羅克韋爾自動化運動集成控制解決方案

背景

隨著近十年來我國經濟的高速發展，特別是在公路基礎建設領域，全國通車里程已經超過130萬公里，其中高速公路達到兩萬公里，通車總里程僅次于美國，躍居世界第二。

隨著公路建設的發展，我國對汽車的需求也日趨增長。近幾年來，我國的私家車市場已經成為全球增長最迅速的汽車市場。隨著公路質量的提高，汽車運輸業也得到了發展。同時，由于我國不斷加大對基礎建設的投入，對混凝土攪拌車、起重機等特種車輛的需求也不斷增加。

特種汽車生產廠家已經瞄準了利潤豐厚卻仍處于萌芽階段的國內重型車輛市場。這給生產廠家提出了更高的要求，需要為重型車輛提供承重能力強、安全可靠的輪胎。為了能夠更快地生產出高質量的輪胎，廠商希望青島高校軟控公司為他們提供經濟實用的解決方案。

青島高校軟控股份有限公司成立于1994年，專門為輪胎制造廠商提供子午線輪胎成型設備，在中國大陸的OEM輪胎成型設備中占有20～25%的市場，其最終用戶包括杭州朝陽、河南風神、遼寧浪馬、山東金宇、恒豐、賽輪、黃海、平度光明等輪胎制造商。

挑戰

輪胎制造分為三個基本步驟：第一步，制造輪胎的部件。在這一步需要將不同種類的橡膠以及不同的油、染料、添加劑混合在一起，制造出輪胎的不同部件，包括襯墊、邊緣和輪胎面。同時，還需要生產其它部件，包括輪胎所需的鋼帶等；接下來，需要通過輪胎成型設備將輪胎的各個部件組裝起來；最后，經過加熱硫化處理，對輪胎的部件進行固定。為了幫助輪胎生產廠商贏得競爭激烈的重型車輛輪胎市場，青島高校軟控公司致力于生產價格合理、可靠性高的輪胎成型設備，用于生產全鋼絲載重子午線輪胎。

起初，青島高校軟控公司采用傳統的運動控制方法，并將其集成到輪胎成型設備中。在一個典型的輪胎成型設備中，往往包含多個軸的伺服運動控制，控制系統最主要的任務就是要確保各個伺服電機在生產過程中同步協調運行。采用一臺可編程控制器用于順序控制，每個軸需要通過18對離散量I/O接線來建立可編程控制器與伺服電機之間的連接。同時，所采用的第三方運動控制模塊及其編程軟件也增加了系統的復雜程度。由此建立起來的運動控制系統，無論是接線，還是編程，都十分復雜。

在使用傳統的運動控制方法時，青島高校軟控公司需要花費近四周的時間來完成輪胎成型設備的接線、檢查和測試，還需要兩個月的時間來對其進行編程。另外，現場安裝和調試時間也長達20～30天。在市場對全鋼絲載重子午線輪胎的需求高峰時期，用戶希望該公司能夠盡快將輪胎成型設備交付使用。為此，青島高校軟控公司需要尋求一種更為快捷的方法，將運動控制系統集成到設備中，更快地產品投放市場，滿足用戶迫切的需要。

解決方案

多年來，青島高校軟控公司一直采用羅克韋爾自動化的集成架構控制系統解決方案，并在多種應用項目中取得了成功。現在，他們將羅克韋爾自動化的運動控制解決方案引入到輪胎成型設備中，以其高精度的定位性能來滿足用戶的苛刻要求。

羅克韋爾自動化推薦該公司采用全套的運動控制集成解決方案，包括Allen-Bradley ControlLogix控制器、Allen-Bradley Kinetix 6000多軸伺服驅動器和Allen-Bradley Ultra3000全數字伺服電機，并采用DeviceNet網絡進行控制，編程軟件為羅克韋爾軟件公司出品的RSLogix 5000。

傳統的運動控制系統要求多個控制器參與控制，并需要與之對應的編程軟件包。然而，基于Kinetix的運動控制集成解決方案將順序控制和運動控制功能集成在單一的控制平臺和編程軟件中完成。在ControlLogix控制器和RSLogix 5000編程軟件中已經嵌入了運動控制功能，并通過SERCOS（串行光纖鏈路）接口將多個Kinetix 6000伺服驅動器和Ultra3000伺服電機緊密集成在一起。

SERCOS接口通過光纖鏈路將控制器與伺服驅動機連接在一起，不再需要為每個軸的控制連接18對離散量I/O。與此同時，Kinetix運動控制系統采用了Power Rail有源背板，更加方便模塊的安裝，避免了繁雜的電源線、邏輯控制線的連接。

在系統設計和安裝完成之后，羅克韋爾自動化指派華章自動化公司對OEM設備提供技術支持和培訓服務。同時，由羅克韋爾自動化直接對青島高校軟控公司提供運動控制系統培訓和現場服務。

成效
由于采用了基于Kinetix的運動集成控制解決方案，青島高校軟控公司的設備交付時間大為縮短，同時設備成本也得到降低。在SERCOS接口及Power Rail的幫助下，為青島高校軟控公司減少了75%的接線時間－從原來需要四個星期的工作減少到一個星期；由于采用了單一的編程開發軟件－RSLogix 5000，使得順序控制和運動控制能夠更好地集成在一起，由此節省了50%的編程時間——從原來需要兩個月，縮短到一個月就可以完成。

更為重要的是，幫助了像青島高校軟控公司一樣的OEM設備制造商顯著地縮短了設備的安裝、調試時間。在使用傳統運動控制系統時，青島高校軟控公司往往需要在最終用戶的車間里花費30天的時間對其輪胎成型設備進行安裝和調試。在采用運動集成控制系統之后，10～15天就可能完成這一工作。

青島高校軟控公司還計劃在ControlLogix控制器上加裝一個以太網通訊模塊，將車間現場的設備與用戶的ERP系統集成在一起，在真正意義上實現“從車間到管理層”的信息集成，將我國的輪胎制造業裝備水平提升到一個新的高度。