歡迎咨詢~~~~~
1745-E151
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(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(lái)，我國(guó)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(guò)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(guò)，當(dāng)有瓶子經(jīng)過(guò)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(guò)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(lái)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(guò) 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(guò)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(guò)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)В渲?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(kù)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(guò) 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(wú)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(guò)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)。
C517-14IE3-FDLN
SMC-2V02
1492-N36 TERM BLCK End Barrier High Density
1494C-DJ606-A4-B-D-E 600 A Flange Mtd Cable Switch
2094-SE02F-M00-S0 Kinetix 6200/6500 Control Module
BC647OEMR030 OEM Edge Renewal <(><<)> 30 keys includes up to 30 M4 key flashes which could be M4 or M1, Global Care Complete (iGC OEM)
GFK-2078 IC697VAL306, 12-bit Analog Output Board User's Manual
IC200TBX114 Tool box, 14 point (IC200UDR001) 24VDCIn/Relay Out, AC Powered (requires AC power), V ersaMax DataPanel DP45 (requires 24VDC supply) with Programming software and cables, (IC640VPS 00, IC752DDZ000, IC200CBL555, IC646MPM001)
IC600WD050 Expansion Rack I/O Cable, 50 feet (15m)
IC647HSTMK031 Historian Media Kit v3.1
IC660BBA020RR Analog I/O Block, 24/48Vdc Power, 4 In/2 Out, Ph B
IC694MDL655 Input module 24 VDC 32 point POS/NEG logic.
IC756WDC009J-22 DV Development Sys VB, Java, C++, Japanese, Version 2.2
MicroLogix 1500/1769 System 1769-SDN DEVICENET SCANNER FOR 1764 AND 1769 CONTROLLERS
PLC-5/1771 System 1784-PCM5 PLC-5/PCMCIA COMMUNICATION CABLE
Distributed I/O 1797-TPYR CONTROLNET EX Y-TAP RIGHT ANGLE
Communications D9240-6.5.2 DEVICENET SLAVE DEVEL. TOOL SOFTWRE USER MANUAL
Support 9321-L5250S SUPT RENEWAL CONTRACT FOR 9321L5250
Support 9358-HSTCLTENR SUPT REINSTATEMENT CONTRACT FOR 9358HSTCLTEN
Support F1772-LS FIRMWARE UPGRADE FOR 1772-LS PLC2 PROCESSOR MODULE
RSI Software Products 9324-RLD300ESE RSLOGIX 5000 STANDARD, ESP
RSI Software Products 9304-WVPR300D WINTELLIGENT VIEW PRO RUNTIME
RSI Software Products 9358-PLTM2600U1R UPGRADE: OUT-SUPT: PLANTMETRICS 5 TO 200 WORKCELL
Motion Control 8720SM-075-S6SAS4 75 KW/137 AMP, 750 VDC, MOTOR WITH SNS60,+MPL
A06B-003-B075#7008 B3/3000 Servo Motor, 32K Serial Encoder
IC200UAA003 14 point (8) AC In, (6) AC Out, AC Power Supply
IC752BCL000 Download cable for DataPanel 150/160/240E
MTR-1350-E-D-E-SRR Stepping Motor Nema34 Encoder Splashproof
ZA06B-0079-B203#0100 B12/3000HVis High Voltage Servo Motor with Straight Shaft, Key and IP67 Sealing
20BD292A0ANNNND0 PowerFlex 700 AC Drive 20B
20G11RD8P0AA0NNNNN PowerFlex 755 AC Packaged Drive
25-JBAA PowerFlex 520 Frame A NEMA/UL Type 1 Kit
140XCP51000 Quantum 空槽模塊, 帶懸掛門
FRN15F1S-4C 22KVA 30 A 15 KW 3相AC380V/50Hz/60Hz
Z-15GW22-B 觸點(diǎn):1開/1閉,15A 250VAC機(jī)械壽命:1000萬(wàn)次合頁(yè)滾珠短擺桿型
ATV-31H075M2A 0.75
SCXI-1195
ETHERNET PCI 10MBIT/S 53012.00.4.15 12.05.95/02 TOP
AIMB-581QG2
M-AUDIO Revolution PCI 7.1
DIGIVI 3000
ACE-816AP
1492-RCDA4C80 Residual Current Device 80 A
6ES7195-7HB00-0XA0 安裝兩個(gè) 40mm 寬的 I/O 模板，熱插拔
2098-DSD-HV150X Ultra 3000 Servo Drive
GA647IFCLNTCRO001 GCA iFIX iClient Read Only 5 PK Keyless Runtime Version
GP-0602NT-FSB GagePort LVDT NT (Full Bridge) - Sales BOM.
IC5005KAX0020 PanelPC Workstation 15 inch with Windows XP
IC647HSTAE250KM Alarm and Events Option for Historian - Standard Server 250000 Points (M4 Key)
IC647SQDM SQD:Square D SY/MAX
IC693MDL734CA Conbal Coated Output module 125VDC, 1amp, 6 point, isolated per point
IC756HDV010CT-99 DV Draw Development on HP/UX Op Sys, Traditional Chinese, Version 9.9
Pico Controllers 1760-L12BWB 12 I/O PICO CONTROLLER W/ RTC, DC
PLC-5/1771 System 1771-INGA50 1771 DISCRETE I/O BACKPLANE INTERFACE ASIC
Distributed I/O 1791D-8B8P DNET 24VDC CBLOCK I/O,8 IN SINK 8 OUT SOURCE, BASE
Communications 1784-PCMC1 PCMCIA 1784-PCMK CARD W/1784-PCM6
Operator Interface 2706-P72CN2 INVIEW MESSAGE DISPLAY. 1 TO 4 LINE
Support 9305-RSVADSPTS SUPT RENEWAL CONTRACT FOR 9305RSVADSPT
Support 9515-RSMSVRR SUPT REINSTATEMENT CONTRACT FOR 9515RSMSVRENE
EtherNet/IP Products 2711-T10C20 PV1000 COLOR TOUCH, ENET & RS232 PRINT
