西门子滨州PLC模块总代理

西门子SIMOTION介绍
　　在运动控制领域，一般的电机驱动器提供了丰富的运动控制功能，但逻辑控制和复杂运算功能却相当弱，而一般的PLC提供了全面的逻辑控制功能，但又很难具备运动控制的全部功能。传统的应用方式是将PLC和伺服控制器配合使用，但存在高速数据传输、数据同步和**控制等方面的问题。
　　西门子公司提出新一代的运动控制平台SIMOTION。SIMOTION是为运动控制起主导作用的机器而设计的，本身集成了逻辑控制与运动控制，可以独立完成以往PLC加电机调速器的所有功能，主要应用于那些控制要求复杂，控制速度快，要求**运动的领域中。
　　1．SIMOTION是一种简单，灵活的控制系统，本身集成了运动控制、逻辑控制与工艺控制。具有如下的优点：
逻辑控制和运动控制相结合，取消了影响响应时间的独立接口
节省了为这些中间接口进行编程以及诊断的投入
整个机器的编程以及诊断不仅规范，而且象PLC一样开放透明
　　2．SIMOTION系统具有三个组成部分：
　　工程开发系统
　　工程开发系统可以实现由一个开发环境解决所有的运动控制、逻辑及工艺控制问题，并且它还能够提供所有必要的工具，从编程到参数设定，从测试到故障诊断。
　　实时软件模块
　　这些模块提供了众多的运动控制以及工艺控制功能。针对某一特定的机器所需要的功能，灵活地选择相关地模块。
　　硬件平台SIMOTION D
　　SIMOTION D的功能集成在新的SINAMICS S120多轴驱动系统的控制模板上，使之成为一个紧凑的拥有控制器及驱动器的系统。将运动控制与驱动器集成在一起，使系统具有极快的响应速度。SIMOTION D具有若干种规格，均是取决于其性能的要求。
三、系统要求
　　鉴于灌装食品行业设备自动化程度高，产品产量大的特点，对高速纸包机提出了如下的控制要求：
1． 运行速度快
　　由于食品灌装生产线的灌装速度高，要求包装机的速度也必须达到与之配套的水平。目前成熟的纸箱包装机可以达到标准产量60箱/分钟，大产量80箱/分钟。
2． 可靠性高
　　鉴于生产线的连续高速生产的特殊情况，生产线上任何一个环节出现故障都会直接导致全线的故障停机，从而给用户带来巨大的经济损失，故要求设备可靠性非常高。要求配套的纸箱包装机在出厂前必须经过严格的测试，以每批次连续生产2000箱，连续生产10个批次不出现任何故障为出厂验收合格标准。

每两个易拉罐之间的位置大约只有20mm，分瓶器必须准确无误的插入到这个位置中，靠前或靠后都会将易拉罐顶翻而影响后面的包装。而且前后分瓶器由两个不同的电机带动，必须严格进行位置与速度的同步，否则相互之间将出现干涉，影响分瓶质量。
4． 喷胶控制**
　　包装好的纸箱必须在成型压制之前上胶，上胶分为三个部位：上喷胶，左侧喷胶，右侧喷胶。每个部位的喷胶必须依照机器主电机的运行速度当主电机旋转到某一角度开始喷胶，到达另一角度后停止喷胶。否则将出现喷胶不到位或喷胶过度的情况影响产品质量。
5． 产品成品率高
　　由于高速纸包机产量巨大，一旦设备出现故障将导致产品的大量浪费，而且包装用的纸箱又属于一次性产品，不能回收利用，因此对产品的成品率要非常的高，要求包装出的纸箱为一个严格的长方体，不能出现歪斜、包装不全、漏喷胶或胶喷位置不对等情况。
6． 自动化程度高
　　包装机在工作时，从进瓶开始到纸箱包装结束，所有工作全部自动完成，完全不需要人工干预。
四、运动控制系统配置
1．为保证整机的运行速度采用如下的配置：
伺服电机
　　高速纸包机上采用西门子1FK7高精度同步伺服电机，主驱动轴的转速为80转/分，机械结构设计成主驱动轴转一圈生产一箱产品，所以该设计结构的大产量为80箱/分，标准产量为60箱/分,达到了主流高速纸包机的生产速度。
高速信号的处理
　　在机器运转的过程中，对关键信号的响应时间为1MS

1－SIMOTION D435运动控制器

2－S120 电源模块

3－双轴电机模块9A

4－双轴电机模块5A

5－主轴电机，1FK7系列

6－分瓶电机，1FK7系列

7－分瓶电机，1FK7系列

8－送瓶电机，1FK7系列

9－远程IO，ET200M

10－变频器，MM440，带profibus接口

11－TPP270操作界面

12－Profibus现场总线，速率可达到12M

13－伺服电机电源电缆

14－伺服电机DRIVE-CLIQ编码器反馈
五、控制原理
　　对于纸箱包装机从易拉罐进入到进瓶器内到包装好的成品纸箱出来，所有的动作全部由机器自动完成，完全不需要人工干预，自动化程度非常高。在整个控制过程中难点主要存在于分瓶控制、喷胶控制、上纸控制三各方面，SIMOTION对于这三各方面的控制提供了专用的功能，使得原先非常复杂的控制变得简单方便。
1．分瓶控制：
分瓶控制是纸箱包装机控制过程中难度大的部分

　分瓶控制的要求如图5所示，分瓶电机M1控制分瓶器A和C，分瓶电机M2控制分瓶器B和D，在同一个链条轴上同方向运动，分瓶器A、C；B、D之间的距离恒定不能改变，且分瓶器A在运动过程中不能够超越D的位置，分瓶器D在运动过程中不能超越C的位置，否则机械上将卡死出现故障。要求分瓶器A到达图示位置时分瓶器B也正好到达图示位置这样刚好将四瓶产品与后面的产品分开达到分瓶的目的。同理分瓶器B和C也在A和B的位置上分出四瓶同样的产品。按照上述流程一直循环为下面的分装做好准备。具体A和B之间的距离确定了每箱可以容纳的产品的数量，要求可以通过操作画面设定每箱可以容纳的产品数量，系统自动计算出A和B之间的距离保证机器正常工作。
　　针对上述控制要求，采用SIMOTION提供的标准多轴CAM曲线同步功能对两个分瓶电机进行**位置同步控制具体的控制方式如下：
　　定主轴电机的位置作为CAM曲线的X轴，两个分瓶电机的运行位置做Y轴分别做两条CAM曲线。
　　由于每个分瓶器旋转一周刚好可以分出四箱产品，而主轴旋转一周可以完成一箱产品的分装，为了简化系统模型，将整个生产过程分割为相同的若干生产单元，整个生产过程实际上时不断的重复这个同样的生产单元，在每个生产单元里主轴一旦启动必须完成该单元才可以停止。
　　在每个生产单元里分瓶电机与主轴电机进行CAM曲线位置同步对于每根分瓶电机轴来说主电机旋转四周1440度分瓶电机旋转一周360度

本文所谈是一个大方向，把握了这个大方向，对于入门者来说，就可开始熟悉指令和进行编程试验了。有必要再重复前面的一段话：这些是一种概括和提炼，对于初学者来说，还需要在实际工作中去体会和验证，所以主要是起一种指导作用。但是，学一门技术，开始时就要养成良好的习惯、掌握好的方法，所以说一些原则很有用。

　　1． 安全贯穿于整个过程

　　安全问题，重要的是思想上的重视；然后，还要辅之以技术手段的保证。这里，虽言之以“辅”，却不可轻视，须知“保证”二字的份量；如此而说，是为了突出“思想上重视”的重要性。

　　在对控制对象及控制工艺进行深入全面了解的基础上，考虑操作安全，尽大努力解决操作或动作过程中的偶然因素和不安全因素，编制出符合工艺，安全可靠，利于操作，方便维修的控制程序。当然，安全问题，制度上的完善也是一个方面。

　　2．先期准备工作是前提

　　先期准备工作的重要性，相信有多位朋友都知道，包括对控制要求的了解和整体设计思路、甚至于相关知识和基础知识的掌握，可参见前面的两个小结。同样地，许多朋友都会晓得，首先要先期准备工作，其次是掌握plc硬件接线和软件的操作使用。而广义地说，学习PLC也是一个日积月累的过程，也可以归结到“先期准备工作”中。这叫未雨绸缪，机遇偏爱有所准备的人。

　　3．程序结构须合理安排

　　好的程序，结构应清晰合理，能够便于程序的阅读和调试；当程序量较大，或控制较为复杂时，须注意设计方法和编程技巧的应用。“程序架构很重要”，这就是说子程序的应用，不仅减少了程序容量，还增加了可读性，方便了程序的调试修改。平常在练习编程或编制小的程序时，如果有时间，就可以做这方面的训练，比如采用不同的方案、不同的思路进行比对，以开阔思路和取得经验。

　　4．程序调试是组成部分

　　编制的程序，必须经过调试，以发现错误、完善功能。调试分为模拟调试（模仿实际情况）和现场调试；只有经过现场调试运行认可的程序，才是可用的程序。另外，调试时的考虑必须全面，尽可能列出足够多的情况，包括误操作、元器件不良、以及突然断电等，并注意PLC与外围电路的配合。PLC是控制系统的一个组成部分，所以必须置于整个系统中考虑。www.diangon.com

　　5．在平时的学习和积累

　　一些知识和经验，需依靠平时的积累，这是许多朋友的实际体验。而plc编程本身，特别是小型PLC的基本应用，一般均感觉不难。像一些人用过三菱FX2N、西门子200和松下FP0，感觉基本指令上手很容易；对功能指令，通过查手册和进行简单的试验，也能够应对大多数的编程需要。但中型PLC，用到的知识要多一些。

　　还有一些经验的人强调了动手的必要性，“在干中学，在学中干，如此反复收效颇丰”；“感觉还是要实际操作学习快，不干就忘了”。还要利用已有条件进行学习。其实在维修中，也可以取得许多经验，比如他人好的方法和不足之处，包括程序的功能和电路的设计，这些都可以用于今后的设计中