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制造設備的“基石”，保障運行的“后盾”

——西門子TIA解決方案助力廣州西力打造高效吹灌旋一體機

炎炎夏日，一瓶冰鎮(zhèn)飲料是好的消暑良方。它們不但清涼解渴，而且便于攜帶，這在很大程度上得益于塑料瓶（PET瓶）的出現(xiàn)和普及。這種光亮度和質感與玻璃相似卻又比玻璃輕便廉價的新包裝很快風靡起來，占據(jù)了飲料包裝生產(chǎn)行業(yè)的大半江山。

塑料瓶裝飲料的生產(chǎn)在包裝環(huán)節(jié)需要經(jīng)過吹瓶、灌裝和旋蓋三個步驟，然后才能裝箱運輸?shù)较M者手中。廣州西力機械有限公司作為行業(yè) ，從1997年就開始從事吹瓶機的生產(chǎn)，也是國內研制旋轉式吹瓶機的廠商之一。

公司集開發(fā)、設計、生產(chǎn)、制造及銷售于一體，不但在PET吹灌旋一體機的生產(chǎn)上*于同行，還專業(yè)從事旋轉式與直線式吹瓶設備及吹塑整線的配套工程，到現(xiàn)在已經(jīng)積累了十幾年的技術與經(jīng)驗。

“原來我們主要生產(chǎn)的是直線式吹瓶機，吹、灌、旋的過程是分開的，效率比較低。如今，在西門子控制系統(tǒng)的幫助下，我們自主研發(fā)了20腔48000吹灌旋一體機。這種把吹瓶、灌裝和旋蓋集成一體的設備，減少了傳送、空瓶處理等中間環(huán)節(jié)，降低交叉污染，從而改善包裝衛(wèi)生條件。這不但提高了整體運轉效率，能耗也大幅度下降，我們的客戶都很滿意。”西力公司的技術總監(jiān)白寶雄自豪地說。

西門子TIA助力生產(chǎn)吹灌旋一體機

看著白總現(xiàn)在意氣風發(fā)的樣子，很難想象在大半年前他還在為如何提升吹瓶機的效率而愁眉不展。隨著市場的發(fā)展，傳統(tǒng)的直線式吹瓶機已經(jīng)無法滿足日益增長的需求。如何改造傳統(tǒng)的生產(chǎn)線以提高生產(chǎn)效率？這是西力的整個技術團隊反復思考的問題。

經(jīng)過研究，大家發(fā)現(xiàn)原來的設備里，吹瓶機、灌裝機和旋蓋機是分開的，中間用一條四五百米的輸送道進行連接。這四五百米的距離不是直線延伸，而是在廠房里拐了好幾個彎。結果就是既占空間，又會出現(xiàn)卡瓶的現(xiàn)象。若是能將這三個步驟合成一個，在生產(chǎn)線上做減法，豈不是能省去中間的傳送距離，大大提高效率？

這一思路如何實現(xiàn)？三種設備連接后如何同步？設備之間怎樣即時通訊？都是技術上亟待解決的難題。因為和西門子多年以來建立的良好合作關系，白寶雄*時間想到了向老朋友求助。于是，在西門子全集成自動化（TIA）解決方案的幫助下，難題迎刃而解。

設備如何同步？

在充分考慮西力的需求后，西門子為吹灌旋一體機設計的控制系統(tǒng)由以下幾個單元組成：主電柜、理瓶機、旋轉體、灌裝機?？刂葡到y(tǒng)的核心——可編程控制器（PLC）采用新一代的 Simatic S7-1500 控制器，性價比*。

由于吹瓶機與灌裝機結合在一起，空間分布廣，I/O點數(shù)較多，為了減少布線成本，減低電磁干擾，因此采用分布式控制。

具體來說，就是以S7-1500為主站，理瓶機、灌裝機分別各以一個ET 200SP（分布式I/O）作為分布式從站，旋轉體以一個帶CPU的ET 200SP作為分布式智能從站。

這就好比原來系統(tǒng)里各個設備是群龍無首的小兵，現(xiàn)在要把小兵們編成小隊，每個小隊有個小頭目，所有的小隊又要選出一個總指揮官。等打仗的時候，小兵聽小頭目命令，小頭目聽總指揮的命令，大家行動起來整齊劃一。

但問題是即使有了統(tǒng)一的指揮官，又如何能保證吹瓶和灌裝這兩個小隊在行動上**呢？若是兩者的速度稍有差異，豈不是整個生產(chǎn)都亂了套？

S7-1500 PLC結合西門子運動控制器Simotion，*的兼顧邏輯控制任務與高端運動控制功能。為了讓各自采用獨立驅動裝置的吹瓶機和灌裝機保持速度*，用吹瓶機驅動作為主軸，由G120變頻器驅動，裝機驅動作為從軸，由Simotion D內部集成的S120伺服驅動器驅動，在吹瓶機出瓶機械手處安裝編碼器，接入D410編碼器接口，用于檢測主機的速度和位置，實現(xiàn)主從同步。

設備如何通訊？

隊伍編好了，行動也*了，接下來的問題就是總指揮官如何給各個設備傳遞信息。

以前，吹瓶機旋轉體上面電氣信號的傳輸必然會用到滑環(huán)，但由于滑環(huán)是滑動接觸的機械結構，數(shù)據(jù)信號的傳輸有時會中斷，造成設備意外停機，從而給客戶帶來不必要的損失。

“我們曾經(jīng)花了十多萬買了個進口滑環(huán)，本想著問題能夠得到解決，但沒想到設備通訊還是會出現(xiàn)中斷。”白寶雄回憶道，“后來用了西門子的Profinet，情況得到了極大的改觀。”

在西力的吹灌旋一體機上，無論是主站與從站，還是主站與人機界面、變頻器之間，都采用了Profinet通訊。只要總指揮官一聲令下，所有的設備都能即刻收到命令。即使機器速度提高，也能保證通訊穩(wěn)定，防止意外停機的發(fā)生。

Profinet讓接口與標準以太網(wǎng)接口*，可方便地與其他以太網(wǎng)設備進行互聯(lián)，不再需要的編程電纜，編程調試非常方便，快速響應，穩(wěn)定可靠。

克服種種難題后，單臺設備上便完成吹瓶、灌裝、旋蓋整個動作，從而由一體化單機完成從瓶坯到瓶裝液態(tài)產(chǎn)品的創(chuàng)新包裝技術誕生了！

革命性的改變

西力的技術人員欣喜地說：“原來吹瓶、風送、灌裝三個區(qū)域的廠房建筑面積約400平米，相應的廠房投資要80萬?，F(xiàn)在占地面積只需100平米。”

除了前期的投資，后期的能耗優(yōu)勢也是非常大的。在用水方面，因為減少了空瓶沖洗工序，每年可減少沖瓶水約3萬噸。在用電方面，吹灌旋一體機不再需要風送道，每年能減少用電27萬度。另外，在耗材方面，原來風送道損耗非常高，如果是輕量瓶甚至無法實現(xiàn)風送，損耗即使是千分之一，按250個/天計算，一年也得損耗216000支瓶子。現(xiàn)在取消了風送道，不必再擔心風道上碰撞造成的損傷變形，從而可以吹制更輕量的瓶子用于產(chǎn)品包裝，大幅度減少PET原料的使用。

更重要的是，原來的直線式吹瓶機用了幾年，往往故障不斷，現(xiàn)在整機除易損件（同步帶）外，壽命長達10年以上。這在很大程度上得益于西門子全新工程設計軟件平臺TIA博途。

西門子TIA保障機器持續(xù)健康運行

TIA 博途代表著軟件開發(fā)領域的一個里程碑，它是*款將所有自動化任務整合在一個工程設計環(huán)境下的軟件。作為業(yè)界*款采用統(tǒng)一工程組態(tài)環(huán)境的自動化軟件，TIA博途具有直觀化的用戶界面和高效的導航設計。

博途就像一個負責任的私人“醫(yī)生”，一方面可以就地監(jiān)測設備的運行狀況，隨時調試；另一方面，當吹灌旋一體機在客戶工廠投運之后，西力還可以通過博途來實現(xiàn)遠程診斷和維護，以減少設備的停機時間，降低客戶損失。

除此之外，在機器設計過程中，客戶還提出了模塊化的設計要求，那么不同部分之間就必須通過軟件模塊來實現(xiàn)相互通訊、協(xié)調工作。因為TIA博途一次編程、批量化使用的特色，保證了軟件的標準化，而標準化正是模塊化的基礎。

綜上所述，TIA博途具有許多明顯的優(yōu)勢：首先是在連續(xù)性和統(tǒng)一性上，因為它能支持 Simatic S7-1500、S7-1200、S7-300/400和WinAC，采用全符號式編程，因而大大降低了編程和數(shù)據(jù)管理的復雜程度。其次是在設計理念上

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TIA博途將所有自動化軟件工具集成在統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境中，是業(yè)界*款采用統(tǒng)一工程組態(tài)環(huán)境的自動化軟件。而在最重要的技術創(chuàng)新上，TIA 博途做到了通過直觀化的用戶界面、高效的導航設計以及行之有效的技術實現(xiàn)周密整合的效果。

多年以來，西力始終把技術創(chuàng)新作為企業(yè)發(fā)展的核心，已成功為百余家客戶實施整線解決方案。吹灌旋一體機作為飲料灌裝和包裝線的關鍵設備，將成為西力未來的核心競爭力之一。西門子的TIA解決方案既是客戶制造設備的基石，又是保證設備持續(xù)健康的堅實后盾，將助力西力成為具有強大競爭力的領導型企業(yè)！