有福之州-福州聚福興供應(yīng)進(jìn)口工業(yè)控制系統(tǒng)成套備件：DCS PLC模塊卡件，底板機(jī)架機(jī)槽，CPU模塊，輸入輸出模塊，模擬量模塊，電源模塊，通訊模塊，工業(yè)交換機(jī)，觸摸屏人機(jī)界面顯示器，插頭連接器，連接電纜接插電纜，伺服控制器，電機(jī)馬達(dá)，伺服驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)板電源板電路板，采集卡，影像卡，工控機(jī)，示教器，工業(yè)機(jī)器人配件..........
有福之州-福州聚福興供應(yīng)自動(dòng)化供應(yīng)進(jìn)口品牌：羅克韋爾AB， Prosoft，西門子SIEMENS，施耐德SCHNEIDER，通用電氣GE FANUC， 發(fā)那科FANUC，安川Yaskawa，歐姆龍Omron，三菱Mitsubishi，基恩士Keyence，東方步進(jìn)Vexta，邁創(chuàng)Matrox，美家儀器NI，研華Advantech，莫迪康Modicon，思科Cisco，大隈Okuma，瑞士ABB，力士樂 Bosch Rexroth，臺(tái)達(dá)Delta，福克斯波羅Foxboro，富士Fuji，霍尼韋爾Honeywell，惠普Hp，瑞恩 Reliance...........
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LENZE 369-228
本文介紹了西門子 S7-200 SMART PLC、SMART LINE 觸摸屏以及 SINAMICS V20 變頻器在套標(biāo)機(jī)上的應(yīng)用，闡述了設(shè)備工藝流程、控制系統(tǒng)的配置選型、軟件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的功能。經(jīng)測(cè)試，該方案能完全滿足高速套標(biāo)機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)要求，運(yùn)行穩(wěn)定，性能良好。
關(guān)鍵詞：S7-200 SMART SMART LINE SINAMICS V20 套標(biāo)機(jī)
1 引言
套標(biāo)機(jī)是一種將熱縮塑膠商標(biāo)桶卷自動(dòng)切斷，準(zhǔn)確套入容器的包裝機(jī)械，配合后熱收縮工序，將標(biāo)簽完好地固定于容器適當(dāng)位置。
上世紀(jì) 90 年代以來，我國的快速消費(fèi)品包裝工業(yè)得到了迅速發(fā)展，快速消費(fèi)品企業(yè)的生產(chǎn)集中度和自動(dòng)化程度在不斷提高，包裝設(shè)備在向大型化、快速化、高效化、自動(dòng)化方向發(fā)展。套標(biāo)機(jī)作為后段包裝技術(shù)含量較高的設(shè)備之一，其優(yōu)良的高速穩(wěn)定性能，獨(dú)特的靈巧化設(shè)計(jì)，人機(jī)協(xié)和的安全模式，得到了廣大客戶的充分肯定。套標(biāo)機(jī)的使用大大降低了套標(biāo)環(huán)節(jié)的人力物力，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于啤酒飲料、化工、醫(yī)藥等行業(yè)。
2 套標(biāo)機(jī)工藝原理
2.1 套標(biāo)機(jī)結(jié)構(gòu)
從工藝功能的角度進(jìn)行劃分，套標(biāo)機(jī)的結(jié)構(gòu)可分成以下 9 單元。并如圖 1 所示。
(1) 供料組：由變頻器帶動(dòng)供料電機(jī)旋轉(zhuǎn)，用以傳送標(biāo)簽?zāi)ち?
(2) 電眼架組：使用光纖電眼傳送信號(hào)，提供下標(biāo)伺服做定尺寸輸送，電眼位置可高低調(diào)整;
(3) 驅(qū)動(dòng)組：采用雙驅(qū)送料機(jī)構(gòu)，由下標(biāo)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。用于固定中心柱和下標(biāo)動(dòng)力傳動(dòng);
(4) 刀盤組：采用同步輪機(jī)構(gòu)，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)進(jìn)瓶光電 7 給出信號(hào)時(shí)，切刀電機(jī)帶動(dòng)刀片旋轉(zhuǎn)一周將標(biāo)簽切斷;
(5) 刷下組：采用同步調(diào)整機(jī)構(gòu)，將刷下兩組傳送輪調(diào)整至中心柱下方與滾輪輕微接觸，待標(biāo)簽通過時(shí)以較高轉(zhuǎn)速將標(biāo)簽套入瓶子;
(6) 分瓶螺桿：將欲套標(biāo)瓶做等距分開，進(jìn)入帶瓶組，速度由變頻器控制，與輸送帶同步;
(7) 照瓶電眼：檢測(cè)是否有瓶子通過，當(dāng)有瓶子經(jīng)過時(shí)輸出訊號(hào)使切刀開始旋轉(zhuǎn)，左右位置可以調(diào)整;
(8) 輸送帶：使用變頻器調(diào)整輸送帶速度，以適用于各產(chǎn)能的速度匹配;
(9) 帶瓶組：采用兩側(cè)同步傳動(dòng)，標(biāo)簽高低與夾瓶定位各一只手輪調(diào)整，目的使瓶子輸送時(shí)不搖晃和控制套標(biāo)簽高度，速度由變頻器控制，與輸送帶同步。
2.2 套標(biāo)機(jī)工藝流程
當(dāng)輸送帶上有瓶子經(jīng)過照瓶電眼時(shí)，由伺服控制的切標(biāo)電機(jī)會(huì)將標(biāo)簽切斷，切標(biāo)完成后下標(biāo)伺服電機(jī)開始動(dòng)作，等到光纖信號(hào)到來時(shí)停止送標(biāo)，同時(shí)刷下料輪會(huì)將已經(jīng)切斷的標(biāo)簽刷下套入瓶子上，完成一次動(dòng)作。具體工藝流程如圖 2 所示。
硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 硬件系統(tǒng)分析
本系統(tǒng)需要兩路高速脈沖輸出，分別控制切刀和下料伺服;一路高速計(jì)數(shù)器，用于控制切刀停止的位置，切刀停止位置應(yīng)不影響下標(biāo)的動(dòng)作，否則會(huì)造成堵標(biāo)。
以往套標(biāo)機(jī)的調(diào)速方式普遍采用電位器控制，用三個(gè)電位器分別控制輸送帶電機(jī)，定位皮帶電機(jī)和螺桿電機(jī)，供料電機(jī)的速度因?yàn)椴唤?jīng)常調(diào)節(jié)，所以用變頻器本身自帶的電位器調(diào)速。每次輸送帶速度變更時(shí)，都需要重新調(diào)節(jié)螺桿和定位皮帶的速度。調(diào)節(jié)時(shí)主要依靠調(diào)試人員的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和不斷的放瓶測(cè)試，才能使其線速度基本同步。本項(xiàng)目中設(shè)備的 I/O 清單如表 1 所示。
3.2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在本項(xiàng)目的電控方案中，選用西門子 SMART 解決方案，包括 S7-200 SMART PLC、SMART LINE 觸摸屏和 SINAMICS V20 變頻器。根據(jù)上述 I/O 需求，總共 12DI/12DO，選用 CPU ST40(24DI/16DO) 即可滿足需求。 SINAMICS V20 變頻器通過 USS 協(xié)議與 PLC 進(jìn)行通訊，不僅控制更加方便，也節(jié)省了 PLC 的 I/O 點(diǎn)。通過計(jì)算可將電機(jī)角速度轉(zhuǎn)化為輸送帶線速度。PLC 和觸摸屏通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，只需要在觸摸屏上輸入生產(chǎn)速度，其他電機(jī)將會(huì)自動(dòng)進(jìn)行線速度同步。該方案大大縮短調(diào)試時(shí)間，降低調(diào)試難度。硬件結(jié)構(gòu)如圖 3 所示，主要硬件配置表如表 2 所示。
4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1 運(yùn)動(dòng)控制配置
S7-200 SMART 集成了三路 100kHz 的高速脈沖輸出，在本系統(tǒng)中切刀伺服占用 Q0.0，下標(biāo)伺服占用 Q0.1。打開 Micro/WIN SMART 集成的運(yùn)動(dòng)控制向?qū)?，配置軸 1 和軸 2，選擇單向相對(duì)脈沖，最大速度 50K，最小速度 1K，加減速時(shí)間 30ms，然后生成子程序。
4.2 高速計(jì)數(shù)配置
S7-200 SMART 集成了 4 路高速計(jì)數(shù)器，在本系統(tǒng)中只使用了高速計(jì)數(shù)器 HSC0，用于接收切刀的脈沖輸出，占用輸入點(diǎn) I0.0。打開 Micro/WIN SMART 集成的 HSC 向?qū)?，配?HSC0，選擇工作模式 0，預(yù)設(shè)值為 80000，當(dāng)前值為 0，計(jì)數(shù)方向向上，勾選 PV=CV 時(shí)中斷，步數(shù) 1，然后生成。當(dāng)切刀伺服啟動(dòng)后檢測(cè)到刀盤原點(diǎn)光電時(shí)，利用外部中斷快速更新高速計(jì)數(shù)器 HSC0 的當(dāng)前值和目標(biāo)值，目標(biāo)值等于當(dāng)前值加上偏置值。PV=CV 中斷時(shí)停止脈沖輸出，同時(shí)啟動(dòng)下標(biāo)伺服。
4.3 USS 通訊
S7-200 SMART 自帶庫文件 USS 協(xié)議，只需調(diào)用 USS 功能塊即可實(shí)現(xiàn) PLC 與西門子變頻器的通訊。通過 USS_INIT 進(jìn)行通訊參數(shù)初始化設(shè)置，包括與變頻器通訊的波特率，激活的變頻器個(gè)數(shù)，所占用的端口等，通信參數(shù)必須與變頻器設(shè)置的一致，否則無法通訊。每次通信參數(shù)的更改都需要重新執(zhí)行此命令，本項(xiàng)目中的通訊參數(shù)固定，所以只上電執(zhí)行一次。通過調(diào)用 USS_ CTRL 指令可以直接控制變頻器的啟動(dòng)、停止以及頻率，每條 USS_CTRL 指令只能控制一臺(tái)變頻器。
4.4 SINAMICS V20 變頻器的配置
設(shè)置V20變頻器的連接宏為Cn010—USS控制，分別設(shè)置螺桿、皮帶、供料、輸送帶變頻器地址 P2011[0] 為 1、2、3、4。同時(shí)，設(shè)置應(yīng)用宏為 AP030—傳送帶控制，SINAMICS V20 可自動(dòng)配置適合傳送帶應(yīng)用的控制參數(shù)。
IC697MEM717 Expansion RAM, 256K Bytes, CMOS (Used w/77X CPUs and PCM)
IC756SDV010E-925 "DV-Draw Development on Solaris Op Sys, English v9.20"
FlexLogix System 1794-OV16P FLEX I/O 24VDC SINK OUTPUT MODULE, PROTECTED, 16PT
Industrial Computers 6189V-PCIDVI MATROX PCI VIDEO CARD FOR DVI CONNECTION.
Process Control 1757-FIMEXP010 FOUNDATION FIELDBUS FIM MODULE EXPANSION
Communications 1784-CP16 CABLE ASSY, 10 FT/3.2 M
Operator Interface 2727-T7P30D1F MOBILEVIEW TABLET T750
Support 9305-RSVADFVCJPR SUPT REINSTATEMENT CONTRACT FOR 9305RSVADFVCJP
Support 9515-RSCHM200S SUPT RENEWAL CONTRACT FOR 9515RSCHM200ENE
EtherNet/IP Products 2706-PENETP ETHERNET/IP COMMUNICATION MODULE FOR 2706-P22R
RSI Software Products 9301-2SE3400ZHU1 RSVIEW32 RUNTIME 1500-32K UPGRADE IN-SUPT (ZH)
RSI Software Products 9515-RSNHS005ENE RSMACC NETWORK HEALTH FOR 5 NETWORKS
Motion Control 1326AB-B520E-M2L MOTOR,SERVO,460V,13.0NM,3000RPM,MULTI,IP67
4161-4-24-.8-N4 BCD To 7 SEG Display . 4 Digit, (.8") 24VDC. NEMA 4
HMI-CAB-C58-1 CABLE MODICON 984 SLOT
IC693CBL313 Cable, I/O Expansion, 8 Meters
QSI31200C2P QUICKSTART KIT 10.5" TFT
TRM-21006665 10 point screw terminal connector for 16/20/28 amp S2K controller auxiliary encoder
20BC8P7A0AYYANC0 PowerFlex 700 AC Drive 8.7 A 4 kW 20B
20F1ANF050JA0NNNNN PowerFlex 753 AC Packaged Drive
22B-E1P7C104 PowerFlex 40 0.75 kW (1 Hp) AC Drive
140ACO13000 Quantum 模擬量輸出, 8通道, 高密度
284E-FVD7P6Z-25-CR-EMI EtherNet Variable Frequency Drive
E2E-X2MF1 2mm,非屏蔽電感式,三線,常開200mA PNP 電源:10-30VDC圓M8
1747-M2 4K EEPROM存儲(chǔ)模塊
PXI-6071E
HPCI6S
HC3R-5000
ACL-8112DG/8112HG
FB2400
LPT42電源板
1492-MR6X8C Connection Products
1495-N24 Auxiliary Contact Adapter Kit
行程開關(guān) 3SE53120SB12
CP3I-0WEB-0070-AZ Shielded motor power cable for B8HVis/B12Hvis/A8HVis/A12HVis motors (straight connector). 7 meters
GF-905690 Connecting FlashCable to Mitutoyo Caliper Connection (BACK).
IC200UEO116 VersaMax Micro Expansion 16 Output Expansion (16) 24VDC Sink Outputs, 24VDC Power Supply (includes IC200CBL501)
IC647ACN001 Enterprise Connector
IC647PBBSF0 PPS Boiler Bookshelf - Single Fuel
IC693CBL303 Cable, Hand Held Programmer (HHP), 2 Meters
IC754ACC08GAS Gasket for 8in QuickPanel View & Control
IMC-313X-X-D 3 amp IMC servo motor controller
SLC/1746 System 9399-APSUM APS USER MANUAL FOR REL. 6.01
Open Automation Systems 1747-PBASE BASIC DEVELOPMENT SOFTWARE
Application-specific products 1404-M805A-000 MASTER MODULE-PQ-120/24
Operator Interface 2711-K10G14L1 PV1000 GRAYSCALE KEY, MBUS & RS232 PRINT
Support 9301-2SE3300ITR SUPT REINSTATEMENT CONTRACT FOR 93012SE3300IT
Support 9381-P10KENS SUPT RENEWAL CONTRACT FOR 9381P10KEN
DeviceNet Products 1792D-CB18PT MAXUM ROUND MEDIA 18MM BASE,
RSI Software Products 9301-2SE3300FRU1 RSVIEW32 RUNTIME 300-1500 UPGRADE IN-SUPT (FR)
RSI Software Products 9358-EP30U1 UPGRADE: IN-SUPT: RSBIZWARE EPROCEDURE 03 TO 30
Motion Control MPL-B4540F-MJ22AA MOTOR,SERVO,10.2 NM,3000RPM,MULTI,460V,9.5KG
Motion Control 2090-XXNRB-14F1P3 RBM TO DRIVE CABLE, .3M
GQPI31200E2P QUICKPANEL 9" EL GE LABEL
IC646MRA700 View 700 Tag Runtime System
MTR-1N32-I-N-D-S-0 Stepping Motor Nema34, Series Wdg
R1-SP-N10 Proficy Process Systems Short Circuit Segment protector DIN-rail mount with 10 spur outputs and removeable terminal blocks from Pepp
20BC043A3NYNAEC0 PowerFlex 700 AC Drive 43 A at 22 kW 20B
20F11ND052AA0NNNNN PowerFlex 753 AC Packaged Drive
22-RF026-CS PowerFlex EMC Filter
