1.項(xiàng)目介紹
包裝機(jī)行業(yè)未來發(fā)展的趨勢(shì)是機(jī)械簡(jiǎn)單化，電氣復(fù)雜化。越來越多的用伺服電機(jī)代替繁瑣的機(jī)械傳動(dòng)，這就優(yōu)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，節(jié)省了設(shè)計(jì)成本，縮短了開發(fā)周期。
以前的包裝機(jī)只有一個(gè)普通電機(jī)做為主動(dòng)力，各個(gè)部分的配合都是通過機(jī)械傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，機(jī)械結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，精度差，故障率高�，F(xiàn)在全部用伺服電機(jī)代替之后，機(jī)械結(jié)構(gòu)變的非常簡(jiǎn)單。枕式包裝機(jī)是一個(gè)伺服電機(jī)帶動(dòng)包裝機(jī)的切刀部分，一個(gè)伺服電機(jī)帶動(dòng)包裝機(jī)的供膜部分，最后一個(gè)伺服電機(jī)帶動(dòng)推料部分。通過各部分之間的追蹤，來實(shí)現(xiàn)對(duì)包裝物的包裝。由于包裝機(jī)是一個(gè)連續(xù)的，并且在運(yùn)行中需要實(shí)時(shí)追蹤調(diào)整，所以PLC必須保證伺服電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性。
在以往的三軸枕式包裝機(jī)方案中，由于受PLC本體集成的脈沖輸出軸數(shù)所限，通常采用兩個(gè)PLC通訊的方式，兩者通過網(wǎng)絡(luò)讀寫指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。由于控制器所支持的通信波特率太低，所以主站發(fā)出命令后，從站會(huì)有滯后的響應(yīng)，這樣在高速的情況下，三個(gè)電機(jī)的配合就會(huì)出差較大的誤差，不能正常工作。S7-200 SMART本體集成3路高速脈沖輸出，能夠滿足該機(jī)型的升級(jí)需求，因此設(shè)備改型中選擇了該方案。
2．工藝流程介紹：
本包裝機(jī)由主機(jī)部分與輸送機(jī)部分組成，主機(jī)部分主要是由橫封刀部分與送膜部分組成。由色標(biāo)傳感器，接近開關(guān)等來確定包裝膜與切刀之間的相對(duì)位置。通過溫度傳感器來測(cè)量橫封刀的溫度�？刂葡到y(tǒng)如圖所示：
見圖1
3.方案確定
一方面，鑒于三軸脈沖輸出的功能滿足設(shè)備的改型需求，另一方面通過集成的以太網(wǎng)接口能夠非常方便的下載程序，與新版的SMART LINE觸摸屏也能實(shí)現(xiàn)良好的通訊。綜合選型之下，最終將S7-200 SMART PLC和SMART LINE觸摸屏一起放到SF-G3機(jī)型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
4.產(chǎn)品硬件配置
由于是實(shí)驗(yàn)機(jī)型，所以僅僅將原有的兩個(gè)S7-200的CPU改為S7-200 SMART，其余的硬件部分并未做大的改動(dòng)。
型號(hào)
描述
數(shù)量
CPU ST40
標(biāo)準(zhǔn)型 CPU 模塊，晶體管輸出，24 V DC 供電，24 輸入/16 輸出
Smart 700 IE
SMART LINE 7寸觸摸屏
5.軟件開發(fā)：
本系統(tǒng)中使用的I/O表如圖所示
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數(shù)字量輸入 17
數(shù)字量輸出 13
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I0.0 刀零位接近開關(guān):刀每旋轉(zhuǎn)一周，接近開關(guān)接收一次信號(hào)。
I0.1 色標(biāo)光電：包裝膜，每走一個(gè)膜長(zhǎng)，色標(biāo)光電接收一次信號(hào)。
I0.2 推料零位光電：每走一個(gè)拔杈，光電接收一次信號(hào)。
I0.3 編碼器A相
I0.4 編碼器B相：自動(dòng)接膜的時(shí)候，用于計(jì)算接膜的位置。
I0.5 急停按鈕
I0.6 啟動(dòng)按鈕
I0.7 點(diǎn)動(dòng)按鈕
I1.0 停止按鈕
I1.1 刀伺服電機(jī)報(bào)警：如果伺服驅(qū)動(dòng)器有報(bào)警的話，會(huì)給PLC一次個(gè)報(bào)警信號(hào)，立即停車。
I1.2 膜伺服電機(jī)報(bào)警：同上。
I1.3 推料伺服電機(jī)報(bào)警：同上。
I1.4 防護(hù)罩保護(hù)開關(guān)：當(dāng)防護(hù)罩打開的時(shí)候，設(shè)備會(huì)報(bào)警，立即停車。
I1.5 左微動(dòng)開關(guān)
I1.6 右微動(dòng)開關(guān)
I1.7 中微動(dòng)開關(guān)：以上三個(gè)微動(dòng)開關(guān)，都是在自動(dòng)接膜過程中使用。
Q0.0 Q0.1 Q0.3是三路高速脈沖輸出，用于控制伺服電機(jī)的運(yùn)行速度。
Q0.4 指示燈：該點(diǎn)控制一個(gè)中間繼電器，分別用常開點(diǎn)與常閉點(diǎn)控制啟動(dòng)指示燈與停止指示燈。
Q0.5 指示燈：直接接近報(bào)警指示燈與蜂鳴器。
Q0.6 打碼信號(hào)：用于給打碼機(jī)提供打碼位置信號(hào)。
Q0.7 吹氣信號(hào)
Q1.2變頻器啟動(dòng)信號(hào)
Q1.3 熨燙吸合控制
Q1.5 左刀電磁閥
Q1.6 右刀電磁閥
Q1.7 接膜電磁閥：三個(gè)電磁閥都是在自動(dòng)接膜過程中控制氣缸。
軟件設(shè)計(jì)上主要分為以下三部分：
第一，頻率計(jì)算：根據(jù)客戶的要包裝要求，將數(shù)據(jù)通過SMART LINE輸入到PLC，通過復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，計(jì)算出每個(gè)工位下電機(jī)的運(yùn)行頻率。
第二，脈沖輸出：通過向?qū)�，配置三個(gè)軸，調(diào)用向?qū)渲煤螽a(chǎn)生的子程序，來實(shí)現(xiàn)對(duì)三個(gè)電機(jī)的控制。
第三，自由口通訊：S7-200 SMART的485串口，設(shè)為自由口通訊，與宇電的溫控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
6.應(yīng)用體會(huì)
S7-200 SMART較S7-200來說多了一路脈沖輸出。當(dāng)機(jī)器需要三軸時(shí)，S7-200只能通過兩個(gè)PLC的通訊來實(shí)現(xiàn)。由于通訊的延時(shí)，所以很容易造成追蹤效果不理想。而S7-200 SMART有效的解決了這個(gè)問題。尤其是S7-200 SMART程序的下載和與觸摸屏的通訊都是通過網(wǎng)口通訊，大大的加快了通訊與下載程序的速度。
