歡迎咨詢~~~~~
CPM2A-60CDR-D
歐姆龍
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，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)動組：采用雙驅(qū)送料機(jī)構(gòu)，由下標(biāo)伺服電機(jī)驅(qū)動。用于固定中心柱和下標(biāo)動力傳動;
(4) 刀盤組：采用同步輪機(jī)構(gòu)，由伺服電機(jī)驅(qū)動，當(dāng)進(jìn)瓶光電 7 給出信號時(shí)，切刀電機(jī)帶動刀片旋轉(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：檢測是否有瓶子通過，當(dāng)有瓶子經(jīng)過時(shí)輸出訊號使切刀開始旋轉(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，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)會將標(biāo)簽切斷，切標(biāo)完成后下標(biāo)伺服電機(jī)開始動作，等到光纖信號到來時(shí)停止送標(biāo)，同時(shí)刷下料輪會將已經(jīng)切斷的標(biāo)簽刷下套入瓶子上，完成一次動作。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)的動作，否則會造成堵標(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)將會自動進(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)動控制向?qū)?，配置軸 1 和軸 2，選擇單向相對脈沖，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)切刀伺服啟動后檢測到刀盤原點(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、停止以及頻率，每條 USS_CTRL 指令只能控制一臺變頻器。
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 可自動配置適合傳送帶應(yīng)用的控制參數(shù)。
軟啟動器 3RW40271TB04
20AB028A3AYNANC0 PowerFlex 70 AC Drive 28 A at 10 Hp 20A
BC647MDA300 View Development/Runtime 300 I/O with Proficy GlobalCare Complete and USB Hardware key
GC647DMC020 GC DataMart 20 Reporting Clients
HE693THM449 4 ch. J, K, N, T, E, R, S, 0.5 deg C resolution, deg C/deg F units, open circuit alarms
IC220PWR012 SEGMENT TERMINAL, FUSED 24VDC (REQUIRES 1 IC220TBK087)
IC647IFCLNTCRNK iFIX iClient Runtime (M1 Kit Part)
IC647TPR700 CIMPLICITY HMI ProServer 700 I/O Runtime System
IC676ACC004 Profibus Network Termination Resistor
IC697MEM717 Expansion RAM, 256K Bytes, CMOS (Used w/77X CPUs and PCM)
IC800SSD228S1 28 amp 230 VAC S2K servo drive for S-series motors
ControlLogix/1756 System D1775-6.5.3 I/O SCANNER-MESSAGE HANDLING MOD.(1775-S4B)MNL
Industrial Computers 6182H-15KRH6B VVCE 1500, KEYPAD, STD MEM, RIO/DH, AC
Process Control 1757-DNBUL65 DEVICENET USAGE LICENSE, 65 DNB MAX
Operator Interface 2711-START300ES START KIT PV300,SPANISH(PV300, PB32 CABLES)
Support 9326-AD5APS SUPT RENEWAL CONTRACT FOR 9326AD5APENE
Support 9371-EDETJACR SUPT REINSTATEMENT CONTRACT FOR 9371EDETJAC
ControlNet Products 1797-TPS CONTROLNET EX T-TAP STRAIGHT
RSI Software Products 9301-2SE240ZHU2R RSVIEW32 WORKS 300-32K UPGRADE OUT-SUPT (ZH)
RSI Software Products 9358-BA60U2 UPGRADE: IN-SUPT: RSBIZWARE ARCHIVER 10 TO 60
Motion Control MPL-A4520P-HJ24AA MOTOR,SERVO,6.10NM,5000RPM,ENCR,230V,BRK,9.5KG
Motion Control 2090-UXNPAN-16R03 CABLE,NON-FLEX, MOTOR POWER, N,R/A,16AWG,3M
CBL-34-MP-10 Power Cable, MTR-3N(All), MTR-3S3x & MTR-3S43-H Series Servo Motors, 10 Ft.
IC640MWS902RR Workmaster System, 2-35" Disk Drive
IC800SLM003N3BE25 30W, 115/230 VAC SL Servo Motor, Holding Brake, 2.5K Quad Encoder
OC647IPWRPLDV00300M iPower Option - Nwk 300 I/O Dev
20AD8P0A3AYNACG0 PowerFlex 70 AC Drive 8 A at 5 Hp 20A
20DD052A0EYNANANE PowerFlex 700S AC Drive 52 A 40 Hp 20D
20P41AD073RA0NNN PowerFlex 460V AC 40 HP DC Drive
2711P-6RSA PanelView Plus 6 400 and 600 AC Power Su
280-PWRM24E-M6 ArmorConnect 3-PH Power Media drop cable
NT20S-ST121(B)-ECV3 單色STN LCD 分辨率: 256×128點(diǎn),4.7英寸
6RA2831-6DS21 125A 380V
NI 9223
SENBO A3-MSP8
NTRX51FH 01-W3378F 84-W8378F01E
ATX-6853
HS5200
ISA PIO-24 PC6422
1492-SPM3C500-N MCB Supplementary Protector 50 A
軟啟動器 3RW40461TB04
BC646MPS050 Logic Developer PLC Standard 50 Pack with Proficy GlobalCare Complete
GC647AQC025 GC Quality Client 25 Pak
HMI-COV-203 FRONT SHEET COVER FOR 5 inch (QPJ2xxxx-L2P/ -S2P)/ 20 per pack
IC641VPS350 VersaPro Standard Edition 50 Pack - Windows Programming Software for S eries 90-30 and VersaMax PLCs
IC647IFPLDV00150M iFIX Plus SCADA 150 I/O Development (M4 Part)
IC660ELB910RR GENI B Genius Interface
IC697ACC730 Spare Slot Terminal Strip Retainer (Quantity 1)
IC756WRT499E-27 DV-Tools Runtime Windows, Eng v2.7
FlexLogix System 1794-IP4 4-CHANNEL 12/24V PULSE COUNTER INPUT MODULE
PLC-5/1771 System D6200-6.5.18 PLC5 VOLMTC FLOW CARS/TURBINE+DISPL.METERING UR.ML
Process Control 1757-UPGNX UPGRADE APPLICATION TOOLKIT
Operator Interface 2711P-B12C6B1 PV PLUS 1250, KEY/TOUCH, RIO/DH, AC PS, STD MEM
Support 6001-G1DBS SUPT RENEWAL CONTRACT FOR 6001G1DB
Support 2711-ND2S SUPT RENEWAL CONTRACT FOR 2711ND2
Support F1785-L60LSERC FIRMWARE UPGRADE FOR 1785-L60L PLC5 PROCESSOR MODU
RSI Software Products 9301-2SE230PTU1R RSVIEW32 WORKS 300-1500 UPGRADE OUT-SUPT (PT)
RSI Software Products 9701-VWSS100AJPE RSVIEW SE SERVER 100 DISPLAY (JAPANESE)
RSI Software Products 9399-S5MAN MICROLOGIX 1000 AND PLC 500 A I SERIES MANUAL SET
