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著國內(nèi)造紙行業(yè)規(guī)模的飛速發(fā)展及人力資源成本的不斷提高，成品紙生產(chǎn)工段對包裝過程自動(dòng)化 及低成本化的要求也越來越迫切。之前，國內(nèi)的大 規(guī)格令紙包裝主要依靠人工、半自動(dòng)包裝機(jī)或進(jìn)口包裝機(jī)完 成。某公司開發(fā)的全自動(dòng)令紙包裝機(jī)成本合理、運(yùn)行性能 高效、包裝效果優(yōu)良，可替代進(jìn)口包裝機(jī)，打破了國外壟斷該類包裝設(shè)備的格局。

全自動(dòng)令紙包裝機(jī)上使用的智能系統(tǒng)主要包含： SIMATIC T-CPU、Profibus DP總線通訊網(wǎng)絡(luò)、伺服驅(qū)動(dòng) 技術(shù)、同步控制技術(shù)、程序控制系統(tǒng)等。

某公司推出的新型運(yùn)動(dòng)控 制型CPU,硬件中集成了雙內(nèi)核：SIMATIC PLC控制器、 SIMOTION控制器。兩個(gè)內(nèi)核間的數(shù)據(jù)交換，完全由硬件完 成，不需要用戶額外編制任何程序。這就節(jié)約了用戶開發(fā)成 本，縮短了系統(tǒng)編制程序、調(diào)試和維護(hù)時(shí)間。其運(yùn)動(dòng)控制編程 塊符合國際PLCopen標(biāo)準(zhǔn)，可完成復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)，例 如：電子齒輪、凸輪盤、凸輪開關(guān)輸出、電機(jī)力矩控制、電機(jī)位 置相位糾偏控制、定位控制等。

本系統(tǒng)通過西門子標(biāo)準(zhǔn)的Profibus DP網(wǎng)絡(luò)連接HMI人 機(jī)界面，獲取包裝機(jī)的各種工作狀態(tài)、系統(tǒng)報(bào)警、參數(shù)輸入、 工藝參數(shù)計(jì)算等任務(wù)。通過運(yùn)動(dòng)控制專屬高速DP網(wǎng)絡(luò)連接 IM174接口模塊，完成運(yùn)行控制過程的參數(shù)傳輸與計(jì)算。

在伺服控制技術(shù)方面，設(shè)備上采用的A4/A5系列伺服驅(qū) 動(dòng)器及電機(jī)，具有高性能的實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整增益，根據(jù)負(fù)載慣 量變換。高速高響應(yīng)，速度響應(yīng)頻率達(dá)1kHz,同時(shí)低振動(dòng)， 穩(wěn)定性優(yōu)良。與西門子IM174模塊通過脈沖控制方式，組成 非常合理的運(yùn)行控制方案。

設(shè)備運(yùn)行時(shí)，電機(jī)運(yùn)動(dòng)的同步控制非常重要，它是令紙 包裝質(zhì)量的基本保障。對于需要同時(shí)動(dòng)作的3臺電機(jī)軸的位 置控制，通過設(shè)計(jì)脈沖分配器，將主軸實(shí)際運(yùn)行反饋的位置 脈沖信號，分配至2路從動(dòng)的電機(jī)軸，再根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)比來設(shè) 置電子齒輪參數(shù)，完成從動(dòng)軸與主動(dòng)軸的位置同步控制。

令包機(jī)控制部分主要部件包括:Technology型CPU、 DI模塊、ET200M從站接口模塊、DO模塊、IM174驅(qū)動(dòng)器 接口模塊、MP277按鍵操作屏、MinasA4/A5伺服驅(qū)動(dòng)器、 MM440變頻器、FESTO的SPC200氣動(dòng)伺服控制系統(tǒng)。

其中控制系統(tǒng)內(nèi)的觸摸屏界面用于完成系統(tǒng)的操作輸入 與檢測功能，CPU完成主要?jiǎng)幼鞯某绦蚩刂萍八欧姍C(jī)的運(yùn) 動(dòng)控制算法，所有的功能模塊通過2條高速的DP總線連接起 來。為正確完成所有工位電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)容，需要針對每

一個(gè)伺服軸組態(tài)正確設(shè)置合適的參數(shù)，選擇合適的閉環(huán)控制 回路，同時(shí)設(shè)計(jì)特殊要求的原理電路。

首先是Step7中IM174通訊參數(shù)配置,IM174接口模 塊用于連接第三方伺服驅(qū)動(dòng)器，通過特殊設(shè)計(jì)的高速通道 Profibus DP網(wǎng)絡(luò)連接，需要在IM174模塊內(nèi)設(shè)置合適的同 步模式參數(shù)值。需要特別注意的是IM174只能用于等時(shí)同步 的DP網(wǎng)絡(luò)，最小DP周期為1.5ms。

其次是S7T Config內(nèi)的伺服軸組態(tài)0T-CPU的運(yùn)動(dòng) 控制組態(tài)主要部分是在Technology組態(tài)界面完成的，該軟 件包集成于Step7內(nèi)，在Step7內(nèi)插入了T-CPU后，將可以在 S7T Config軟件包界面完成各伺服驅(qū)動(dòng)軸的參數(shù)設(shè)置，如 電機(jī)的機(jī)械參數(shù)、運(yùn)動(dòng)控制的閉環(huán)參數(shù)值設(shè)定。

同步控制主要依靠脈沖分配器實(shí)現(xiàn)，脈沖分配器需要將 主軸電機(jī)實(shí)際運(yùn)行反饋脈沖分配至從動(dòng)軸運(yùn)行控制用的脈 沖輸入。需要確保脈沖電路形式與伺服驅(qū)動(dòng)器的接線類型一 致，并設(shè)置相對應(yīng)的電子齒輪參數(shù)，以倍數(shù)化脈沖頻率。

在程序設(shè)計(jì)方面，主要包含人機(jī)界面設(shè)計(jì)和PLC程序 設(shè)計(jì)。人機(jī)界面使用的是觸摸屏控制面板。全自動(dòng)令紙包裝 機(jī)配置了功能強(qiáng)大的觸摸屏程序，觸摸屏的主界面內(nèi)顯示了 令紙包裝機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，并顯示令紙?jiān)诿恳粋€(gè)工位上的 運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)它操作簡單，操作人員只需在主界面上輸入 令紙規(guī)格尺寸數(shù)值，所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要調(diào)整的參數(shù)將自動(dòng)根 據(jù)工藝要求計(jì)算完成。如果包裝機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)任何故障，觸摸屏界面將自動(dòng)彈出故障位置顯示畫面，提示操作人員 故障、前往故障地點(diǎn)，并告知故障內(nèi)容。

邏輯控制PLC程序設(shè)計(jì)使用多種語言進(jìn)行相應(yīng)的功能 設(shè)計(jì)，全自動(dòng)令紙包裝機(jī)的控制10點(diǎn)總計(jì)數(shù)量達(dá)到300個(gè)，內(nèi) 部邏輯比較復(fù)雜。

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