西门子模块6ES512-1DK01-0AB0型号介绍

西门子模块6ES512-1DK01-0AB0型号介绍

一， 行业概述及工艺要求：

纸质包装袋具有成本低、成型方便、多样、印刷精美、绿色环保等特点，一直在水泥、粮食加工、服装、鞋帽等行业有着广泛的应用，随着国家限塑令的出台，纸袋在食品包装行业取代塑料袋已成必然，这又给纸袋提供了广阔的市场空间，催生了大批的纸袋生产企业。在广东本地东莞、深圳、中山、江门等为代表的纸袋机生产企业也迎来了第二个春天。

广州博玮伺服科技有限公司通过和上述部分企业合作，使BWS-BBR轮切专用伺服驱动器得以广泛应用。

纸袋的生产工艺决定了机械必须具有连续性、高速性及高精度，在先印刷后裁切等纸袋机上还要求具有自动追色标裁切功能。一般生产要求主送料速度为100米/分钟，裁切误差不超过1毫米。能够自动追随主送料速度按设定的裁切长度计算并**裁切。这就给电气控制提出了更高的要求。

BWS-BBR伺服驱动器具有的运动控制器与伺服驱动器结合为一体；可控制无刷伺服或感应伺服；内含32位微处理器及125us动态高速计算回路；可接收400Kpps的高速测长脉冲信号；可追认印刷点自动修正裁切长度等特点完全满足了生产工艺的要求。

二， 控制理念及系统构成：

根据工艺要求我们设计采用了在主送料轮上加装编码器并反馈给伺服驱动器，用以实时监测送料速度并计算；用人机界面和伺服直接通讯来做生产订单的管理及实际工况的监测；在距轮刀180°位置装光电传感器用以给伺服裁切完成信号；在裁切物料垂直位置装检测装置用以检测色标点并反馈至伺服驱动器。

基本系统构架如下图：

以上构架图为通用构架，纸袋机大部采用单刀对胶辊裁切，且轮刀多为锯齿刀，特殊要求还有加热刀。这里不做赘述。

三， 系统接驳及参数设置：

1，数字输入端口参数设置：

端口名称 参数号 功能号 功能说明

DI1 F141 100 矢能并运转

DI2 F142 189 色标点输入 只能输入此端口

DI3 F143 203 裁切点信号输入 只能输入此端口

DI4 F144 154 激活窗口识别功能

DI5 F145 155 允许仿真进料

2，进料、主速度、编码器、轮台等特殊参数设定：

参数号 功能号 功能说明

F130 0 输入4倍率脉冲

F480 1 选择位置控制模式

F481 1 选择追踪控制模式

F499 9 自动轮切功能

F550 120 高线速度

F527/F526 实际计算设定 送料轮每转一米对应的脉冲数

F533/F532 实际计算设定 轮刀周长

F531/F530 实际计算设定 切轮每转脉冲数

F553/552 实际计算设定 印刷点至裁切点距离

F535/534 实际设定 实际裁切的长度

参数设置说明：

2.1，送料轮每转一米对应脉冲数计算：

先算出送料轮周长=直径D×3.14 再算出送料轮每走一米的转数=1/C(C为送料轮周长，单位为米)；送料轮每米脉冲数=1/C* PPR*4（PPR为编码器每转脉冲数）

例如：送料轮直径19cm 送料检测编码器2500线 则送料轮每转脉冲数=1÷（0.19×3.14）×10000≈16762 高位F527=1 低位F526=6762

2.2，切轮每转脉冲数计算：

切轮电机编码器4倍频后×减速比。例如：2500线编码器 1：4减速比 则此参数为40000

2.3，以上参数设定后需复位有效。

2.4关于BEC-BBR自学习等基本参数请参照《BEC-BB伺服驱动器使用手册》这里只介绍与轮切相关参数设定。

四，**调试及调试要点：

参数设置完毕后应再次确认，当确认输入参数正确无误且无系统安全顾虑后开始调试。

在F480、F481=0的情况下以速度模式运行伺服电机，确认电机转向是否与轮刀转向一致，如相反不可改变输入脉冲的方向使之调向，一定要通过改变伺服电机编码器U、V、W方向来实现，否则自动追标功能将不可用。具体方法如下：

U+ →U-对调 V+ →W-对调 W+→ V-对调并将伺服驱动器输出主线V、W对调。

1， 将F039设为1.1，激活伺服系统，手动电机轴确认此时处于定位状态，如有不正常激磁涡流声，应适度调整电流回路的比例增益F470及积分增益F471.如果机械有不正常抖动或异声，调整速度回路的比例增益F476（一般设为200）、速度回路的比例增益F473及积分增益。在此系统中F473的值应在2000左右，以保证速度环的快速响应。

2， 激活模拟进料功能，将模拟进料电位器接至AI3、5V AGND上，将F040设为25.xx

3， 慢慢旋转电位器对系统模拟进料速度，此时系统开始与模拟送料速度同步运转直至切下刀后，才开始正常运行。将剪切长度设为两倍的轮刀周长，这时切刀一定是在朝上180°位置有一个停顿，调整电位器至高转速，观察轮刀停顿时是否平稳无抖动。

4， 连续运转系统，观察轮切电机编码器每转脉冲数F468的值是否有变化，如有，说明说明编码器受到干扰，找出干扰源并解决之。

5， 上纸实际裁切10次，对比剪切长度是否准确，如果长度一致但±于设定长度，计算后并增减F527/526的值。例如：设定裁切800mm，实际裁切805mm。F531/530的值为16762，

16762÷805=20 用实际裁切误差5mm×20=100 16762－100=16662 将此数输入F531/530即可校准。

6， 取消模拟送料，实际裁切并观察实测送料编码器F139的值，如有大范围波动说明送料脉冲受到干扰，找出干扰源并解决之。

7， 利用伺服提供的实际裁切监视参数F713/F712观察实际裁切长度；观测F889的值监视实际裁切误差。

调试要点：

1， 确保伺服驱动器和伺服电机的PG相连并可靠、独立接入大地。

2， 确保裁切点信号传感器、送料速度检测编码器、印刷点检测传感器质量稳定，抗干扰能力好，否则影响裁切精度，甚至系统无法正常工作。

3， 正确设定印刷点至裁切点距离F553/552、同步区角度F528、主测速编码器脉波取样时间F138的值以利提高精度。

4， 如高速裁切时出现过压应启动F033=2并加装制动电阻或加装能耗回馈装置。

五，应用结果及客户反馈：

经过与多家纸袋机生产企业的合作案例分析得出结论，BWS-BBR轮切伺服在纸袋机上完全可以成功应用并做到实际裁切速度120m/分钟，裁切精度±0.5mm以内。BWS-BBR伺服以其特有的经济适用、调试简单方便等特点，满足了客户的工艺要求，在同一系统中同比进口产品为客户节约了30%的成本且剪切速度、裁切精度相同。受到客户的并建立了长期稳定的合作关系。创造了良好的社会和经济效益。

1．引言

随着裁纸行业的不断发展，裁切定位精度成了成品的关键保证，由于国内大部分的生产厂家都是采用变频器上加同步控制卡在定位精度不能准确的把握，我公司聚集了一批在工控事业奋斗的业内精英，同时注入国外**的技术，辅以威科人的勤奋与智慧，开发了一种在裁纸行业的伺服驱动控制器，得到业内人士肯定同时也在实际生产广泛的应用。

2． 设备结构

设备的结构：首先介绍整个设备生产过程，如图所示D1是张力控制系统，它是个磁粉离合器，卷筒纸由它来夹紧，当拉力不均匀的情况下它能够自动调节卷筒纸松紧程度，使纸张在工作过程不会被拉断或拉斜。图M2是个送纸电机它是个异步电机带编码器由变频器来控制，用变频器来调速。M1是切纸电机也是个异步电机带编码器由VEC-VB伺服控制器来控制。M3和M4是个变频电机由两个小变频器控制用来调整切完的纸张送到料斗速度快慢，这两个小电机拖着皮带运动，切好的纸张就自动放在皮带上，然后传到存放斗。

3．控制原理

用BEC-BB驱动器内含PCMD定位功能,可以追随前一台马达的编码输出,并依照既定的比例G=(F133/F134)（即内部电子齿轮比）执行数字式的比例连动控制。

如图所示： M1电机由BEC-BB伺服控制器来控制，M2电机由变频器来控制，把M2电机PG2编码器线接到BWS-BB的控制卡上，M1电机PG1编码器也接到接到接到VEC-VB的控制卡上，当M1电机运转时PG1编码器就有脉冲输出。这脉冲就输入到BEC-BB控制，由于BWS-BB内置追踪控制卡并采用位置追踪控制模式，接受PG1输入的脉冲并依BEC内部比例联动功能通过参数F133和F134的比例执行数字式比例连动，来决定M1切纸电机输出速度。（例： M2的电机是决定送纸的速度，送纸速度越平稳M2编

一、引言

在企业已经全球化的同时，各行各业的竞争也越来越激烈，各种行业机械的效能评比标准也逐渐地大幅提高。客户在评估一台加工机械的效能时，不但要检验产出成品的度是否合格；同时更要计算每台机械每分钟的生产效率是否比竞争者更快更高。因此，探讨机械动作设计的合理化显得尤为重要。高频无缝焊管后段的飞锯的控制系统过去一直依赖进口产品，价格贵，货期长，且服务不及时，随着现代控制技术特别是电力电子产品技术突飞猛进的发展，使飞锯控制系统的解决方案变得“简单易行”，基本上打破了过去长期整机依赖进口的局面。本文阐述广州博玮伺服科技有限公司生产的BEC-BB追剪专用型在飞锯行业的应用。

二、钢管飞锯现状

中国的钢管飞锯行业普遍采用以下三种方式完成高频无缝焊管后段的飞锯：

1、  运动控制器+直流驱动器+直流电机

2、  运动控制器+变频器+三相异步电机

3、  运动控制器+伺服驱动器+伺服电机

4、  专用型伺服驱动（内置运动控制器）+伺服电机（或异步电机）

种方式历时久，优势在于取代了走停式静太裁切，提高了锯切速度和精度；缺陷在于直流电机维护多、维护成本高。

第二种方式用交流系统取代了直流系统，不仅具备直流系统的优势，同中降低了成本，减少了维护费用；但在精度和速度上逊色于第三种方式。

第三种方式优于前两种方式，一方面保证了锯切精度，另一方面提高了锯切速度，后期使用的维护费用也低，但整体造价高。

第四种方案中的专用型伺服驱动器是将原来的运动控制器写成软件集成在伺服驱动器内，使“运动控制器”部分的故障率降为零，不仅完全具备第三种方式的全部优势，还具有造价低、供货快、服务及时等优势。

三、工作原理
(1) 机械基本架构
   在生产钢管的生产线上，成品是连续不断的生产出来的，成品且是硬性的材质，必须将连续送来的材料，立刻裁切成一段段固定长度的成品。这时，便需要应用“往复式同步动态裁切”的技术，或者称之为“往复式飞剪(Reciprocal Fly Shear)”。因为在裁切的过程中(大约0.1~1秒)，如果硬质材料与刀具之间有相互的位置变动，将会对刀具造成伤害;同时也势必影响成品的质量。
    采用如图1所示的“往复式飞剪”机械结构，便是解决这种问题的佳方案。本机械结构的裁切刀具并不是安置于固定点，而是安装于可以移动的“切台”上。透过导螺杆，“切台”的位置由伺服马达带动;因此，在整个裁切的过程中，控制器可以随时控制切台的移动速度与位置，让刀具与材料的相对位置永远维持固定。运用这种方式才能确保每一个成品的定长精度及切口平整度，同时还能延长刀具的使用寿命。

图1     往复式同步动态裁切的系统架构

(2) 往复式飞剪系统的基本组成单元及其功能
a)往复式飞剪专用控制驱动系统(VEC-VBF) (Programmable Drive System-Fly Saw mode):
接受PLC及HMI输入的运转命令及长度设定;
检测测量轮编码器传回的脉波，以获得进料速度及进料长度;
控制伺服马达的运转速度及同步定位动作;
激活切刀(锯片)加工装置。
b) HMI(Human Machine Interface):(人机接口)
接受设定资料及显示运转状态
c) PLC:(可编程程序控制器)
处理基本的接口、互锁、连动信号
d) Servo Motor:(无刷伺服马达或感应伺服马达)
带动导螺杆的正逆转动或停止
e) Ball-Screw:(导螺杆或齿排)
带动切台往复运动及停止
f) Carriage with Cutting Mechanism:(锯台或切台)
包含切刀(锯片)加工装置之移动基台
g) Measure Roll with Encoder:(附编码器的测量轮)
直接紧密的接触待切材料，靠材料的横移而带动编码器产生脉冲信号
(3) 运行速度曲线(如图2所示)。
(4) 切台移动速度与加工动作的时序说明

速度

图2  BWS-BBF系统基本运行速度曲线-

图2中，上下起伏的实线，清楚的表示出整个裁切循环过程中，切台运行的速度曲线;而平直的虚线则代表稳定的进料速度。整个循环分成五个不同的状态，分析如下:
a) 待机状态(Standby)
在一个循环开始时，若送料总长度尚未达到指定裁切长度，即属于待机状态。VEC-VBF随时检测输入材料的长度及当时送料速度。采取前置量检测法，若长度到达前置量，则立刻指挥伺服马达激活，进入加速状态。
b) 加速状态(FrampUp)
送料持续进行，BEC-BBF在检测输入材料的长度及当时送料速度的同时，并指挥伺服马达依照S曲线加速至与进料速度同步;务求在进入同步速度的瞬间，裁刀与材料的动态相对位置已经整定完成。接着便进入同步状态。
c) 同步状态(SyncZone)
一旦进入同步状态，BWS-BBF立刻送出同步信号(SYNC)给裁刀控制机构，要求执行切断动作。同时，BEC-BBF 依然持续侦测进料长度及进料速度，随时保持切刀与材料之间的动态相对位置永远不变;如此才能确保裁切断面的平整。当裁切完成之后，切刀自动退出，并发出裁切完成信号(CUT-END)。VEC-VBF接收到本信号，则不再继续维持同步，立刻进入减速状态。
d) 减速状态(FrampDown)
BWS-BBF指挥马达依照S曲线减速直到完全停止。同时，仍然持续侦测并累计进料长度。一旦马达完全停止，BWS-BBF立刻将切台现在的位置记录为本次裁切的远行程。接着立刻进入回车状态。
e) 回车状态(ReturnHome)
回车状态其实可以看成是“NC走停式定长送料”的标准动作程序。回车过程中，BWS-BBF仍持续侦测并累计进料长度。回车完成之后系统自动进入待机状态，等待下一循环的开始。

四、系统主器件选型注意事项

BEC-BBF追剪系统基本架构中所需的主要组件是（请参考图1系应用之基本图）：

1.       同步伺服或感应伺服电机。

必须依据系统扭力的需要，包括伺服电机、机械系统自身的惯量、效率、摩擦损耗等因素来选定适当的形式及功率。

一般选择电机时需注意：

1）  低惯量

惯量愈低愈好，否则会损耗许多扭力去克服自身的惯量。

2）适当的额定转速及减速比

选定电机规格时应配合减速机构一并考虑，佳的匹配是当电机运行于高转速时，即是机台切刀的高合理运转速度（考虑机械的承受力，及实际应用上的要求）。尤其是当选用的是感应式异步电机加装编码器的方式搭配时，更是要考虑适当的减速比及电机的转速配置；因为一般的异步电机的扭力输出效率大的区间是在额定转速区附近，在较低的转速区扭力输出效率相对较差；故若选择1500rpm的电机，实际上仅运转于约500~600rpm的速度区间，那么就必须改变减速比，使得电机运转于1100~1400rpm，或改用750rpm的电机来使用，如此才能发挥电机应有的扭力输出效率。

3）若能采用标准伺服电机，则将比使用一般感应式异步电机有更好的表现。

2. BWS-BBF驱动器。

必须依据系统可能的大扭力需要选定的伺服电机的大电流额定来选定。驱动器必须有回升放电功能，可以外接放电电阻（内含放电回路的机型）或外加煞车制动器再接放电电阻（无放电回路的机型）；详细内容请咨询本公司技术服务咨询人员。

3. 主线速度测量编码器。

依据精度要求及机械参数来选定。

编码器的选定规格需注意：

1）工作电压5V

2）输出部是线驱动（Line Drive），差动式信号，增量型。

3）有A，/A，B，/B的信号。

4）配合测量轮的外径及减速比，测量精度需能合乎裁切精度的要求。若采用1024ppr的编码器，配合圆周为400mm的测量轮，增速比是1的话，其测量精度是(400/1024)*2=0.78mm，可应用于±1mm精度要求的测量，但不适用于±0.8mm以下精度要求的测量。要提高测量精度，则必须提高编码器精度，或增加增速比，以提高单位长度中的脉波输出量。

4. 人机界面。

可规划适合的操作画面，以便于资料输入，动作切换，系统监视。上述基本组件即可达成BEC-BBF追剪系统直接、经济的操控需求

五、结束语

BWS-BBF系列追剪专用型伺服配异步电机精度可达2MM以内，速度可达90M/MIN；BEC-BBF系列追剪专用型伺服配同步永磁电机精度可达1MM以内，速度可达120M/MIN。专用型伺服在钢管定尺飞锯行业的成功应用具有深远意义，同时具有广阔的发展前景。