炎炎夏日，一瓶冰鎮(zhèn)飲料是最好的消暑良方。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(zhì)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)領導者，從1997年就開始從事吹瓶機的生產(chǎn)，也是國內(nèi)首家研制旋轉(zhuǎn)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)上領先于同行，還專業(yè)從事旋轉(zhuǎn)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?！霸瓉砦覀冎饕a(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。
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(jié)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？
圖：吹灌旋一體機
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，白寶雄第一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(zhuǎn)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，性價比極高。
由于吹瓶機與灌裝機結(jié)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(zhuǎn)體以一個帶CPU的ET200SP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完全一致呢？若是兩者的速度稍有差異，豈不是整個生產(chǎn)都亂了套？
S7-1500PLC結(jié)合西門子專用運動控制器Simotion，完美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(qū)動裝置的吹瓶機和灌裝機保持速度一致，用吹瓶機驅(qū)動作為主軸，由G120變頻器驅(qū)動，裝機驅(qū)動作為從軸，由Simotion D內(nèi)部集成的S120伺服驅(qū)動器驅(qū)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，行動也一致了，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(zhuǎn)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(jié)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?！卑讓毿刍貞浀?，“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)接口一致，可方便地與其他以太網(wǎng)設備進行互聯(lián)，不再需要專用的編程電纜，編程調(diào)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。現(xiàn)在占地面積只需100平米?！?/p>
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，它是世界第一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)界第一款采用統(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(diào)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(diào)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，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)界第一款采用統(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)！
