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西門子6ES7216-2BD23-0XB8參數(shù)詳細
西門子6ES7216-2BD23-0XB8參數(shù)詳細
一,、引言
目前食品飲料灌裝生產(chǎn)線的生產(chǎn)速度非?？?，普通灌裝機的灌裝速度已達到500瓶/分鐘,，靠簡單的人力包裝已無法完成如此大量的包裝工作，因此高速紙箱包裝機在食品包裝行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,。該包裝機作為獨立設(shè)備安裝于生產(chǎn)線上,，提供專用輸送帶將生產(chǎn)線上灌裝好的產(chǎn)品傳輸?shù)桨b機上，包裝機自動完成分瓶,、上紙,、打包、噴膠等工作并通過輸送帶傳送到下一個工序,。
圖1
二,、西門子SIMOTION介紹
在運動控制領(lǐng)域，一般的電機驅(qū)動器提供了豐富的運動控制功能,，但邏輯控制和復(fù)雜運算功能卻相當(dāng)弱,，而一般的PLC提供了全面的邏輯控制功能，但又很難具備運動控制的全部功能,。傳統(tǒng)的應(yīng)用方式是將PLC和伺服控制器配合使用,，但存在高速數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)同步和精確控制等方面的問題,。
西門子公司提出新一代的運動控制平臺SIMOTION,。SIMOTION是為運動控制起主導(dǎo)作用的機器而設(shè)計的，本身集成了邏輯控制與運動控制,，可以獨立完成以往PLC加電機調(diào)速器的所有功能,，主要應(yīng)用于那些控制要求復(fù)雜，控制速度快,，要求精確運動的領(lǐng)域中,。
1．SIMOTION是一種簡單，靈活的控制系統(tǒng),，本身集成了運動控制,、邏輯控制與工藝控制。具有如下的優(yōu)點：
邏輯控制和運動控制相結(jié)合,，取消了影響響應(yīng)時間的獨立接口
節(jié)省了為這些中間接口進行編程以及診斷的投入
整個機器的編程以及診斷不僅規(guī)范,，而且象PLC一樣開放透明
2．SIMOTION系統(tǒng)具有三個組成部分：
工程開發(fā)系統(tǒng)
工程開發(fā)系統(tǒng)可以實現(xiàn)由一個開發(fā)環(huán)境解決所有的運動控制、邏輯及工藝控制問題,，并且它還能夠提供所有必要的工具,，從編程到參數(shù)設(shè)定，從測試到故障診斷,。
實時軟件模塊
這些模塊提供了眾多的運動控制以及工藝控制功能,。針對某一特定的機器所需要的功能，靈活地選擇相關(guān)地模塊。
硬件平臺SIMOTION D
SIMOTION D的功能集成在新的SINAMICS S120多軸驅(qū)動系統(tǒng)的控制模板上,，使之成為一個緊湊的擁有控制器及驅(qū)動器的系統(tǒng),。將運動控制與驅(qū)動器集成在一起，使系統(tǒng)具有極快的響應(yīng)速度,。SIMOTION D具有若干種規(guī)格,，均是取決于其性能的要求。
三,、系統(tǒng)要求
鑒于灌裝食品行業(yè)設(shè)備自動化程度高,，產(chǎn)品產(chǎn)量大的特點，對高速紙包機提出了如下的控制要求：
1． 運行速度快
由于食品灌裝生產(chǎn)線的灌裝速度高,，要求包裝機的速度也必須達到與之配套的水平,。目前成熟的紙箱包裝機可以達到標準產(chǎn)量60箱/分鐘，最大產(chǎn)量80箱/分鐘,。
2． 可靠性高
鑒于生產(chǎn)線的連續(xù)高速生產(chǎn)的特殊情況,，生產(chǎn)線上任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都會直接導(dǎo)致全線的故障停機，從而給用戶帶來巨大的經(jīng)濟損失,，故要求設(shè)備可靠性非常高,。要求配套的紙箱包裝機在出廠前必須經(jīng)過嚴格的測試，以每批次連續(xù)生產(chǎn)2000箱,，連續(xù)生產(chǎn)10個批次不出現(xiàn)任何故障為出廠驗收合格標準,。
3． 分瓶控制精確
如上圖所示生產(chǎn)線上過來的產(chǎn)品是連續(xù)排列的，必須通過一個專用設(shè)備將連續(xù)排列的產(chǎn)品分成一個紙箱可以容納的不連續(xù)的產(chǎn)品單元,，如下圖將啤酒易拉罐分成每24瓶一個單元的小單元塊給后面的包裝做預(yù)處理工作,。
圖3
每兩個易拉罐之間的位置大約只有20mm，分瓶器必須準確無誤的插入到這個位置中,，靠前或靠后都會將易拉罐頂翻而影響后面的包裝,。而且前后分瓶器由兩個不同的電機帶動，必須嚴格進行位置與速度的同步,，否則相互之間將出現(xiàn)干涉,，影響分瓶質(zhì)量。
4． 噴膠控制精確
包裝好的紙箱必須在成型壓制之前上膠,，上膠分為三個部位：上噴膠,，左側(cè)噴膠，右側(cè)噴膠,。每個部位的噴膠必須依照機器主電機的運行速度當(dāng)主電機旋轉(zhuǎn)到某一角度開始噴膠，到達另一角度后停止噴膠,。否則將出現(xiàn)噴膠不到位或噴膠過度的情況影響產(chǎn)品質(zhì)量,。
5． 產(chǎn)品成品率高
由于高速紙包機產(chǎn)量巨大，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障將導(dǎo)致產(chǎn)品的大量浪費，而且包裝用的紙箱又屬于一次性產(chǎn)品,，不能回收利用,，因此對產(chǎn)品的成品率要非常的高，要求包裝出的紙箱為一個嚴格的長方體,，不能出現(xiàn)歪斜,、包裝不全、漏噴膠或膠噴位置不對等情況,。
6． 自動化程度高
包裝機在工作時,，從進瓶開始到紙箱包裝結(jié)束，所有工作全部自動完成,，不需要人工干預(yù),。
四、運動控制系統(tǒng)配置
1．為保證整機的運行速度采用如下的配置：
伺服電機
高速紙包機上采用西門子1FK7高精度同步伺服電機,，主驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分,，機械結(jié)構(gòu)設(shè)計成主驅(qū)動軸轉(zhuǎn)一圈生產(chǎn)一箱產(chǎn)品，所以該設(shè)計結(jié)構(gòu)的最大產(chǎn)量為80箱/分,，標準產(chǎn)量為60箱/分,達到了主流高速紙包機的生產(chǎn)速度,。
高速信號的處理
在機器運轉(zhuǎn)的過程中，對關(guān)鍵信號的響應(yīng)時間為1MS,。
具體算法：
響應(yīng)時間＝1MS/度
對于上述信號直接接入到SIMOTION D435中,，SIMOTION D435輸入信號的響應(yīng)時間為0.1ms，上述要求,。
2．SIMOTION采用一體化的連接電纜和集成化的安裝方式,，保證系統(tǒng)的高可靠性
SIMOTION的電機電纜和編碼器電纜全部采用高IP等級的專用連接頭，用戶在使用過程中直接將電纜接頭插到相應(yīng)的接頭上擰緊相應(yīng)的螺絲即可,。
SIMOTION采用一體化的集成連接方式,，控制器D435和驅(qū)動器SINAMACS之間采用DRIVE-CLIQ高速通訊方式，通訊速率可達到100M,，響應(yīng)速度快,，集成化好，對于用戶來說簡單方便,，故障率低,。
功率單元與電機驅(qū)動器之間的連接采用內(nèi)置銅牌和DRIVE-CLIQ連接，簡單方便故障率低,。
3．系統(tǒng)配置
整機采用四臺1FK7伺服電機,，分別為兩臺分瓶電機，一臺主電機,，一臺出口電機,。主電機和出口電機功率為3.3KW,，分瓶電機功率為0.82KW。
采用TP270作為系統(tǒng)的人機操作界面,。
采用SIMOTION D435作為主控制器,。
采用SIMOTION S120作為電機驅(qū)動單元。
1－SIMOTION D435運動控制器
2－S120 電源模塊
3－雙軸電機模塊9A
4－雙軸電機模塊5A
5－主軸電機,，1FK7系列
6－分瓶電機,，1FK7系列
7－分瓶電機，1FK7系列
8－送瓶電機,，1FK7系列
9－遠程IO,，ET200M
10－變頻器，MM440,，帶profibus接口
11－TPP270操作界面
12－Profibus現(xiàn)場總線,，速率可達到12M
13－伺服電機電源電纜
14－伺服電機DRIVE-CLIQ編碼器反饋
五、控制原理
對于紙箱包裝機從易拉罐進入到進瓶器內(nèi)到包裝好的成品紙箱出來,，所有的動作全部由機器自動完成,，不需要人工干預(yù)，自動化程度非常高,。在整個控制過程中難點主要存在于分瓶控制,、噴膠控制、上紙控制三各方面,，SIMOTION對于這三各方面的控制提供了專用的功能,，使得原先非常復(fù)雜的控制變得簡單方便。
1．分瓶控制：
分瓶控制是紙箱包裝機控制過程中難度最大的部分,。
