西門子SIMOTION D在高速塑膜包裝機(jī)上的應(yīng)用
| ，分別設(shè)定輸出的起始角度和停止角度。當(dāng)?shù)竭_(dá)起始角度時(shí)凸輪開始輸出，到達(dá)停止角度時(shí)凸輪停止輸出。 程序說明： 對(duì)每個(gè)凸輪的輸出選擇“state”參數(shù)然后判斷，如果為“ON”表示凸輪輸出，否則表示凸輪停止輸出。然后通過一個(gè)中間變量過渡編制邏輯條件，當(dāng)凸輪輸出條件滿足后判斷外圍檢測(cè)設(shè)備條件是否滿足，如果滿足則輸出動(dòng)作。 4．上膜移位控制： 上膜控制是指當(dāng)主軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)到一定的相位時(shí)如檢測(cè)到相應(yīng)的光電開關(guān)則開始進(jìn)行上膜動(dòng)作。這里與上述凸輪輸出控制不同的地方是檢測(cè)光電開關(guān)信號(hào)與相位輸出并不是在同一個(gè)周期相位內(nèi)（例如，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)到120度的時(shí)候開始動(dòng)作，轉(zhuǎn)動(dòng)到150度的時(shí)候結(jié)束動(dòng)作。所有的動(dòng)作全部在主軸旋轉(zhuǎn)一圈0～360度的范圍內(nèi)）但上膜則要求檢測(cè)到光電信號(hào)后在主軸旋轉(zhuǎn)了兩圈之后的范圍內(nèi)開始上膜動(dòng)作（例如，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)到150度的時(shí)候檢測(cè)到有瓶，主軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)完這一圈之后在下一圈的時(shí)候開始上膜動(dòng)作，即主軸轉(zhuǎn)過360度后開始動(dòng)作上膜電機(jī)，進(jìn)行上膜的動(dòng)作 。 為實(shí)現(xiàn)上述功能，在凸輪輸出功能的基礎(chǔ)上加入移位指令，在程序中設(shè)定一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，當(dāng)檢測(cè)到光電信號(hào)后將此存儲(chǔ)區(qū)的第一個(gè)位進(jìn)行置位操作，當(dāng)主軸完成一個(gè)工作循環(huán)后（旋轉(zhuǎn)了360度）將此存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)據(jù)左移一位，然后在開始上膜動(dòng)作的相位判斷此存儲(chǔ)區(qū)的第二個(gè)位的狀態(tài)，如果是1表示當(dāng)前需要上膜動(dòng)作，如果是0表示當(dāng)前不需要上膜動(dòng)作。 程序說明： 一般的PLC程序中實(shí)現(xiàn)上述功能，我們只需要定義一個(gè)字地址（例如MW0）作為工作地址，指定當(dāng)檢測(cè)到上膜信號(hào)后對(duì)M0.0置位，主軸每轉(zhuǎn)動(dòng)一周后對(duì)MW0進(jìn)行一次左移，鑒于上述要求只需要使用M0.2的狀態(tài)進(jìn)行邏輯判斷即可。程序編制比較簡(jiǎn)單。 由于SIMOTION是采用變量來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的，不能將一個(gè)字型的變量拆分成若干個(gè)位型的變量則實(shí)現(xiàn)上述功能比較困難。故采用邏輯運(yùn)算法實(shí)現(xiàn)。 定義一個(gè)字型變量“songmo_delay_inputgdy”通過上膜光電眼狀態(tài)對(duì)其進(jìn)行置位操作。通過主軸轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的標(biāo)志位對(duì)其進(jìn)行復(fù)位。然后采用OR運(yùn)算將其狀態(tài)加到工作變量“yiwei_gdy”中。進(jìn)行移位操作。 通過主軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周信號(hào)進(jìn)行移位操作，然后通過AND指令將需要判斷的位取出（變量“tmp_yiwei”的狀態(tài)為00000000 00000100）判斷取出的變量的狀態(tài)即可。通過上述程序的變通完成了系統(tǒng)功能。 5．虛軸同步控制： 塑膜包機(jī)程序調(diào)試編寫的難點(diǎn)就是如何保證上膜電機(jī)，切膜電機(jī)與實(shí)際意義上的主軸電機(jī)的同步關(guān)系；要求主軸電機(jī)在旋轉(zhuǎn)一周即機(jī)械包裝一包產(chǎn)品的過程中，上膜電機(jī)在此過程中何時(shí)與主軸電機(jī)同步，何時(shí)解除同步關(guān)系；且為保持上膜的完整性，上膜電機(jī)在運(yùn)動(dòng)過程中還必須有一個(gè)加減速的變化過程?？紤]到進(jìn)行分瓶控制時(shí)我們把主軸電機(jī)長度設(shè)為0度—1440度，而此時(shí)最好需要0度—360度區(qū)間的范圍，才能相對(duì)簡(jiǎn)潔的進(jìn)行同步，因?yàn)橹鬏S電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈（360度），上膜電機(jī)軸，切膜電機(jī)軸也運(yùn)動(dòng)一次，因此，此時(shí)我們建立了一個(gè)虛軸，虛軸與主軸同步，而讓上膜電機(jī)軸，切膜電機(jī)軸與虛軸保持360度區(qū)間的同步。即把主電機(jī)軸的0度—1440度的區(qū)間平移到0度—360度的區(qū)間。 針對(duì)上述控制要求，同樣采用SIMOTION提供的標(biāo)準(zhǔn)多軸CAM曲線同步功能對(duì)主軸電機(jī)與虛軸進(jìn)行精確位置同步： 定主軸電機(jī)的位置作為CAM曲線的X軸，虛軸的運(yùn)行位置做Y軸做一條CAM曲線。 由于機(jī)械上上膜電機(jī)，切膜電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一次即360度就要包出一包產(chǎn)品，而主軸設(shè)定長度為1440度，因此為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)模型，相當(dāng)于將主軸平移到虛軸上一個(gè)360度的區(qū)間，整個(gè)生產(chǎn)過程實(shí)際上時(shí)不斷的重復(fù)這個(gè)同樣的生產(chǎn)單元。 程序說明： 書寫如下得MCC語句，只要在自動(dòng)條件下當(dāng)主軸電機(jī)運(yùn)行即“ping_start_zhuji”為“TRUE”時(shí)開始執(zhí)行CAM同步指令。通過下列指令實(shí)現(xiàn)了虛軸與主軸的同步。 在虛軸同步指令中做如下的設(shè)置，虛軸xuzhou_axis作為從軸，主電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸zhudianji_axis做為主軸，選擇xuzhou_cam曲線作為從軸的運(yùn)動(dòng)軌跡。主從軸的運(yùn)行方式選擇絕對(duì)坐標(biāo)運(yùn)行，Cam運(yùn)行過程選擇循環(huán)執(zhí)行。這樣虛軸就按照事先設(shè)定的運(yùn)行軌跡與主軸做位置同步運(yùn)行。 6． 上膜切膜同步控制： 在引入并建立虛軸后，在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，由于虛軸時(shí)刻與主軸保持同步，即一個(gè)360度區(qū)間的主軸。因此，此時(shí)上膜電機(jī)，切膜電機(jī)與主軸電機(jī)的同步即轉(zhuǎn)化為與虛軸的同步，針對(duì)上述控制要求，采用SIMOTION提供的標(biāo)準(zhǔn)多軸CAM曲線同步功能對(duì)上膜電機(jī)軸與虛軸進(jìn)行精確位置同步： 定義虛軸位置作為CAM曲線的X軸，上膜電機(jī)的運(yùn)行位置做為Y軸做一條CAM曲線。 由于上膜電機(jī)在與主軸電機(jī)保持位置同步的過程中，速度還需要有變化，來實(shí)現(xiàn)上膜的遲，早，上膜的長度變化，因此我們把此坐標(biāo)系分成五段，分別為送膜起始點(diǎn)，送膜開始點(diǎn)，送膜高速點(diǎn)，送膜低速點(diǎn)，送膜終止點(diǎn)，通過改變這五對(duì)點(diǎn)的X，Y 軸坐標(biāo)來改變送膜曲線的形狀從而來實(shí)現(xiàn)不同配方產(chǎn)品的上膜包裝任務(wù)。 對(duì)于切膜電機(jī)的運(yùn)行；一般情況下切膜電機(jī)保持停止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)主軸電機(jī)運(yùn)行到需要切膜時(shí)，切膜電機(jī)馬上高速運(yùn)行一周后立刻停止，等待下一個(gè)周期的到來，因此，曲線是一條非?！岸嘎N”的折線。 程序說明： 書寫如下得MCC語句，只要上膜信號(hào)到來就開始執(zhí)行CAM同步指令。通過下列指令實(shí)現(xiàn)了上膜軸，切膜軸與虛軸的同步，即與主軸的同步。 在上膜軸，切膜軸的同步指令中做如下的設(shè)置，虛軸cutting_axis，songmo-axis作為從軸，虛軸xuzhoui_axis做為主軸，分別選擇對(duì)應(yīng)的cutting_cam，songmo-cam曲線作為從軸的運(yùn)動(dòng)軌跡。主從軸的運(yùn)行方式選擇絕對(duì)坐標(biāo)運(yùn)行，Cam運(yùn)行過程選擇循環(huán)執(zhí)行。這樣上膜軸，切膜軸就按照事先設(shè)定的運(yùn)行軌跡與虛軸即主軸做位置同步運(yùn)行。 六、與其他同類解決方案相比SIMOTION的優(yōu)越性 1．與西門子PLC＋MASTERDRIVES MC解決方案相比 西門子PLC+MASTERDRIVES MC解決方案代表了在運(yùn)動(dòng)控制中非常典型的一類解決方案，即PLC完成邏輯運(yùn)算以及數(shù)據(jù)處理功能，MASTERDRIVES MC完成了運(yùn)動(dòng)控制的全部功能。與上述解決方案相比SIMOTION具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)： 高速通訊接口，可實(shí)現(xiàn)等時(shí)數(shù)據(jù)同步 SIMOTION D提供內(nèi)部通訊的DRIVE-CLIQ通訊接口，該接口適用于SIMOTION D和S120伺服驅(qū)動(dòng)器之間的通訊，伺服電機(jī)編碼器反饋信號(hào)等，通訊速度可達(dá)到100M，可輕松實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)同步 高速的輸入、輸出通道 SIMOTION D提供了若干高速數(shù)字量輸入、輸出通道，可以連接對(duì)速度響應(yīng)要求高的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)最快響應(yīng)。 集成一體化的編程降低了編程難度 PLC+MASTERDRIVES MC方案里編程人員必須精通PLC的編程、MASTERDRIVES MC的編程以及人機(jī)界面的編程。在大多數(shù)情況下，完全了解上述三個(gè)不同編程方法是有一定困難的。 SIMOTION提供了一體化的解決方案，控制器，驅(qū)動(dòng)器，人機(jī)界面的程序全部集成在一起，有一種工具進(jìn)行開發(fā)。編程人員只要了解這一種工具即可完成三個(gè)不同部分的程序的編制，大大的簡(jiǎn)化了工作量。 2．與貝加萊可編程控制（PCC）系統(tǒng)和伺服控制（ACOPOS）系統(tǒng)解決方案相比 貝加萊的方案代表了包裝行業(yè)里其他品牌伺服的典型高端解決方案，貝加萊也提供了電子齒輪，電子凸輪等功能，與之相比SIMOTION仍然具有一定的優(yōu)越性： 編程方法簡(jiǎn)單 貝加萊控制器的編程語言為C語言，這就要求編程人員具有一定的高級(jí)語言編程能力，而對(duì)于一般廠里的電氣工程人員來講用C語言編程非常困難，這就造成了設(shè)備維護(hù)難度增加。 SIMOTION提供了非常靈活的編程方式，有適合程序開發(fā)人員使用的高級(jí)語言編程，有為工程人員準(zhǔn)備的梯型圖編程，也有為電氣人員準(zhǔn)備的MCC編程。這樣用戶就可以根據(jù)自己對(duì)工具的熟悉程度合理的使用各種編程語言。 分瓶控制精度高 目前貝加萊的分瓶控制最小的分瓶單位是2包（即，分瓶電機(jī)與主軸同步，必須分完2包產(chǎn)品后才可以解除同步）。 SIMOTION的分瓶控制最小的分瓶單位可以達(dá)到1包。 七、主要監(jiān)控畫面 八、結(jié)束語 SIMOTION作為西門子新一代運(yùn)動(dòng)控制器增加了很多實(shí)用的功能，降低了使用者的編程難度，在一些控制要求較高的機(jī)械上可以真正體現(xiàn)出它的優(yōu)勢(shì)。配套好的紙箱包裝機(jī)經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用半年多，應(yīng)用效果良好，收到用戶和設(shè)備制造廠的好評(píng)。 |
