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制造设备的“基石”，保障运行的“后盾”

——西门子TIA解决方案助力广州西力打造高效吹灌旋一体机

炎炎夏日，一瓶冰镇饮料是好的消暑良方。它们不但清凉解渴，而且便于携带，这在很大程度上得益于塑料瓶（PET瓶）的出现和普及。这种光亮度和质感与玻璃相似却又比玻璃轻便廉价的新包装很快风靡起来，占据了饮料包装生产行业的大半江山。

塑料瓶装饮料的生产在包装环节需要经过吹瓶、灌装和旋盖三个步骤，然后才能装箱运输到消费者手中。广州西力机械有限公司作为行业 ，从1997年就开始从事吹瓶机的生产，也是国内研制旋转式吹瓶机的厂商之一。

公司集开发、设计、生产、制造及销售于一体，不但在PET吹灌旋一体机的生产上*于同行，还专业从事旋转式与直线式吹瓶设备及吹塑整线的配套工程，到现在已经积累了十几年的技术与经验。

“原来我们主要生产的是直线式吹瓶机，吹、灌、旋的过程是分开的，效率比较低。如今，在西门子控制系统的帮助下，我们自主研发了20腔48000吹灌旋一体机。这种把吹瓶、灌装和旋盖集成一体的设备，减少了传送、空瓶处理等中间环节，降低交叉污染，从而改善包装卫生条件。这不但提高了整体运转效率，能耗也大幅度下降，我们的客户都很满意。”西力公司的技术总监白宝雄自豪地说。

西门子TIA助力生产吹灌旋一体机

看着白总现在意气风发的样子，很难想象在大半年前他还在为如何提升吹瓶机的效率而愁眉不展。随着市场的发展，传统的直线式吹瓶机已经无法满足日益增长的需求。如何改造传统的生产线以提高生产效率？这是西力的整个技术团队反复思考的问题。

经过研究，大家发现原来的设备里，吹瓶机、灌装机和旋盖机是分开的，中间用一条四五百米的输送道进行连接。这四五百米的距离不是直线延伸，而是在厂房里拐了好几个弯。结果就是既占空间，又会出现卡瓶的现象。若是能将这三个步骤合成一个，在生产线上做减法，岂不是能省去中间的传送距离，大大提高效率？

这一思路如何实现？三种设备连接后如何同步？设备之间怎样即时通讯？都是技术上亟待解决的难题。因为和西门子多年以来建立的良好合作关系，白宝雄*时间想到了向老朋友求助。于是，在西门子全集成自动化（TIA）解决方案的帮助下，难题迎刃而解。

设备如何同步？

在充分考虑西力的需求后，西门子为吹灌旋一体机设计的控制系统由以下几个单元组成：主电柜、理瓶机、旋转体、灌装机。控制系统的核心——可编程控制器（PLC）采用新一代的 Simatic S7-1500 控制器，性价比*。

由于吹瓶机与灌装机结合在一起，空间分布广，I/O点数较多，为了减少布线成本，减低电磁干扰，因此采用分布式控制。

具体来说，就是以S7-1500为主站，理瓶机、灌装机分别各以一个ET 200SP（分布式I/O）作为分布式从站，旋转体以一个带CPU的ET 200SP作为分布式智能从站。

这就好比原来系统里各个设备是群龙无首的小兵，现在要把小兵们编成小队，每个小队有个小头目，所有的小队又要选出一个总指挥官。等打仗的时候，小兵听小头目命令，小头目听总指挥的命令，大家行动起来整齐划一。

但问题是即使有了统一的指挥官，又如何能保证吹瓶和灌装这两个小队在行动上**呢？若是两者的速度稍有差异，岂不是整个生产都乱了套？

S7-1500 PLC结合西门子运动控制器Simotion，*的兼顾逻辑控制任务与高端运动控制功能。为了让各自采用独立驱动装置的吹瓶机和灌装机保持速度*，用吹瓶机驱动作为主轴，由G120变频器驱动，装机驱动作为从轴，由Simotion D内部集成的S120伺服驱动器驱动，在吹瓶机出瓶机械手处安装编码器，接入D410编码器接口，用于检测主机的速度和位置，实现主从同步。

设备如何通讯？

队伍编好了，行动也*了，接下来的问题就是总指挥官如何给各个设备传递信息。

以前，吹瓶机旋转体上面电气信号的传输必然会用到滑环，但由于滑环是滑动接触的机械结构，数据信号的传输有时会中断，造成设备意外停机，从而给客户带来不必要的损失。

“我们曾经花了十多万买了个进口滑环，本想着问题能够得到解决，但没想到设备通讯还是会出现中断。”白宝雄回忆道，“后来用了西门子的Profinet，情况得到了极大的改观。”

在西力的吹灌旋一体机上，无论是主站与从站，还是主站与人机界面、变频器之间，都采用了Profinet通讯。只要总指挥官一声令下，所有的设备都能即刻收到命令。即使机器速度提高，也能保证通讯稳定，防止意外停机的发生。

Profinet让接口与标准以太网接口*，可方便地与其他以太网设备进行互联，不再需要的编程电缆，编程调试非常方便，快速响应，稳定可靠。

克服种种难题后，单台设备上便完成吹瓶、灌装、旋盖整个动作，从而由一体化单机完成从瓶坯到瓶装液态产品的创新包装技术诞生了！

革命性的改变

西力的技术人员欣喜地说：“原来吹瓶、风送、灌装三个区域的厂房建筑面积约400平米，相应的厂房投资要80万。现在占地面积只需100平米。”

除了前期的投资，后期的能耗优势也是非常大的。在用水方面，因为减少了空瓶冲洗工序，每年可减少冲瓶水约3万吨。在用电方面，吹灌旋一体机不再需要风送道，每年能减少用电27万度。另外，在耗材方面，原来风送道损耗非常高，如果是轻量瓶甚至无法实现风送，损耗即使是千分之一，按250个/天计算，一年也得损耗216000支瓶子。现在取消了风送道，不必再担心风道上碰撞造成的损伤变形，从而可以吹制更轻量的瓶子用于产品包装，大幅度减少PET原料的使用。

更重要的是，原来的直线式吹瓶机用了几年，往往故障不断，现在整机除易损件（同步带）外，寿命长达10年以上。这在很大程度上得益于西门子全新工程设计软件平台TIA博途。

西门子TIA保障机器持续健康运行

TIA 博途代表着软件开发领域的一个里程碑，它是*款将所有自动化任务整合在一个工程设计环境下的软件。作为业界*款采用统一工程组态环境的自动化软件，TIA博途具有直观化的用户界面和高效的导航设计。

博途就像一个负责任的私人“医生”，一方面可以就地监测设备的运行状况，随时调试；另一方面，当吹灌旋一体机在客户工厂投运之后，西力还可以通过博途来实现远程诊断和维护，以减少设备的停机时间，降低客户损失。

除此之外，在机器设计过程中，客户还提出了模块化的设计要求，那么不同部分之间就必须通过软件模块来实现相互通讯、协调工作。因为TIA博途一次编程、批量化使用的特色，保证了软件的标准化，而标准化正是模块化的基础。

综上所述，TIA博途具有许多明显的优势：首先是在连续性和统一性上，因为它能支持 Simatic S7-1500、S7-1200、S7-300/400和WinAC，采用全符号式编程，因而大大降低了编程和数据管理的复杂程度。其次是在设计理念上

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TIA博途将所有自动化软件工具集成在统一的开发环境中，是业界*款采用统一工程组态环境的自动化软件。而在最重要的技术创新上，TIA 博途做到了通过直观化的用户界面、高效的导航设计以及行之有效的技术实现周密整合的效果。

多年以来，西力始终把技术创新作为企业发展的核心，已成功为百余家客户实施整线解决方案。吹灌旋一体机作为饮料灌装和包装线的关键设备，将成为西力未来的核心竞争力之一。西门子的TIA解决方案既是客户制造设备的基石，又是保证设备持续健康的坚实后盾，将助力西力成为具有强大竞争力的领导型企业！