化工儀器網(wǎng)
詳細介紹
西門子PLC中央控制單元CPU314C-2PTP以西門子SIMATIC T-CPU 為控制核心，通過IM174接口模塊以DP（DRIVE）等時同步模式與T-CPU相連控制第三方的伺服驅動系統(tǒng)和變頻系統(tǒng),。人機界面HMI使用OP270-10,，通過MPI通訊方式與T-CPU連接，組成一個集運動控制,、邏輯控制,、監(jiān)控等功能于一體的玻璃機械電氣控制系統(tǒng)，完成玻璃全自動印刷工藝,。
重點介紹SIMATIC T-CPU 315T-2 DP的特點,、選型思路及架構，硬件配置及與第三方伺服驅動如何配置參數(shù),。
關鍵詞：SIMATIC Technology， SIMATIC T-CPU,，DP（DRIVE）,，第三方，IM174,，伺服驅動器,，印刷，玻璃機械,，運動控制,，同步控制，多軸控制
一,、項目概述
深圳市深時機電是一家專業(yè)從事工業(yè)自動化工程的成套,、設計、開發(fā)及產品經(jīng)營的高科技公司,。同時也是德國西門子公司授權的西門子自動化系統(tǒng)產品（AS）,，低壓驅動系統(tǒng)產品（SD）、低壓電器（CD）等產品的一級代理商,，系統(tǒng)集成商,。
本文介紹的機器是全自動高速穿梭式絲網(wǎng)印刷機,是針對汽車玻璃而專業(yè)打造的一款集連續(xù)自動上片、儲片、精確定位,、穿梭傳輸,、自動印刷、出料檢測,、快速烘干,、儲片、二次精確定位,、二次套印,、高效烘干、自動下片為一體的高精度,、高效率的新型玻璃印刷機,。適合于大批量、高效,、多色套印的家私,、家電、產業(yè)等規(guī)則玻璃,。特別適合轎車前后檔,、三角窗、側窗和專業(yè)平板玻璃的大批量生產,。
整機采用觸摸屏人機界面,，操作機器設備；
多色印刷系統(tǒng),，采用獨立多次精確定位,。傳輸采用精確伺服系統(tǒng)控制，穿梭傳動實現(xiàn)快捷傳輸,。
選擇配置自動上片系統(tǒng),，自動儲片系統(tǒng)，自動下片系統(tǒng),，UV或IR干燥系統(tǒng),。
工藝介紹
1. 手動預定位定位氣缸上升，人工完成放片,，左右定位啟動,，完成預定位，上升氣缸左右定位氣缸復位,，啟動輸送至于儲片機,。
2. 儲片機
玻璃進入儲片機，不需儲片時,，此機作為輸送段,，儲片啟動時有兩個感應器（zui大玻璃與zui小玻璃）zui大玻璃時,，zui小玻璃感應器不工作，反之zui大玻璃感應器不工作,。儲片架每次上升距離為40mm,，玻璃輸送時儲片架不能上升，下降,。輸送臺有玻璃片儲片架不能下降,，儲片架下降完成啟動輸送至精定位。
3. 精確預定位
玻璃片進入精定位,，感應器感應到玻璃,，輸送停止。定位托架上升（氣缸驅動）此二項動作同時進行,，托架上升機頭下降完成,，伺服電機啟動。開始精定位,，精定位完成,，穿梭輸送上升（氣缸驅動）上升完成，啟動真空泵,，完成吸附玻璃,，伺服電機復位，定位托架下降,，精定位機頭上升,，穿梭輸送啟動送至印刷機。
4. 印刷主機
玻璃進入印刷機,，穿梭輸送停止,，真空吸附關閉，穿梭架下降重新復位到預定位,，與此同時臺板吸風啟動，印刷機頭下降,，刮刀氣缸下降,，印刷啟動，離網(wǎng)啟動,，離網(wǎng)距離可自行設定,，印刷完成，防滴墨氣缸啟動,，離網(wǎng)復位,，機頭上升，刮刀上升,，回油刀氣缸下降啟動回油,，印刷完成的同時,，吸風停止，穿梭架上升,，真空泵啟動,，穿梭架輸送開始送至出料擦墨。
5. 擦洗網(wǎng)版
擦洗網(wǎng)版時,，松開鎖緊氣缸,，抽出網(wǎng)版，推入網(wǎng)版時感應開關感應到網(wǎng)版,，啟動鎖緊氣缸完成網(wǎng)框定位,。
6. 出料擦墨
玻璃進入出料擦墨機，不需擦墨時此機作為傳送帶,，擦墨啟動時,，機頭鎖緊氣缸松開，機頭輸送啟動,，卷紙啟動,，輸送卷紙完成，吸風啟動,，（氣缸）機頭下降,，刮刀氣缸下降，下降完畢,，啟動印刷完成擦墨,，吸風停止，機頭上升,，機頭輸送啟動,。輸送完成，機頭鎖緊氣缸啟動,，完成機頭復位,。
7. 燈箱檢測機
玻璃進入燈箱檢測機，不需要檢測時此機作為輸送段,，需檢測時,，斜轉架上的氣缸升起，斜轉架啟動,，當轉動至30°時,，檢測燈箱開啟，轉動燈箱,，檢測玻璃時不影響玻璃輸送,，檢測完成，燈箱啟動復位,，斜轉架下降,，斜轉架下降時輸送臺上不能有玻璃片,。
二、控制系統(tǒng)構成
整個機器多達7處需要精確的定位控制,，有兩個軸（印刷軸和離網(wǎng)軸）需要作凸輪盤同步控制,，而且根據(jù)印刷的玻璃大小，凸輪盤要求很方便的通過人機界面改變凸輪形狀,。SIMATIC CPU315T-2 DP集成邏輯控制和運動控制功能,，它做運動控制zui多可以控制8個軸、16個凸輪盤,，有兩個通訊口,，其中一個是Profibus DP（DRIVE）口，速度可達12M bits/sec,，通訊是采用ISOCHRONE MODE（等時同步）模式,。ISOCHRONE MODE是PROFIBUS DP 通訊的新技術，它可以使PROFIBUS DP 的總線周期保持恒定,，從而可以大大提高通訊的穩(wěn)定性, 提高傳動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度,。IM174和ET200均連在此口下，以滿足運動控制工藝的要求,。另外一個通訊口是標準的MPI/DP口,，速度可達12M bits/sec。用于連接到上位機PC,、HMI和其他標準的DP 從站,。用戶可以通過該通訊口，連接標準的ET200進行S7-300 PLC功能的擴展,。
在以往我們都會選擇FM353或者FM354做定位,，而做凸輪盤就要使用FM357-2,但是這種方案成本較高且編程很繁雜，使用,、調試的工作難度也很大,。如果選用SIMATIC T-CPU通過IM174模塊控制第三方伺服，只需要一個CPU315T-2 DP 和2塊IM174就夠了,，還有一個通道可以用來作測量摖墨紙輸送長度,。這個方案及滿足力系統(tǒng)所需要的運動控制功能，又大大的降低了成本并且大大的簡化了編程和調試工作,，縮短了系統(tǒng)開發(fā)周期,。
硬件配置如下：
控制系統(tǒng)結構框圖如下圖所示：
西門子PLC中央控制單元CPU314C-2PTP
三,、控制系統(tǒng)完成的功能
本系統(tǒng)的一個技術難點就是機器在印刷不同規(guī)格的玻璃時,，印數(shù)軸的工作行程要求可以是隨意調整的，例如：印刷軸的zui大工作行程時0～1800mm,，離網(wǎng)的zui大工作行程是0～40mm,，他的同步關系如下圖黑色線所示,，但在印刷小玻璃時，為了提高效率,，可能需要將印刷工作行程改為300～1500mm,，離網(wǎng)同步的關系改成下圖紅色線所示，
可見該系統(tǒng)需要一個可以在HMI就可以改變形狀的凸輪盤,，在SIMATIC T-CPU凸輪盤清除和生成功能正好可以非常容易地解決這個技術難題,。
四、項目的實施與運行
該系統(tǒng)從設計到調試,，一共花了一個多月的時間,，實現(xiàn)了客戶要求的所有功能，整機印刷速度達到12片／分鐘
五,、應用體會
1. 之前我使用過西門子的SIMOTION D425運動控制器,，這次選用的西門子SIMATIC T-CPU運動控制器。這兩個控制器的運動控制功能都是一樣的,，因為它們都是采用西門子SIMOTION Kernel 軟件內核,，但在使用上卻有很大的區(qū)別。
2. SIMOTION采用專門的編程語言MCC,、SCL,、等，需要很長一段時間去適應和學習,。SIMATIC T-CPU 是一個標準的S7-300 CPU,，簡單地通過集成在STEP7 環(huán)境下的工藝軟件包（S7 Technology）來配置和編程，是工程師所熟悉的S7-300 PLC的編程語言環(huán)境,，例如：梯形圖LAD, STL,，F(xiàn)BD，S7-SCL,，CFC,，SFC，S7-GRAPH,。工程師初次應用時,，不用經(jīng)過技術培訓，上手使用就非常迅捷,。
3. SIMATIC T-CPU可以很方便的同上位機通訊,，跟以往用S7-300 PLC一樣，非常輕松就可以把位于SIMOTION Kernel 內核的各個伺服軸數(shù)據(jù)顯示上來,。當邏輯控制需要軸的數(shù)據(jù)時,，可以直接從軸的數(shù)據(jù)塊DB中找到，非常方便,。在SIMATIC T-CPU中軸的配置和SIMOTION是一樣的,，運動控制的程序編寫只是簡單的調用相應的功能就可以實現(xiàn),。
4. 因為SIMATIC T-CPU是一個標準的S7-300 PLC邏輯控制器，所以在擁有了運動控制功能的同時,，依然保留了強大的PLC邏輯控制功能,，SIMATIC NET通訊功能，而且非常容易實現(xiàn),。而采用SIMOTION D作為控制器時,，編寫邏輯控制程序時非常復雜難以實現(xiàn)。例如,，做一個定時功能,，在PLC中僅僅調用一個指令就可以實現(xiàn)了。但是,，在SIMOTION中做一個定時功能,，需要調用一個復雜的功能塊。當想用SIMOTION來編寫一些標準塊時,，更是難以實現(xiàn),。
5. 當定位要求不是很精確、動態(tài)響應很迅捷的時候,，使用SIMATIC T-CPU通過控制變頻器,，就可以完成定位功能。這樣,，更是大大降低了OEM廠家的設備開發(fā)成本
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