――順德考特斯塑料科技有限公司  李元軍

 

摘  要：本文敘述了B&R控製係統在吹塑機的應用
，對早期的B&R2003係統做了簡單的總結回顧，並分析了其係統的不足，重點闡述了由B&R PP481工控機+XX436+EX470組成的新係統的硬件配置和軟件的改進、升級等。

關鍵詞：中空成型機  上位機  中央處理器  CAN總線  可視化單元  線性位移傳感器。

 

( SHUNDE Kautex plastics technology Co.Ltd:LiYuanjun)

Abstract:The document introduce that B&R control system did application on Blowing molding machine,It is summing-up,retrospect simpleness and analyse shortcoming for old B&R control system. Extraordinary explain that hardware be configured and software upgrade for new control system by B&R PP481 computer,XX436 module and EX470 module buildup.

Keywords: Blowing molding machine；panel pc；Central processing unit；CAN bus；Visualization Object
； linear transducer

 

有著70多年吹瓶機生產曆史的考特斯公司是全球著名的中空成型機的生產廠商，它在該行業具有領先的技術和影響。2002年首次將B&R控製係統應用於塑機行業，當時B&R控製器以其運算速度快，模塊體積小，可擴展性能強及性價比高等因素而著名，安裝B&R控製器的考特斯機器也深受用戶的喜愛。

但(dan)隨(sui)著(zhe)機(ji)器(qi)不(bu)斷(duan)的(de)改(gai)進(jin)和(he)功(gong)能(neng)不(bu)斷(duan)的(de)增(zeng)強(qiang)，運(yun)用(yong)的(de)器(qi)件(jian)等(deng)級(ji)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)，原(yuan)來(lai)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)就(jiu)顯(xian)得(de)捉(zhuo)襟(jin)見(jian)肘(zhou)
，機(ji)器(qi)的(de)很(hen)多(duo)功(gong)能(neng)都(dou)無(wu)法(fa)實(shi)現(xian)，控(kong)製(zhi)器(qi)運(yun)算(suan)速(su)度(du)已(yi)經(jing)嚴(yan)重(zhong)的(de)阻(zu)礙(ai)機(ji)器(qi)的(de)發(fa)展(zhan),改進係統成了當務之急。

 

       原係統的配置如圖1所示:

係統的上位機選用的是B&R Provit 2000係列的工控機，主要用於機器參數的設定和狀態顯示，機器的報警、壁厚曲線設定及跟蹤、配方數據均保存在這裏。係統選用32M存儲卡存儲操作係統

、應用程序和參數。

主站選用的是B&R 2003係列CP476 中央處理器（CPU）作為整個係統的控製單元
，它控製機器運行的整個工藝過程和運算過程。通過CAN總線與上位機及係統從站交換數據。數據傳輸速度為250KB/S ，該模塊還具有4個通道的擴展槽，可用於擴展一些模擬量的旋入式模塊。同時通過底板還可以擴展DM465 I/O 模塊，用於開關量的讀入和寫出。

係統從站主要是用於溫度控製
，選用EX470通過CAN BUS總線與主站連接，該站擴展有若幹塊DM465模塊和AT664模擬量模塊用來控製加熱圈和熱電偶的信號采集。

通過以上描述可以看出
，該係統的缺陷顯而易見
，當係統配置增大時
，首先CPU模塊的帶載就成問題

，我們的配置最多時主站達到6塊DM465，其次
，CPU模塊的運算速度達不到要求
，即使更換2003係列最高端的模塊
，也很難保證程序的正常運行，更換更高端的CPU是我們的首選。原係統上位機配置的是IPC，但並不具備帶I/O的能力，隻是作為畫麵的顯示
，資源並未得到充分發揮
，它和主站CPU模塊有大量的數據交換，嚴重的占用了本來就不寬裕的主站的係統資源。軟件對通訊的編程也相當的煩瑣，如何將2個CPU模塊合並為一個整體，是本設計的主要思路。

係統的打印歸檔和遠程監控的功能很弱
，由於CP476采用的是RS232通訊，傳統的遠程撥號很難撥通且速度很慢
，再者，掉線事件頻繁發生，給係統的遠程維護帶來了諸多不便。

 

 

基於以上的思路
，新的係統選用PP400係列IPC做為整個係統的中央處理單元
，在機器上配置6個從站，安裝於機器的各個部位從而形成分布式的I/O總線結構，人機操作的科學性和實用性於一體
，係統的大小配置更加靈活。見圖（2）

       PP481和IF797構成係統的主站。PP481不僅僅是一個人機界麵，同時它也是一款高性能的CPU
，它的主頻為500 MHz
， 帶有128KB的二級緩存
，128MB的SDRAM。由於本係統中有多個高速的循環任務，比如：型胚壁厚控製、模架運動控製
，吹針運動控製等，這些運動控製要求係統任務的循環掃描周期在2ms以內，而PP481支持高達400uS的循環周期。另外還有一個100M的網卡和2個USB口，為遠程寬帶連接和屏幕拷貝帶來了方便。

係統從站1-3選用B&R XX436緊湊型模塊

，它采用直流24V供電

，4路模擬量輸入，4路模擬量輸出
，8路開關量輸入，8路開關量輸出，其中4路輸出0.5A，4路輸出2.0A ，可以直接驅動電磁閥和繼電器等。該模塊也可以連接計數器和高速增量式編碼器，采用X2X總線和主站連接，循環時間可達到200us，真正實現高速即時數據傳送。該站主要用於控製高響應比例閥、線性位置傳感器（電子尺）和溫度傳感器（熱電偶）等。可以根據機器的具體配置靈活的選用從站的數量。

從站4―6由EX470和DM465構成，這和原係統的從站是相同的
，之所以這樣配置，主要是基於其可靠性和性價比。本站主要處理的是溫度控製、普通的液壓閥和關電開關等
，任務等級相對要求較低，因此係統總線的要求也不高，而EX470支持CAN BUS總線
，數據傳輸速度能達到500KB/s，也可以根據機器的具體配置靈活的選用從站的數量。

由於考特斯機器種類繁多，控製軟件也很龐大，經過軟件實際測試，CPU的使用率大約在50%左右
，係統運行很安全。隨著我們機器的不斷改進，以後可能要求程序循環時間會更快
，貝加萊將提供PPC700工控機作為我們的備用機型
，程序和硬件都不用做大的修改
，方便且實用。

 

B&R係統最大的優點就是用一個編程軟件（Automation Studio）同時集成了可視化單元和I/O控製單元，對程序開發者來說是非常方便的。

1、本次改進的係統畫麵幾乎全部重新製作，主要是因為原來的SG3格式文本功能很弱
，很多功能和硬件都不支持該方式。改進成SG4格式，功能更齊全，畫麵更加清晰，層次感強，便於報警和文本的編輯。

2、在係統配置裏集成了VNC服務器（見圖3）。在IPC中添加VNC Server並為機器設置IP地di址zhi
，在zai不bu增zeng加jia任ren何he成cheng本ben的de情qing況kuang下xia
，實shi現xian對dui遠yuan程cheng機ji器qi的de監jian控kong和he操cao作zuo功gong能neng
，提ti供gong兩liang級ji訪fang問wen權quan限xian控kong製zhi，一yi級ji權quan限xian是shi監jian控kong機ji器qi狀zhuang態tai，該gai權quan限xian隻zhi能neng監jian控kong，不bu能neng對dui機ji器qi操cao作zuo。另ling一yi級ji權quan限xian是shi能neng對dui機ji器qi參can數shu監jian控kong和he操cao作zuo同tong時shi進jin行xing。     

 

3、首次引用了B&R軟件液壓庫。塑機的很多控製部件都是液壓驅動的
，動作慢、動作精度低且運動軌跡不平滑，運用該庫函數後，移模動作快而穩，機器的震動大大降低。設置參數如圖4所示：

通過修改以上參數可以得到模架運動的profile曲線，見圖9的曲線2，依據速度（V）推算比例閥的流量（Q），再由流量依據比例閥的流量曲線可以獲得控製電壓的值（U）。實際獲得的運動軌跡見圖9的曲線3。圖9的曲線1是比例閥上的控製電壓，從圖中可以看出，實際的誤差是非常小，曲線的軌跡也非常平滑。

 

4、修改了型胚長度自動調節係統的軟件
，能做到雙工位的自動調節。（見圖5）
 

5
、壁厚控製的重量修改範圍增大了10倍。由原來的0―99%改變為0.0----99.9%.

6、IP地址能任意修改。用戶可以根據自己的實際情況任意修改網卡的IP地址，使IPC能通過局域網或路由器接入寬帶網絡。（見圖6）
 

7、更改了壁厚曲線編輯並引入了畫麵虛屏顯示的概念。由於原CPU的原因
，用戶在編輯過程中有時會出現線段不受控、線段拉伸過度、畫麵刷新存在閃爍等現象。新的程序克服了以上的缺點，編輯壁厚曲線完美快捷。（見圖7 圖8)

 

8、增加了屏幕拷貝功能，用戶隻要在USB接口上插入U盤，按下屏幕下方的打印屏幕按鍵，該幅畫麵就可以存儲到U盤上。便於係統參數、故障曆史記錄的保存、歸檔等。

9、增強了中/英文畫麵的切換，原來方案隻能退出到主畫麵進行切換
，新方案設計為每頁都可以切換。

10
、更改了畫麵的製作風格
，采用了Windows風格的操作圖標。

11、由於選用的是觸摸屏，增加了光標調校頁麵。

1、新方案選用的B&R控製器是高性能、分時多任務的控製係統
，每個任務的優先級和循環時間都可以根據需要調整
，整個係統的實時性可得到優化，運算速度更快。

2、硬件采用模塊化的I/O分布式結構，減小了信號的幹擾，有利於機器的布線
，便於機器的各種配置需要。

3
、係統采用了X2X 總線、CAN  BUS總線進行通訊，即時
、快速。

4、穩定快速的遠程監控功能也為機器的運行提供了保證。

5、人機界麵采用10寸TFT真彩液晶麵板，分辨率高達26萬色
，平均使用壽命達到5.5萬小時。

6、壁厚控製更為精確
，基本重量值精確到小數點後一位。

7、曲線編輯和拉伸更為簡便，曲線顯示采用虛屏技術，無閃爍。

8、係統液壓庫的運用
，使得機器的移模、開合模、吹針的動作更加快速、平穩、準確。

9、型胚長度雙工位自動調節。

10、4級密碼保護功能。完備的用戶管理。

11
、溫度控製采用B&R的智能PID調節
，能自整定優化參數，溫控精度能達到±1度。具備預加熱功能和定時加熱功能。

 

自從新控製係統08年配備到考特斯KCCjiqihou，yiqikuaisuxiangyinghewendingdexingnengshenshouyonghudehaoping，huamianqingxiliuchang

，jiegoujianjie，shejizhetongshiyekaolvdaolexitongjinyibudekuozhanhegaijin
，ruguoyaozengjiahuojianshaocongzhandeshulianghuozhegenghuangenggaojibiedekongzhiqi，ruanjianjihubuyongzuodadegenggai。shijianzhengmingtashiyigejiaoweiwanmeidekongzhixitong。

 

《新一代可編程計算機控製器技術》主編：齊蓉，主審：肖維榮
，西北工業大學出版社。