gè)有著悠久歷史的領(lǐng)域，它的產(chǎn)品涵蓋我們每天生活的方方面面。貝加萊是稱(chēng)為塑機(jī)控制解決方案專(zhuān)家，如何體現(xiàn)這一個(gè)角色定位呢？
貝加萊-塑料工業(yè)悠久的歷史
在80年代，貝加萊即開(kāi)發(fā)了PLC，采用分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，并支持BASIC高級(jí)語(yǔ)言編程。在當(dāng)年P(guān)LC主要還在邏輯任務(wù)的年代，這非常領(lǐng)先的設(shè)計(jì)。90年代的藍(lán)色系列還支持C高級(jí)語(yǔ)言編程，其實(shí)就與早期從事塑料機(jī)械這些行業(yè)相關(guān)，包括注塑、擠出、吹膜、流延膜等工藝控制相關(guān)。
塑料粒子經(jīng)過(guò)稱(chēng)重進(jìn)入螺桿擠出單元，并經(jīng)過(guò)加熱熔膠過(guò)程，形成流體，并經(jīng)過(guò)射膠進(jìn)入模腔中，進(jìn)行塑化、保壓、冷卻過(guò)程，再開(kāi)模出來(lái)成品。這里包括了在射膠/熔膠過(guò)程中的多溫區(qū)控制，以及模具內(nèi)的模溫的控制，塑化、保壓、冷卻過(guò)程中的溫度和壓力控制，以及液壓系統(tǒng)的流量和壓力控制等。同樣，擠出、吹瓶等成型過(guò)程也均是如此，這使得塑料機(jī)械它有幾個(gè)特別的需求：
1 高級(jí)算法設(shè)計(jì)需求：
在不同材料、不同制成品厚度、結(jié)構(gòu)等變化情況下，需要為整個(gè)工藝過(guò)程進(jìn)行溫度控制的算法設(shè)計(jì)，以及整體的建模—以應(yīng)對(duì)材料與工藝的變化。而這個(gè)復(fù)雜溫度控制模型的設(shè)計(jì)運(yùn)行，以及在壓力閉環(huán)與切換的算法設(shè)計(jì)，就不是當(dāng)時(shí)普通專(zhuān)注“Logic”控制的控制器所能勝任的，圖1是貝加萊為注塑機(jī)提供的控制系統(tǒng)，它完全滿足塑料工業(yè)對(duì)于復(fù)雜算法設(shè)計(jì)的特殊需求。
圖1-全電動(dòng)注塑機(jī)及控制系統(tǒng)架構(gòu)
2 高速響應(yīng)需求：
不同于在流程工業(yè)的溫度控制的響應(yīng)，整個(gè)注塑、擠出成型過(guò)程實(shí)際上時(shí)間比較短。例如注塑的過(guò)程包含機(jī)械的合模、射膠進(jìn)入模腔、塑化、保壓、冷卻、開(kāi)模—整個(gè)過(guò)程的時(shí)間也非常短，僅數(shù)秒鐘。而這里，又是要完成多個(gè)溫度PID調(diào)節(jié)，而溫度控制又是一個(gè)大延遲系統(tǒng)，這就對(duì)算法的響應(yīng)能力提出了較高的要求。比如需要增加前饋、輸入端的卡爾曼濾波降低過(guò)度的調(diào)節(jié)。
3 經(jīng)濟(jì)性需求：
塑料工業(yè)很多時(shí)候要面向的是大眾消費(fèi)品市場(chǎng)，因此，它不斷面臨消費(fèi)市場(chǎng)的成本壓力。這就使得首先，單位時(shí)間的產(chǎn)能需求，即，生產(chǎn)效率要求，另一方面需要在材料的節(jié)省、能源的消耗上更多的監(jiān)測(cè)與改善。加工企業(yè)才能確保盈利。
因此，貝加萊在塑機(jī)行業(yè)有非常悠久的歷史，使得貝加萊了解塑機(jī)用戶的需求，以及為行業(yè)開(kāi)發(fā)特殊的軟硬件解決方案。
贏得全球塑機(jī)廠商信任
圖2-貝加萊被行業(yè)頂級(jí)用戶所信任
因此，在80年代開(kāi)始，直到今天，貝加萊都一直活躍在塑料機(jī)械的最領(lǐng)先的制造商這里。在1996年進(jìn)入中國(guó)后，也很快被塑鋼門(mén)窗、注塑機(jī)、擠出機(jī)領(lǐng)域的客戶所認(rèn)同，在1998年即開(kāi)啟了注塑機(jī)領(lǐng)域的本土企業(yè)的合作。
我們?yōu)樾袠I(yè)開(kāi)發(fā)專(zhuān)用控制器
1 專(zhuān)用的控制器-SmartMOLD 9
早期，貝加萊采用PCC可編程計(jì)算機(jī)控制器的算法設(shè)計(jì)能力，為用戶提供行業(yè)工藝集成的能力。并且，在很多的用戶那里，還提供定制化的HMI設(shè)計(jì)，這是因?yàn)樗芰闲袠I(yè)有很多操作按鍵的需求，以及專(zhuān)業(yè)的塑料機(jī)械制造商，他們會(huì)有自己針對(duì)不同用戶行業(yè)（如電子、制藥、汽車(chē)、建筑等）的操作習(xí)慣而設(shè)計(jì)的布局，貝加萊因?yàn)榭梢蕴峁〩MI定制，也為塑料工業(yè)的大廠所青睞。在2008年左右，貝加萊即結(jié)合本地用戶需求開(kāi)發(fā)了SmartMold 88系列的控制器，它將I/O板和HMI操作集成，并內(nèi)嵌了注塑機(jī)所需的各種工藝、操作功能。
在2016年開(kāi)始，貝加萊繼續(xù)升級(jí)SmartMold 88到SmartMold 9-它將結(jié)合了更為領(lǐng)先的Web技術(shù)架構(gòu)，使得其可以針對(duì)不同規(guī)格尺寸的HMI，并采用更為直觀的設(shè)計(jì)，讓操作變得更為簡(jiǎn)單。其程序架構(gòu)支撐多種機(jī)型如油壓、電液、全電、立式等多種機(jī)型。
圖2-貝加萊SmartMOLD 9注塑機(jī)控制器
SmartMOLD 9在嵌入行業(yè)工藝同時(shí)，還保持了“開(kāi)放性”—能夠?yàn)橛脩羧匀槐３衷凇皞€(gè)性化”的設(shè)計(jì)方面的便利。以達(dá)到在不同的行業(yè)的差異化—但是，這些都基于已有的框架，用戶僅通過(guò)配置即可實(shí)現(xiàn)。
2 壁厚控制器
在中空吹瓶中，壁厚是一個(gè)非常關(guān)鍵的技術(shù)-由于塑料材料的自重，使得整個(gè)吹瓶過(guò)程中的厚度比較難以均勻。
壁厚控制主要是在橫向和縱向提供圖形算法的設(shè)計(jì)。貝加萊通過(guò)貝塞爾或樣條差值方式，提供在整個(gè)瓶胚上的壁厚算法。
壁厚對(duì)于閥的控制，包括比例換向閥、伺服閥等多種場(chǎng)景都有著非常高的算法設(shè)計(jì)。其PID控制過(guò)程需要較好的線性化處理，以達(dá)到平滑而又快速的響應(yīng)。
圖3-壁厚控制畫(huà)面
除此之外，在液壓控制、伺服泵等，均有硬件支撐的解決方案。
是否了解行業(yè)用戶需求
要證明你是個(gè)行業(yè)專(zhuān)家，你得特別了解行業(yè)的需求。并且，特別要注意，你在這里將扮演的角色是“自動(dòng)化顧問(wèn)”，即，利用你在控制領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗(yàn)，以及工程能力，與您的伙伴，注塑機(jī)、擠出、軟包印刷的用戶，他們精通機(jī)械、材料與工藝。服務(wù)于“生產(chǎn)企業(yè)”或稱(chēng)為“終端用戶”。即，在這個(gè)合作中，大家的共同目標(biāo)，就是要為用戶，因此，必須是“用戶視角”的聯(lián)合創(chuàng)新。自動(dòng)化企業(yè)，將作為機(jī)械制造商的顧問(wèn)專(zhuān)家，來(lái)一起參與機(jī)電工程開(kāi)發(fā)，來(lái)解決產(chǎn)業(yè)難題。
我們從用戶視角來(lái)看，貝加萊如何提供解決方案的？
如何節(jié)省用戶的材料成本？
在塑料工業(yè)中，由于是個(gè)長(zhǎng)期、大規(guī)模的生產(chǎn)，材料的消耗將成為運(yùn)營(yíng)成本的大頭，而貝加萊為塑料工業(yè)提供了多個(gè)場(chǎng)景中的材料節(jié)省的控制設(shè)計(jì)。
1 壁厚控制: 針對(duì)擠吹、注吹工藝均可實(shí)現(xiàn)壁厚控制；
2 稱(chēng)重算法: 更為精準(zhǔn)的給料，滿足品質(zhì)前提下的最小材料消耗；
3 米重算法: 在擠出中通過(guò)米重控制，改善牽伸速度，以確保品質(zhì)前提下的最小材料消耗。
4 配方記憶: 在軟包裝印刷機(jī)中，通過(guò)配方記憶可以同樣降低開(kāi)機(jī)浪費(fèi)，使得材料消耗更小。
如何實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)中的節(jié)能？
在塑料工業(yè)，因?yàn)閷儆诩訜岢尚凸に嚪椒ǎ虼耍茉聪木蜁?huì)成為大頭，因此，貝加萊在塑料工業(yè)有對(duì)應(yīng)的節(jié)能應(yīng)對(duì)策略：
1 伺服泵控制：針對(duì)油壓注塑機(jī)，提供伺服泵的P/Q控制算法庫(kù)；
2 溫度控制：在溫度控制算法中，貝加萊的節(jié)能是多個(gè)維度的，包括采用前饋控制、卡爾曼濾波降低在輸入端的干擾避免不必要的頻繁調(diào)節(jié)，在溫度曲線的嚴(yán)格斜坡跟蹤能力、多溫區(qū)的解耦、對(duì)沖避免內(nèi)耗等非常細(xì)節(jié)上的算法設(shè)計(jì)，它使得貝加萊的溫度控制不僅確保制成品品質(zhì)。同時(shí)，它還是一個(gè)節(jié)能系統(tǒng)。如圖4所示-智能控制針對(duì)塑機(jī)節(jié)能而設(shè)計(jì)的功能。如圖4所示為貝加萊溫控功能設(shè)計(jì)。
圖-貝加萊智能溫度控制為塑機(jī)提供節(jié)能設(shè)計(jì)
3 全電動(dòng)技術(shù): 在注塑、吹瓶等貝加萊也提供了全電動(dòng)的注塑機(jī)、全電動(dòng)的吹瓶機(jī)，ACOPOSmulti、ACOPOS P3的伺服驅(qū)動(dòng)器，本身就具有領(lǐng)先行業(yè)的高能效比的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
如何提高生產(chǎn)效率？
塑料的成型工藝是一個(gè)非常難的地方在于，它是一個(gè)離散裝備，但其工藝過(guò)程又是個(gè)延遲系統(tǒng)。因此，它必須不斷地優(yōu)化，以讓其整體節(jié)拍可以被有效降低。
1 高速射膠閉環(huán)：對(duì)于SmartMOLD 9可以支持400μS級(jí)的閉環(huán)控制任務(wù)，這使得可以在極高的響應(yīng)下控制熔膠/射膠過(guò)程。
2 高速溫度控制：即使溫度是個(gè)大延遲，并且在模腔內(nèi)多段溫度曲線，但mappTemperature仍然可以讓溫度控制既精準(zhǔn)又快速。通過(guò)前饋、濾波算法，以及基于歷史數(shù)據(jù)的分析，都可以改善這個(gè)響應(yīng)能力。
3 智能開(kāi)合模: 通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)的方式，將整個(gè)開(kāi)合模過(guò)程，達(dá)到平滑的運(yùn)動(dòng)控制過(guò)程，又能收斂到整個(gè)節(jié)拍更快。
圖5-流延線的控制功能
圖5薄膜線牽扯到溫度控制、薄膜的張力等控制功能，由基礎(chǔ)的mapp模塊針對(duì)薄膜進(jìn)行配置。
如何提高設(shè)備壽命?
機(jī)器的壽命，通常會(huì)與機(jī)械系統(tǒng)的“平滑”有關(guān)，但是平滑的話，又與效率沖突。因此，在系統(tǒng)里，如何能夠做到“既平滑”、“又高效”。貝加萊的ACOPOSmulti伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已經(jīng)在塑料領(lǐng)域被證明是非常厲害的。
1 運(yùn)動(dòng)控制中的SPT智能路徑技術(shù)
ACOPOS系列驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它可以支持較高階的曲線設(shè)計(jì)，在開(kāi)合模、張力同步控制等過(guò)程中。其曲線可以達(dá)到5階的函數(shù)表達(dá)—其實(shí)，在同樣達(dá)到速度同步、定位精度的情況下，專(zhuān)業(yè)的運(yùn)動(dòng)控制還能做到機(jī)械沖擊小，這意味著像絲杠、螺桿這些的壽命就會(huì)比預(yù)定的更長(zhǎng)。
2 預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)
圖6-預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)架構(gòu)
如圖6所示的預(yù)測(cè)性維護(hù)，預(yù)測(cè)性維護(hù)是基于機(jī)器學(xué)習(xí)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的機(jī)器健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)。它主要起到的作用在于預(yù)警機(jī)器潛在故障，并制定計(jì)劃停機(jī)，并有效確保機(jī)器整體的壽命延長(zhǎng)。
如何滿足數(shù)字化管理需求？
隨著機(jī)器越來(lái)多的聯(lián)網(wǎng)需求，以及生產(chǎn)管理的MES/ERP集成需求。貝加萊在控制器中內(nèi)嵌了OPC UA | EUROMAP支持，它可以支持：
1 塑料機(jī)械與MES系統(tǒng)間的交互；
2 注塑機(jī)與機(jī)器人的交互；
3 注塑機(jī)與輔機(jī)的交互；
另外，mapp的很多功能也還支持用戶快速的將機(jī)器集成到數(shù)字化系統(tǒng)中：
mappReport，可以讓機(jī)器生成報(bào)表；
mappOEE，統(tǒng)計(jì)設(shè)備的OEE參數(shù)被調(diào)用；
mappEnergy，統(tǒng)計(jì)機(jī)器的能源數(shù)據(jù)給管理系統(tǒng)；
mappAudit，在制藥行業(yè)，機(jī)器可以提供符合FDA 21CFT part 11的電子簽名認(rèn)證；
總之，貝加萊為塑料工業(yè)提供了各個(gè)維度的，滿足其特殊需求的軟硬件設(shè)計(jì)。這些都基于貝加萊在長(zhǎng)期的塑料工業(yè)伙伴合作中，為產(chǎn)業(yè)所提供的專(zhuān)家?guī)臁９┯脩糸_(kāi)發(fā)工程師快速的應(yīng)用系統(tǒng)搭建。
