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      SimotionD在五伺服枕式包裝機(jī)中的應(yīng)用

      發(fā)布時(shí)間:2020-08-20 09:06:30 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

      0引言

      枕式包裝機(jī)是食品、醫(yī)藥等包裝行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛的一種包裝機(jī)械,是一種以運(yùn)動(dòng)控制為主導(dǎo)的機(jī)器。傳統(tǒng)的枕式包裝機(jī)主要采用差速齒輪箱結(jié)構(gòu),優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)定,缺點(diǎn)是噪音較大,機(jī)械部分容易損壞,封裝規(guī)格的調(diào)整及包裝尺寸的調(diào)整十分麻煩。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展,PLC技術(shù)日益成熟,應(yīng)用越來越廣泛。包裝機(jī)的主機(jī)系統(tǒng)開始采用PLC和伺服控制器作為控制系統(tǒng)核心,可以使包裝速度高、定位準(zhǔn)確,且系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。然而傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器提供了豐富的運(yùn)動(dòng)控制功能,但邏輯控制和復(fù)雜運(yùn)算功能卻比較弱,而普通的PLC提供了全面的邏輯控制功能,但又很難具備運(yùn)動(dòng)控制的全部功能。因此PLC和伺服控制器配合使用的方式存在高速數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)同步和精確控制等方面的問題。西門子新一代的運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)SimotionD是為以運(yùn)動(dòng)控制起主導(dǎo)作用的機(jī)器而設(shè)計(jì)的,本身集成了邏輯控制與運(yùn)動(dòng)控制,可以獨(dú)立完成以往PLC加電機(jī)調(diào)速器的所有功能,可以實(shí)現(xiàn)由一個(gè)開發(fā)環(huán)境解決所有運(yùn)動(dòng)控制、邏輯及工藝的控制問題,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。因此基于SimotionD控制系統(tǒng)的包裝機(jī)可以大大提高生產(chǎn)效率。

      .1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

      系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

      其中變頻器通過RS485232轉(zhuǎn)換后與上位機(jī)通信,用來控制吸氣或吹氣的強(qiáng)度,這由生產(chǎn)工藝

      包裝機(jī)硬件總體結(jié)構(gòu)框圖

      1硬件總體結(jié)構(gòu)框圖

       

      決定;S7-200PLC及擴(kuò)展模塊通過RS485與上位機(jī)通信用來控制橫封及縱封裝置的溫度。此控制系統(tǒng)的核心是SimotionD4250SimotionD425.是新一代的運(yùn)動(dòng)控制器,可以控制1到16個(gè)電機(jī)軸,通過DRIVE-CLiQ接口與Sinamics驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,在此系統(tǒng)中它通過以太網(wǎng)接口與上位機(jī)通信,其突出優(yōu)點(diǎn)有:

      (1)強(qiáng)大的工程設(shè)計(jì),組態(tài)及平臺(tái)SimotionScout,可以實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)及曲線的實(shí)時(shí)跟蹤(TraceandMeasurement),便于調(diào)試及進(jìn)行故障診斷,并可以對參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化。

      (2)相對獨(dú)立的背板散熱和電路板保護(hù)涂層,可以保證電氣柜的高防護(hù)等級(jí),滿足惡劣環(huán)境對電氣設(shè)備的要求:長期,穩(wěn)定和小維護(hù)量。

      (3)主動(dòng)前端技術(shù)和電能回饋技術(shù)。主動(dòng)前端(ActiveFrontEnd)技術(shù)保證了直流母線的電壓,防止電網(wǎng)電壓的波動(dòng)對連續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)生影響。而電能回饋技術(shù)保證了系統(tǒng)的四象限運(yùn)行,使系統(tǒng)更加節(jié)能。

      (4)極高的調(diào)速精度,Sinamics系列伺服驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)壓頻(VF)控制,矢量控制(VectorCon-血1),伺服控制(ServeControl),頻率輸出精度達(dá)0.01%,保證了調(diào)速的精確性和穩(wěn)定性。

      2系統(tǒng)組成

      枕式包裝機(jī)要完成成型、定位和封口等功能,主要包括以下幾個(gè)系統(tǒng)部分;

      1. 電氣控制系統(tǒng)。電源采用三相380V50Hz供電,主機(jī)的電氣系統(tǒng)主要由伺服系統(tǒng)、PLC、變頻器、人機(jī)界面等組成。并在橫封刀軸、夾運(yùn)鏈條、推板鏈條及送料鏈條上分別安裝一個(gè)接近開關(guān),位置為系統(tǒng)的零點(diǎn);在送膜軸上安裝一個(gè)光電開關(guān)用來檢測色標(biāo)。-'
      2. 封切系統(tǒng)。枕式包裝機(jī)的封切系統(tǒng)由橫封(上、下)和縱封(左右兩個(gè))組成,其作用就是對包裝物品進(jìn)行橫向和縱向的封裝。
      3. 加熱系統(tǒng)。系統(tǒng)需要對橫封刀和縱封刀進(jìn)行加熱,并進(jìn)行溫度控制,采用熱電耦采集并控制封切刀的溫度,由PLC進(jìn)行控制。
      4. 伺服系統(tǒng)。此系統(tǒng)需要對五臺(tái)電機(jī)進(jìn)行速度、位置的精確控制,其速度決定該包裝機(jī)的包裝速度。

      .(5)縱封送料系統(tǒng)??v封送料系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)送料輻,與橫切送料系統(tǒng)配合,根據(jù)包裝膜的袋長等技術(shù)指標(biāo)達(dá)到準(zhǔn)確送膜并封切(橫切到包裝膜的色標(biāo)位置)的要求。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

      包裝機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

      2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

       

      3軟件設(shè)計(jì)

      本系統(tǒng)軟件在SimotionSCOUTV4.0平臺(tái)下編寫,運(yùn)動(dòng)控制程序用MCC語言編寫,通信部分程序用ST(StructuredText)語言編寫,程序的執(zhí)行有以下特點(diǎn):

      (1)執(zhí)行系統(tǒng)中的BackgroudTask任務(wù)被操作系統(tǒng)周期調(diào)用,其作用相當(dāng)于PLC中的0B1。

      (2)TechnologicalFaultTask任務(wù)是當(dāng)系統(tǒng)中岀現(xiàn)報(bào)警時(shí)被調(diào)用,PerihperalFaultTask在外部IO出錯(cuò)時(shí)被調(diào)用,如果這兩個(gè)任務(wù)沒有程序,系統(tǒng)將停機(jī),所以將一個(gè)空程序分配給這兩個(gè)任務(wù)。

      (3)MotionTask啟動(dòng)一個(gè)運(yùn)動(dòng)任務(wù),如定位等,MotionTask與BackgroundTask不同,MotionTask被調(diào)用后只執(zhí)行一次,該任務(wù)可以使用等待指令在執(zhí)行中無限期等待,但執(zhí)行完后不會(huì)自動(dòng)再次執(zhí)行。

      (4)BackgroundTask任務(wù)中不能使用等待指令,否則BackgroundTask運(yùn)行超時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)死機(jī)。

      SimotionD下位機(jī)以Udp子程序接收主機(jī)的命令,解析并根據(jù)讀寫命令實(shí)現(xiàn)與SimotionD數(shù)據(jù)的交互。編程思路以流程圖方式說明,如圖3所示。

      包裝機(jī)上位機(jī)與SimotionW25的通信流程圖

      3上位機(jī)與SimotionW25的通信流程圖

       

      以下為ST語言編寫的數(shù)據(jù)接收檢査并發(fā)送數(shù)據(jù)的部分通信程序主要代碼:

      VAR

      i:INT;

      END.VAR

      nArrayRWLen:=512;數(shù)組長度

      nError:=0;〃默認(rèn)nError=0bWrilenag:=FALSE;〃默認(rèn)為讀數(shù)據(jù)nEtxCoimt:=8;Default

      ,myStructRetUdpReceive;=_udpReceive(port:=3000

      ,communicationMode:=DO_NOT_CLOSE_ON_EXrT

      ,nextCommand:=IMMEDIATELY

      ,receiveVariable:=buffer

      );

      〃數(shù)據(jù)接收檢査并發(fā)送數(shù)據(jù)到上位機(jī)

      IFmyStructRetUdpReceive.funcdonResult=0THEN

      IFmyStructRetUdpReceive,dataLength=2THENdataOK

      tmpByte:=bufiferfO];STXBYTE_TOJNT(bufifer[1]);

      IFtmpByte=2THENI.FiratisSTX(02)nCommand:=buffer[1];ReadorWritetmpWord:=buffer]2]*256+buffer[3];nStartAddress:=WORD_TO_INT(tmpWord);tnipWord:=buffer]4]*256+bufferf5];nDataLen:=WORD_TO_INT(tmpWord);tmplnt:=nStartAddress+nDataLen; '

      IFtmplnt>nAirayRWl.cnTHEN2.TheLenofDataisover

      nError:=3;DataLenError

      ELSE

      IFnCommand=49THENWrite

      nEtxCount:=8+nDataLen;

      ENDJF;

      tmpByte;=buffer[nEtxCount];ETX

      IFtmpByte=3THENETXSuccess

      nError:=0;

      EI5E

      nError:=4;ETXError

      END_IF;

      END_IF;2.TheLenofDataisover

      ELSE

      nError:=1;STXError

      END.IF;I.FimtisSTX(02)END

      NoError,ThenHMItoReadandWriteData

      IFnError=0THEN

      buffer[0]:=2;STX'

      IFnCommand=48THENHMIReadreadanaytobuff

      er

      nWriteFlag:=FALSERead

      FORi:=:1TOnDataLenDObuffer[i]:=byteArray[i+nStartAddressT];END_FOR;

      buffer[nDataLen+1]:=0;

      buffer[nDataLen+2]:=0;

      buffer]nDataLen+3]:=3;ETX

      nSendLen:=nDataLen+3;

      ELSE

      IFnCommand=49THEN寫緩沖數(shù)據(jù)到數(shù)組nWriteFlag:=TRUE;HMIWritetoArray.

      FORi;=1TOnDataLenDObyteArray[i+nStartAd-dress-1]:=buffer[i+5];END.FOR;

      buffer[O]:=6;確認(rèn)字符0x06

      nSendLen:=1;

      ELSE

      nError:=2;命令錯(cuò)誤

      buffer[0]:=21;〃非應(yīng)答0x15nSendLen:=1;

      ENDJF;

      ENDJF;

      ELSESendErrorNAK

      buffer[0]:=21;〃非應(yīng)答0x15

      nSendLen:=1;

      ENDJF;

      完成上位機(jī)讀寫數(shù)據(jù)

      '發(fā)送數(shù)據(jù)到上位機(jī)

      tmpDint:=.udpSend(sourcePort:=3000

      ,destinationAddress:=myStnictRetUdpReceive.wurceAddress

      ,destinationport:=myStructRetUdpReceive.sourcePort

      ,communicationMode:=CLOSE_ON_EXITDO_NOT_CLOSE_ON_EXITCLOSE_ON_EXIT

      .dataLength:=INT_TO_UINT(nSendLen)+1,data:=buffer .

      );

      ENDJF;數(shù)據(jù)接收,檢査并發(fā)送數(shù)據(jù)到上位機(jī)完畢

      數(shù)據(jù)讀寫測試

      IFnWriteFlag=TRUETHENHMIWritetoArray

      “讀寫標(biāo)志”默認(rèn)為讀,Simotion主程序每次判斷“讀寫標(biāo)志”,如果為讀標(biāo)志則將要讀取的相關(guān)數(shù)據(jù)寫入交互數(shù)據(jù)數(shù)組的相應(yīng)位置。

      當(dāng)Udp子程序判斷命令為寫,將數(shù)據(jù)寫入交互數(shù)據(jù)數(shù)組,并將“讀寫標(biāo)志”置為寫標(biāo)志后,主程序判斷“讀寫標(biāo)志”為寫后,將交互數(shù)據(jù)數(shù)組的數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū),然后將“讀寫標(biāo)志”置為讀標(biāo)志(這樣保證只寫一次)。

      4結(jié)束語

      本系統(tǒng)與傳統(tǒng)包裝機(jī)相比省去了大量的齒輪箱結(jié)構(gòu),改進(jìn)了傳統(tǒng)包裝機(jī)噪音大、機(jī)械容易損壞、封裝精度低、包裝尺寸規(guī)格的調(diào)整十分麻煩的缺點(diǎn)。經(jīng)過調(diào)試,效果良好,本系統(tǒng)已經(jīng)在國內(nèi)食品生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用,并出口到多個(gè)國家地區(qū)。

       

       

      文章來源于網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載,侵刪

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