西门子安阳PLC模块总代理

整机采用触摸屏人机界面，操作机器设备；

多色印刷系统，采用独立多次**定位。传输采用**伺服系统控制，穿梭传动实现快捷传输。

选择配置自动上片系统，自动储片系统，自动下片系统，UV或IR干燥系统。

工艺介绍

1. 手动预定位定位气缸上升，人工完成放片，左右定位启动，完成预定位，上升气缸左右定位气缸复位，启动输送至于储片机。

2. 储片机

　　　玻璃进入储片机，不需储片时，此机作为输送段，储片启动时有两个感应器(大玻璃与小玻璃)大玻璃时，小玻璃感应器不工作，反之大玻璃感应器不工作。储片架每次上升距离为40mm，玻璃输送时储片架不能上升，下降。输送台有玻璃片储片架不能下降，储片架下降完成启动输送至精定位。

3. **预定位

　　　玻璃片进入精定位，感应器感应到玻璃，输送停止。定位托架上升（气缸驱动）此二项动作同时进行，托架上升机头下降完成，伺服电机启动。开始精定位，精定位完成，穿梭输送上升（气缸驱动）上升完成，启动真空泵，完成吸附玻璃，伺服电机复位，定位托架下降，精定位机头上升，穿梭输送启动送至印刷机。

4. 印刷主机

　　　玻璃进入印刷机，穿梭输送停止，真空吸附关闭，穿梭架下降重新复位到预定位，与此同时台板吸风启动，印刷机头下降，刮刀气缸下降，印刷启动，离网启动，离网距离可自行设定，印刷完成，防滴墨气缸启动，离网复位，机头上升，刮刀上升，回油刀气缸下降启动回油，印刷完成的同时，吸风停止，穿梭架上升，真空泵启动，穿梭架输送开始送至出料擦墨。

5. 擦洗网版

　　　擦洗网版时，松开锁紧气缸，抽出网版，推入网版时感应开关感应到网版，启动锁紧气缸完成网框定位。

6. 出料擦墨

　　　玻璃进入出料擦墨机，不需擦墨时此机作为传送带，擦墨启动时，机头锁紧气缸松开，机头输送启动，卷纸启动，输送卷纸完成，吸风启动，（气缸）机头下降，刮刀气缸下降，下降完毕，启动印刷完成擦墨，吸风停止，机头上升，机头输送启动。输送完成，机头锁紧气缸启动，完成机头复位。

7. 灯箱检测机

　　　玻璃进入灯箱检测机，不需要检测时此机作为输送段，需检测时，斜转架上的气缸升起，斜转架启动，当转动至30°时，检测灯箱开启，转动灯箱，检测玻璃时不影响玻璃输送，检测完成，灯箱启动复位，斜转架下降，斜转架下降时输送台上不能有玻璃片。

二、控制系统构成

　　　整个机器多达7处需要**的定位控制，有两个轴（印刷轴和离网轴）需要作凸轮盘同步控制，而且根据印刷的玻璃大小，凸轮盘要求很方便的通过人机界面改变凸轮形状。SIMATIC CPU315T-2 DP集成逻辑控制和运动控制功能，它做运动控制多可以控制8个轴、16个凸轮盘，有两个通讯口，其中一个是Profibus DP（DRIVE）口，速度可达12M bits/sec，通讯是采用ISOCHRONE MODE（等时同步）模式。ISOCHRONE MODE是PROFIBUS DP 通讯的新技术，它可以使PROFIBUS DP 的总线周期保持恒定，从而可以大大提高通讯的稳定性, 提高传动控制系统的稳定性和精度。IM174和ET200均连在此口下，以满足运动控制工艺的要求。另外一个通讯口是标准的MPI/DP口，速度可达12M bits/sec。用于连接到上位机PC、HMI和其他标准的DP 从站。用户可以通过该通讯口，连接标准的ET200进行S7-300 PLC功能的扩展。

　　　在以往我们都会选择FM353或者FM354做定位，而做凸轮盘就要使用FM357-2,但是这种方案成本较高且编程很繁杂，使用、调试的工作难度也很大。如果选用SIMATIC T-CPU通过IM174模块控制第三方伺服，只需要一个CPU315T-2 DP 和2块IM174就够了，还有一个通道可以用来作测量摖墨纸输送长度。这个方案及满足力系统所需要的运动控制功能，又大大的降低了成本并且大大的简化了编程和调试工作，缩短了系统开发周期

可见该系统需要一个可以在HMI就可以改变形状的凸轮盘，在SIMATIC T-CPU凸轮盘清除和生成功能正好可以非常容易地解决这个技术难题。

四、项目的实施与运行

　　　该系统从设计到调试，一共花了一个多月的时间，实现了客户要求的所有功能，整机印刷速度达到12片／分钟

五、应用体会

1. 之前我使用过西门子的SIMOTION D425运动控制器，这次选用的西门子SIMATIC T-CPU运动控制器。这两个控制器的运动控制功能都是一样的，因为它们都是采用西门子SIMOTION Kernel 软件内核，但在使用上却有很大的区别。

2. SIMOTION采用专门的编程语言MCC、SCL、等，需要很长一段时间去适应和学习。SIMATIC T-CPU 是一个标准的S7-300 CPU，简单地通过集成在STEP7 环境下的工艺软件包（S7 Technology）来配置和编程，是工程师所熟悉的S7-300 PLC的编程语言环境，例如：梯形图LAD, STL，FBD，S7-SCL，CFC，SFC，S7-GRAPH。工程师初次应用时，不用经过技术培训，上手使用就非常迅捷。

3. SIMATIC T-CPU可以很方便的同上位机通讯，跟以往用S7-300 PLC一样，非常轻松就可以把位于SIMOTION Kernel 内核的各个伺服轴数据显示上来。当逻辑控制需要轴的数据时，可以直接从轴的数据块DB中找到，非常方便。在SIMATIC T-CPU中轴的配置和SIMOTION是一样的，运动控制的程序编写只是简单的调用相应的功能就可以实现。

4. 因为SIMATIC T-CPU是一个标准的S7-300 PLC逻辑控制器，所以在拥有了运动控制功能的同时，依然保留了强大的PLC逻辑控制功能，SIMATIC NET通讯功能，而且非常容易实现。而采用SIMOTION D作为控制器时，编写逻辑控制程序时非常复杂难以实现。例如，做一个定时功能，在PLC中仅仅调用一个指令就可以实现了。但是，在SIMOTION中做一个定时功能，需要调用一个复杂的功能块。当想用SIMOTION来编写一些标准块时，更是难以实现。

5. 当定位要求不是很**、动态响应很迅捷的时候，使用SIMATIC T-CPU通过控制变频器，就可以完成定位功能。这样，更是大大降低了OEM厂家的设备开发成本

二、控制系统构成

　　1. 硬件配置、系统结构及选择依据

　　系统由HMI和S7-300型PLC构成。因为有位置、压力、速度等曲线需要显示，所以选择了OP270 10。显示效果比较好，有操作按键，容易维护;由于需要3路PWM输出控制步进电机，所以选择了CPU313C，几乎全部利用该CPU的数字量输入输出及模拟量输入输出，性价比非常好;另外，由于压射过程非常快，通常为10-50m/s，有时甚至可以达到100m/s以上。系统需要高速采集大量的数据进行显示、分析和比较，因此选择了SM335模块，它的模拟量输入输出速度快、精度高，还可以产生硬件中断。
　

　　2. 附加系统的硬件配置图，网络结构图，应用中的监视画面。

　　辅机系统主要是由3个机械手构成：喷雾机械手、给汤机械手和取件机械手。他们根据压铸机的动作循环，在相应的位置进行动作。

　　3. 多种可选方案的比较：由于有3个步进电机需要控制，在选择方案时考虑过用CPU313C加3个FM353模块，该模块是1轴步进电机定位模块，高脉冲频率可达200KHz，但此方案成本太高;考虑到本机器对脉冲频率要求不高，CPU313C模块中集成的3路PWM输出脉冲频率可达2.5KHz，已经完全可以满足系统的要求。因此只用1个CPU313C就完成控制要求，性价比很完美!

三、控制系统完成的功能

　　1. 整个控制系统可以分为人机界面显示部分和PLC控制部分。其中PLC控制系统可以分为以下几个部分：压铸机动作顺序控制、压射曲线显示、PWM输出控制和机械手控制。压铸机的动作控制如开模合模，是根据不同的位置送出不同的压力和流量，通常合模分4级，开模分3级。考虑到液压动作的平滑，本系统加了软件斜率，在每个动作的开始、切换和结束时都要通过斜率平滑过渡，使动作很流畅而且声音很小。在机器的使用过程中模具的调整很麻烦，自动调模功能自动完成的繁琐的调节过程，简化操作;压射过程对机器的成型非常重要，需要采集大量的位置、压力和位置数据，压射动作分3步：慢压射、快压射和增压射，由3个独立的步进电机调节油泵的开口控制压射的速度;PWM输出是控制3个独立的步进电机，分别对应慢压射、快压射和增压射的速度。控制上由PLC调用系统功能块SFB49来实现;本机器配备了3个机械手：喷雾机械手、给汤机械手和取件机械手，他们是可选的。根据压铸机的动作循环，在相应的位置进行动作。

　　脉宽调制功能是系统集成功能，仅需在硬件配置中作简单设定后，即可在PLC程序中调用SFB49，使用非常方便。

应用体会

　　项目进行当中，深深地感到西门子自动化产品无与伦比的灵活性。STEP 7强大而便捷的编程功能和PROTOOL灵活自如的组态性能使项目的编程和调试进展非常快。更改容易，维护方便。在PLC的编程中，使用了符号编程，简单明了，易学易懂易维护。为了节约成本，编程中使用模块化编程和变址寻址，大量压缩程序空间，否则必须使用更高一挡的CPU314C-2DP。

　　当然在调试的过程中，也在所难免地遇到了麻烦。PWM输出原本是集成功能，很方便使用。但由于我们节约成本，使用CPU313C上的数字量输入点，在没有配置使用硬件门的情况下，CPU313C上的部分数字量输入点还是会影响3通道的PWM输出。由于西门子手册上的描述也不确切，在求助无门的情况下，对CPU313C上的数字量输入点一一进行测试并与3通道的PWM输出对照，终于弄清楚了硬件门的准确定义，完满解决了问题。

前言

　　光缆护套机是通信光缆制造过程中的后工序的设备，它的作用是在成缆后的缆芯上加综合保护层，以保护缆芯不受外界机械、热、化学及水分的影响。设备的配置如图1所示，传动部分主要由缆芯放线架、钢（铝）带轧纹机、挤塑机、履带式牵引机、收线架等组成。在光缆的护套过程中，根据工艺的要求，整条生产线的速度必须保持稳定，各传动单元间的线速度比例必须协调。高精度地、可靠地保持这个比例系数是保证产品质量，生产正常运行的重要条件，任何原因破坏这种比例协调，就会影响产品的质量，比如光缆外径发生变化、生产过程中钢（铝）带断裂，甚至缆芯被拉断等。由于光缆价格昂贵，成本较高，一旦发生如上质量问题，对企业将造成巨大损失。

　　因此，本文介绍了由西门子的S7-226 PLC与MM440变频器组成的电气控制系统，该系统自动化程度高、稳定性好、运行可靠。

2 系统构成

　　在控制系统中，放线、轧纹、挤塑机、牵引机、收线和排线电机均采用交流变频电机，驱动器采用西门子的MM440系列变频器，该变频器是由微处理器控制，采用IGBT作为功率输出器件的西门子新一代变频器。具有很高的运行可靠性和功能的多样性。操作和生产工艺参数的显示采用西门子的TP-070触摸屏作为上位监控，可以实时、形象地显示现场信号，并可以实时地对现场控制点进行控制。全线控制采用西门子的S7-226 PLC，外加模拟量输入模块EM231。为了提高设备的整体性能，采用S7-226 PLC的自由通讯口分别与上位机TP-070和变频器进行通讯。其中S7-226的端口0用于和MM440通讯（USS4），端口1用于和TP-070通讯。系统结构如图2所示。

3 系统原理

　　由于该生产线无需频繁启动，而且工艺要求的变速范围也不大，所以达到稳速是该电气传动自动控制主要的目标，尤其是在系统的升降速过程中各传动单元之间的速度比例必须保持协调。在整条生产线中，生产的线速度是由牵引机的速度决定，因此在该系统的设计中我们以牵引的速度为参考，各传动单元的速度随牵引速度的变化而变化，并且各部分又能单独启动和停止。

　　1 放线、轧纹和收线电机的速度控制

　　在生产过程中，由于缆芯和钢（铝）带的盘具都是由满盘到空盘，收线盘是由空盘到满盘，而牵引的速度不会经常变化，所以放线、轧纹、收线电机的线速度（V=ω＊D,式中V:线速度，ω：电机角速度，D:盘具直径）为了与牵引保持同步，随着生产的进程必须根据盘具直径的变化不断对电机的角速度进行微调。该微调信号主要是通过各自的张力舞蹈轮上的电位器来给定，具体是这样的，该电位器信号通过模拟量输入模块EM231送入S7-226 ，与反馈到PLC中的牵引速度信号（即同步信号）叠加，再通过USS4协议由S7-226加到各自的MM440变频器中，作为它们的速度给定信号，间接达到各自张力的恒定，从而保证与牵引同步。在这里需要注意的是，虽然生产线的速度并不是很快，但是由于线盘具有有较大的转动惯量，所以放线和收线电机的加速度不宜太大，因此它们速度的设定应采用PID运算。

　　2 挤塑机的控制

　　在光缆护套的开始阶段，为了使光缆的直径达到工艺要求，挤塑机的挤出量必须有一个微调，也就是除了牵引的同步信号外，还要有一个微调信号对挤塑电机加以控制，使挤出量达到规定的工艺要求。该信号可以通过TP-070进行设定并送入PLC,与牵引的同步信号进行叠加后再通过USS4协议送到其MM440变频器重，作为控制该电机的给定信号。另外，在生产开始前，挤塑机一般都要进行排料这一步工序，以检验从模口出来的料的塑化质量。因此还必须有一个独立的手动信号来加以对挤塑电机的控制，该信号也可以由TP-070来设定，后再通过USS4协议送入变频器。

　　3 牵引速度控制

　　牵引机的速度决定了整条生产线的线速度，它的控制非常简洁，其速度给定信号直接由TP-070设定后送入PLC，再通过USS4协议从PLC传输到MM440变频器上。在生产过程中，改变牵引的速度给定值不仅改变牵引机本身的速度，还使其它各传动单元的速度随着它的变化按一定的速度比例相应的发生变化，从而使整条生产线保持同步。

　　线速度的检测主要采用旋转编码器，由S7-226的I0.1和I0.2端口（高速计数器0）送入PLC。单位时间内高速计数器的计数值即为该生产线的线速度，通过TP-070显示于屏幕上。

　　4 排线控制

　　由于排线的速度需要根据光缆的直径自动跟踪收线的速度，即V=K＊ω＊D，其中V：排线速度，K: 修正系数，ω：收线速度，D：光缆直径。所以排线电机驱动器的给定信号由以下两个因素决定：（1） 收线速度通过旋转编码器测定，其信号通过S7-226的I0.6和I0.7送入PLC（高速计数器4）。PLC编程采用定时中断，在单位时间内测量到的高速计数器的计数值即为收线速度。（2） 光缆的直径直接由TP-070设定并送入PLC。

　　PLC将上述两个参数相乘后再乘以相应的修正系数，所得的值就是控制排线电机速度的给定信号，该信号通过USS4协议传输到其MM440变频器上。在这里要注意的是，由于排线电机在工作过程中需要经常换向，也就是说当收到换向信号时排线电机需要高速的降速和升速过程，因此该变频器需外接制动电阻