MATRIX吹瓶機(jī)器的電控設(shè)備簡介

趙楊

【摘 要】塑裝飲料生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)革新，MATRIX機(jī)器應(yīng)運(yùn)而生，因?yàn)橛辛烁碌脑O(shè)計(jì)理念、更高的技術(shù)含量和更加關(guān)注客戶實(shí)際感受等特點(diǎn)，使塑裝飲料包裝行業(yè)獲得更強(qiáng)大的生命力，為最終的消費(fèi)者提供綠色優(yōu)質(zhì)的塑料瓶裝飲品。本文在介紹新型MATRIX機(jī)器電控設(shè)備的同時(shí)，讓人們對吹瓶機(jī)這種設(shè)備有了更進(jìn)一步的了解。此外，我還總結(jié)了本人在進(jìn)行MATRIX電控柜項(xiàng)目生產(chǎn)過程中遇到的問題。

【關(guān)鍵詞】MATRIX；吹瓶機(jī)器；電控設(shè)備；控制技術(shù)

1.MATRIX機(jī)器簡介

MATRIX機(jī)器是經(jīng)過全面整合各項(xiàng)技術(shù)，降低總成本，進(jìn)一步滿足客戶需求而設(shè)計(jì)的。與之前的PET包裝生產(chǎn)機(jī)器相比（例如之前的吹瓶機(jī)器UNIVERSAL），新一代的MATRIX擁有四大杰出優(yōu)勢：

1.1增強(qiáng)生產(chǎn)線靈活性

MATRIX機(jī)器是一條可靈活調(diào)整的生產(chǎn)線，擁有多達(dá)200 種配置，幾乎不受限制，可靈活生產(chǎn)從小到大的多種瓶型，可讓生產(chǎn)線靈活適應(yīng)各種飲料的生產(chǎn)需求。由于采用前瞻性設(shè)計(jì)，就算隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，也可對系統(tǒng)進(jìn)行升級，兼容新的技術(shù)。

1.2提高生產(chǎn)效率

MATRIX機(jī)器的正常連續(xù)的運(yùn)行時(shí)間更長，轉(zhuǎn)換速度更快，設(shè)備零部件更少且無需潤滑處理，顯著降低了保養(yǎng)維護(hù)的時(shí)間，生產(chǎn)線所需的人工操作更少，只需兩名操作人員即可實(shí)現(xiàn)很好的監(jiān)控。

1.3改善產(chǎn)品品質(zhì)

MATRIX機(jī)器秉持了干凈衛(wèi)生的生產(chǎn)理念，吹瓶、灌裝和旋蓋均在安全的環(huán)境中進(jìn)行，確保了更高的食品安全性。并提供了頂級的包裝效果。

1.4減少原料消耗

MATRIX機(jī)器不僅減少了生產(chǎn)所需的能源、空氣、化學(xué)制劑和水等原材料，還可加工超輕質(zhì)的包裝瓶，顯著提高了成本效益。采用 EC OVEN 技術(shù)的新一代吹瓶機(jī)可降低45%的能耗，縮短15%的加熱時(shí)間，也使得包裝更輕量化。

2.MATRIX機(jī)器吹瓶機(jī)電控部分簡介

（1）MATRIX機(jī)器吹瓶機(jī)電控方面的主要組成部分，主要包含以下幾個(gè)模塊：烘爐電控柜（Oven Cabinet）、轉(zhuǎn)環(huán)電控柜（Wheel Cabinet）、轉(zhuǎn)環(huán)（Wheel）、制動(dòng)電控箱（Skid Box）、中轉(zhuǎn)電控箱（Transfer Box）。

（2）烘爐電控柜簡介：又叫主控制電柜，因?yàn)樵谥骺刂齐姽窭锩婕闪素惣尤RX20系列PLC的主站和主要的安全控制回路。MATRIX機(jī)器吹瓶機(jī)的整個(gè)電控部分的外引電源接進(jìn)此電柜，這個(gè)主控制電柜之所以叫烘爐電控柜，是由于它對烘爐的控制，烘爐實(shí)現(xiàn)對所有進(jìn)入吹瓶機(jī)器的瓶坯進(jìn)行加熱。此外，主控制電柜還能實(shí)現(xiàn)對一些輔助設(shè)備進(jìn)行控制的功能，如對除塵設(shè)備等設(shè)備的控制。

（3）轉(zhuǎn)環(huán)電控柜簡介：又叫次控制電柜，次控制電柜里面集成了貝加萊X20系列PLC子站和控制電動(dòng)機(jī)的伺服單元，它與轉(zhuǎn)環(huán)的關(guān)系十分密切，其中的變頻器和伺服單元即是負(fù)責(zé)對轉(zhuǎn)環(huán)旋轉(zhuǎn)的控制，在它的下方底座內(nèi)還裝有一個(gè)隔離變壓器，電源是從主控制電柜中引來，經(jīng)過隔離變壓器，為次控制電柜提供具有安全電壓的電源。

（4）轉(zhuǎn)環(huán)：這是吹瓶機(jī)上十分重要的單元，最主要的旋轉(zhuǎn)單元，負(fù)責(zé)將新送進(jìn)的經(jīng)過烘爐加熱的瓶坯通過模具，在氣動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)吹制成瓶。轉(zhuǎn)環(huán)上有兩個(gè)電氣控制箱，一個(gè)是以B&R;系列的PLC子站為主的控制器電控箱（Controller Box），另一個(gè)是以B&R;運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的伺服單元為主的驅(qū)動(dòng)器電控箱（Drive Box）。根據(jù)模具數(shù)量的不同，轉(zhuǎn)環(huán)的大小也分成幾種固定的規(guī)格，當(dāng)模具數(shù)量較多時(shí)，轉(zhuǎn)環(huán)上配備的電氣控制箱也會增加，最多可以配置兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器電控箱和兩個(gè)控制器電控箱。

（5）現(xiàn)場電控箱：制動(dòng)電控箱和中轉(zhuǎn)電控箱是安裝在吹瓶機(jī)器的框架上的固定位置的電氣控制箱，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場各種電磁閥和傳感器的就近連接，通過里面的PLC子站采集現(xiàn)場傳感器傳來的信號，并對電磁閥和其他執(zhí)行器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

3.MATRIX機(jī)器電控系統(tǒng)的新特點(diǎn)

MATRIX機(jī)器的電控系統(tǒng)依然是采用模塊化的設(shè)計(jì)理念，結(jié)構(gòu)緊湊的布局設(shè)計(jì)。提到了MATRIX機(jī)器電控系統(tǒng)的新特點(diǎn)，就需要先簡單介紹一下上一代UNIVERSAL機(jī)器和中間過渡期的MATRIX OVEN機(jī)器的電控系統(tǒng)（UNIVERSAL機(jī)器和MATRIX OVEN機(jī)器在配置上基本相同，并沒有太大的改變），以此方式來看看都有哪些重要的地方發(fā)生了變化。

（1）以往機(jī)器的的電控系統(tǒng)都是以西門子S7-400系列的PLC為核心，采用西門子的ET200S 和ET200M的子站以及ET200 ECO的分布式I/O進(jìn)行遠(yuǎn)程擴(kuò)展，利用CPU上的PROFIBUS-DP接口，在中繼器的幫助下，通過PROFIBUS-DP的現(xiàn)場總線進(jìn)行工控通訊。而MATRIX機(jī)器是采用貝加萊X20系列的PLC為控制核心和X67系列的現(xiàn)場分布式I/O進(jìn)行遠(yuǎn)程擴(kuò)展。貝加萊X67系列的I/O擴(kuò)展模塊的間距可達(dá)100米，并且無需中繼器，IP67的防護(hù)等級和小巧的體積便于它安裝在機(jī)器的各處，并能在惡劣的條件下保持高性能，并應(yīng)用Ethernet Powerlink的現(xiàn)場總線方式進(jìn)行通訊。

（2）以往機(jī)器的電動(dòng)機(jī)控制主要采用丹佛斯的變頻器直接驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)，像對于轉(zhuǎn)環(huán)這種比較重要又要求控制精度較高的旋轉(zhuǎn)單元的控制，額外會輔以編碼器這種檢測元件，從而實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)的精確控制。但是新的MATRIX機(jī)器則不同，它在應(yīng)用丹佛斯變頻器的基礎(chǔ)上引入了貝加萊的伺服控制單元，對于電動(dòng)機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制，并通過這些高端的元器件所具備的強(qiáng)大的通訊能力和可編程能力取得同步，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、精確、快速的定位，最終配合伺服電動(dòng)機(jī)使整個(gè)吹瓶機(jī)器的重要驅(qū)動(dòng)單元都處于精確的控制之下。

（3）以往機(jī)器的現(xiàn)場安全控制上，是采用了BTI的門安全開關(guān)和安全繼電器配合使用，機(jī)器上任何一道安全門沒有關(guān)嚴(yán)，整個(gè)安全鏈路都會處于斷開狀態(tài)，機(jī)器就不會運(yùn)轉(zhuǎn)，并在每一道安全門上集成了觸控按鈕和急停按鈕。以上的安全控制保證了機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中周圍人的人身安全和方便在許多地方叫停機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)。MATRIX機(jī)器與以往不同的的是，取消了BTI的安全繼電器和門安全開關(guān)，應(yīng)用施邁賽AZM200系列的安全門門鎖開關(guān)配合貝加萊的數(shù)字輸入安全模塊組成新的安全控制鏈路。施邁賽AZM200系列的安全門門鎖開關(guān)的應(yīng)用，節(jié)減了布線的工作量，并且便于安裝，可以很好地解決和消除傳統(tǒng)安全門開關(guān)長時(shí)間使用后精度不夠而常常需要調(diào)整的缺點(diǎn)，簡化了日常的維護(hù)。

（4）此外，新的MATRIX機(jī)器還有許多細(xì)節(jié)上的變化，再此僅舉兩個(gè)示例加以說明。首先是更加重視了電控設(shè)備的散熱問題，空調(diào)和風(fēng)扇的用量加大了，像貝加萊的PLC、伺服控制器等元器件還附帶了風(fēng)扇等散熱單元。其次是之前的兩種機(jī)器對于電控箱的引出線都是采用電纜接頭的固定形式，MATRIX機(jī)器的電控箱上采用了穿線板的新思路，這便利了電纜的引入引出，為安裝和維護(hù)節(jié)省了時(shí)間，但緊固度和IP等級不如從前。

4.項(xiàng)目生產(chǎn)過程中也遇到了一些列的問題，概括起來有如下幾點(diǎn)

（1）地區(qū)差異的原因：新型MATRIX機(jī)器的設(shè)計(jì)是在法國，一些元器件和生產(chǎn)輔料在法國不難買到，但是在國內(nèi)采購卻是個(gè)問題，例如設(shè)計(jì)者選用的一些元器件在中國是沒有CCC授權(quán)的，又如一些元器件標(biāo)簽和接線端子標(biāo)牌等生產(chǎn)所用的輔料，在法國是很容易買到的，但是在國內(nèi)由于使用的很少或暫時(shí)找不到合適的供應(yīng)商，都給我們造成了一定程度上的采購困難，最終這些缺料的解決往往都是靠來中國支持新機(jī)型生產(chǎn)的外國朋友飛來中國時(shí)將物料隨身攜帶過來的。

（2）BOM錯(cuò)誤的原因：MATRIX吹瓶機(jī)器的電控部分是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，單單是主要的電氣物料的種類就多達(dá)近五百種，共四千多個(gè)元器件和若干電纜電線。任何一個(gè)物料組件的錯(cuò)配、少配和電纜用量的估算錯(cuò)誤，最終都會反映到生產(chǎn)環(huán)節(jié)上來，會有浪費(fèi)的現(xiàn)象和生產(chǎn)環(huán)節(jié)才反映出缺料的現(xiàn)象發(fā)生，后者還會造成采購的滯后，進(jìn)而影響工期，甚至造成在生產(chǎn)環(huán)節(jié)發(fā)生物料漏裝的質(zhì)量問題。

（3）技術(shù)準(zhǔn)備不足：MATRIX機(jī)器在法國的生產(chǎn)已經(jīng)有一年多的時(shí)間了，但翻版到中國來時(shí)，許多重要的技術(shù)規(guī)范等還是缺失的，而且收到的技術(shù)規(guī)范也都是法文的，技術(shù)資料的整理上存在較大的問題。我方作為電氣供應(yīng)商，提供重要的電控設(shè)備，但卻沒有受到相關(guān)的有價(jià)值的培訓(xùn)，這也是技術(shù)力量不夠的又一重要原因。不過，因?yàn)楸局栽O(shè)計(jì)理念為先，以產(chǎn)品質(zhì)量為重的原則，所有遇到的問題，在合作雙方的不斷努力下都得到了良好的解決。

5.結(jié)語

新的技術(shù)和更優(yōu)質(zhì)的元器件的應(yīng)用，也給技術(shù)人員給出了更高的要求，在擴(kuò)寬了眼界的同時(shí)，也需要不斷的追逐、了解和掌握新的知識。隨著日后的MATRIX項(xiàng)目的繼續(xù)運(yùn)作，我們也將會對MATRIX機(jī)器及其應(yīng)用的技術(shù)有更深入的認(rèn)識，鍛煉自身和團(tuán)隊(duì)，不斷完善，繼續(xù)進(jìn)步。 [科]