超快自动化:超高速不一定要多花钱

您所在行业很可能会存在一些时间敏感型的关键流程 - 精确执行对于产出的质量和数量至关重要。对于这些分秒必争的应用需求,即使是最强大的PLC也可以被推到极限。贝加莱的reACTION技术提供了一种实现必要响应时间的方法,即采用现成的标准化硬件和软件降低成本并减少工作量投入。

饮料瓶的灌装过程对时间要求很严苛。为了最大限度地提高产品质量和产量,阀门和传感器必须实时紧密同步。在包装上涂上胶点、在回收厂分拣物品或激光切割钣金时,也会遇到类似的要求。“从历史经验方面来看,此类应用所需的短响应时间需要使用特殊硬件,”贝加莱控制系统产品经理Andreas Hager表示。

为了最大限度地提高生产率,现代化的数控激光切割机可以在运动中开关激光设备。在这些应用中,reACTION模块可以直接从驱动器读取设定值和实际位置。这节省了外部编码器的成本,减少了布线,还减少了控制器的负载。

通过reACTION技术,贝加莱证明了还有另一种可能性。在Automation Studio开发环境中使用功能块编辑器开发的程序,直接在贝加莱X20和X67系列的IO模块上执行。这将IO模块转换为“微型控制器”,能够独立处理某些过程,并在多个系统中分配计算负载。

reACTION 技术现在使用标准硬件和软件组件将响应时间缩短到一微秒 - 简单且实惠。

外置时间敏感型程序

将时间敏感型程序外置到IO模块中执行,可实现低至1 μs的超短响应时间。PLC负载需求的降低,意味着控制器选型可以改用功能较弱的型号。重要的是:程序外置也将响应时间与现场总线的循环时间分离。优化循环时间可以显著提高生产率。与以往相比,贝加莱reACTION模块极具吸引力的价格为一系列各式各样的机器释放了超快自动化的优势。

简易的功能块编程

与任何其他控制程序一样,reACTION程序也可以使用符合IEC 61131-3的功能块在Automation Studio中创建。它集中保存在PLC上,根据需要传输到一个或多个IO模块,然后就地存储。当然,不同的产品需要不同的配方,因此也可以在运行过程中将新程序加载到模块上,并且保存的程序可以随时复制到其他模块中。 可选的reACTION功能块一直在扩展,只需升级固件即可在现场添加新功能块。用户还可以根据提供的功能块创建自己的功能块,并使用它们来简化复杂程序。而用惯了Automation Studio的开发人员不需要任何额外的培训。

可选的reACTION功能块一直在扩展,只需升级固件即可在现场添加新功能块。

自由配置输入和输出

reACTION 模块提供多达八个可自由配置的模拟或数字输入和输出,可作为小型独立控制器运行。“它们处理输入信号,运行程序并生成输出数据,”Hager补充道。读取数字输入时,reACTION程序不仅可以确定周期开始时的当前状态,还可以确定分辨率为20 ns的确切的开关时间。此外,模块可以使用POWERLINK,X2X或X2X+与任何其他X20和X67模块通信,当然也可以将数据发送到控制器。根据其应用需求,用户可以选择用于控制柜安装的 IP20 级模块和用于现场直接安装的 IP67 级替换模块。

reACTION实际操作:一个来自现场的示例

贝加莱的智能IO模块在许多应用中都带来了红利。一个特别好的例子是贝加莱客户的包装材料印刷机。Andreas Hager解释说:“它目前以600米/分钟的网络速度运行,但按计划将会被更快的版本取代。因此,需要在自动化解决方案中留有足够的储备来应对未来的更快速度。”

打印包装材料是该过程的第一步。然后,将序列号激光标记到每个包装上的特定位置。传感器检测应放置序列号的位置并生成数字信号。X20 reACTION 模块评估该信号并为激光打标机生成数字输出信号。为了在机器加速时尽量减少误差,传感器和激光打标机需要尽可能靠近地放置在一起。由于机器的结构,它们之间的最小距离为 55 毫米。用于检测套准标记的传感器连接到通道1的IO模块,激光打标机的起始信号连接到通道3。

包装材料打印完成后,序列号被激光标记到每个包装上的特定位置。

更高的卷绕速度,更高的吞吐量

reACTION 模块的设定值是根据当前的卷绕速度计算的。从传感器读取位置开始,在开始标记之前经过以下时间:传感器中的 1 ms 死区时间,0.5 ms 滤波时间(不允许处理较短的信号),reACTION 任务的处理时间为 0.04 ms(2 倍 reACTION 周期时间,因为在最坏的情况下,信号在扫描后不久被接收), 激光打标装置中的死区时间为 2 ms。因此,最快的响应时间为 3.54 毫秒。

在给定的 55 mm 距离下,这将产生以下最大速度:55 mm / 3.54 ms = 15.5 m/s = 932 m/min。换句话说:打印机的运行速度有可能比目前 600 米/分钟的速度快 55%,因此具有更高卷绕速度和更高吞吐量的新一代机器将呼之欲出。此示例表明,完全可以通过现成硬件和软件的低成本和低投入来实现高级的自动化性能。

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