6ES7515-5FN03-0AB0性能参数

6ES7515-5FN03-0AB0性能参数

全自动高速穿梭式丝网印，是针对汽车玻璃而专业打造的一款集连续自动上片、储片、精确定位、穿梭传输、自动印刷、出料、烘干、储片、二次精确定位、二次套印、烘干、自动下片为一体的高精度、率的新型玻璃印刷机。适合于大批量、、多色套印的家私、家电、产业等规则玻璃。特别适合轿车前后档、三角窗、侧窗和专业平板玻璃的大批量生产。

    多色印刷系统，采用独立多次精确定位。传输采用精确伺服系统控制，穿梭传动实现快捷传输。

    选择配置自动上片系统，自动储片系统，自动下片系统，UV或IR干燥系统。

    一、工艺介绍

    1.手动预定位

    定位气缸上升，人工完成放片，左右定位启动，完成预定位，上升气缸左右定位气缸复位，启动输送至于储片机。

    2.储片机

    玻璃进入储片机，不需储片时，此机作为输送段，储片启动时有两个感应器(较大玻璃与较小玻璃)较大玻璃时，较小玻璃感应器不工作，反之较大玻璃感应器不工作。储片架每次上升距离为40mm，玻璃输送时储片架不能上升，下降。输送台有玻璃片储片架不能下降，储片架下降完成启动输送至精定位。

    3.精确预定位

    玻璃片进入精定位，感应器感应到玻璃，输送停止。定位托架上升（气缸驱动）此二项动作同时进行，托架上升机头下降完成，伺服电机启动。开始精定位，精定位完成，穿梭输送上升（气缸驱动）上升完成，启动真空泵，完成吸附玻璃，伺服电机复位，定位托架下降，精定位机头上升，穿梭输送启动送至印刷机。

    4.印刷主机

    玻璃进入印刷机，穿梭输送停止，真空吸附关闭，穿梭架下降重新复位到预定位，与此同时台板吸风启动，印刷机头下降，刮气缸下降，印刷启动，离网启动，离网距离可自行设定，印刷完成，防滴墨气缸启动，离网复位，机头上升，刮上升，回油气缸下降启动回油，印刷完成的同时，吸风停止，穿梭架上升，真空泵启动，穿梭架输送开始送至出料擦墨。

    5.擦洗网版

    擦洗网版时，松开锁紧气缸，抽出网版，推入网版时感应开关感应到网版，启动锁紧气缸完成网框。

    6.出料擦墨

    玻璃进入出料擦墨机，不需擦墨时此机作为传送带，擦墨启动时，机头锁紧气缸松开，机头输送启动，卷纸启动，输送卷纸完成，吸风启动，（气缸）机头下降，刮气缸下降，下降完毕，启动印刷完成擦墨，吸风停止，机头上升，机头输送启动。输送完成，机头锁紧气缸启动，完成机头复位。

    7.灯箱检测机

    玻璃进入灯箱检测机，不需要检测时此机作为输送段，需时，斜转架上的气缸升起，斜转架启动，当转动至30°时，灯箱开启，转动灯箱，玻璃时不影响玻璃输送，检测完成，灯箱启动复位，斜转架下降，斜转架下降时输送台上不能有玻璃片。

    二、控制系统构成

    整个机器多达7处需要精确的定位控制，有两个轴（印刷轴和离网轴）需要作凸同步控制，而且根据印刷的玻璃大小，凸要求很方便的通过人机界面改变凸轮形状。SIMATICCPU315T-2DP集成逻辑控制和运动控制功能，它做运动控制较多可以控制8个轴、16个凸，有两个通讯口，其中一个是ProfibusDP（DRIVE）口，速度可达12Mbits/sec，通讯是采用ISOCHRONEMODE（等时同步）模式。ISOCHRONEMODE是PROFIBUSDP通讯的新技术，它可以使PROFIBUSDP的总线周期保持恒定，从而可以大大提高通讯的稳定性，提高传动控制系统的稳定性和精度。IM174和ET200均连在此口下，以满足运动控制工艺的要求。另外一个通讯口是标准的MPI/DP口，速度可达12Mbits/sec。用于连接到上位机PC、HMI和其他标准的DP从站。用户可以通过该通讯口，连接标准的ET200进行S7-300PLC功能的扩展。

    在以往我们都会选择FM353或者FM354做，而做凸就要使用FM357-2，但是这种方案成本较高且编程很繁杂，使用、调试的工作难度也很大。如果选用SIMATICT-CPU通过IM174模块控制第三方伺服，只需要一个CPU315T-2DP和2块IM174就够了，还有一个通道可以用来作测量摖墨纸输送长度。这个方案及满足力系统所需要的运动控制功能，又大大的降低了成本并且大大的简化了编程和调试工作，缩短了系统开发周期。

    三、控制系统完成的功能

    可见该系统需要一个可以在HMI就可以改变形状的凸，在SIMATICT-CPU凸和生成功能正好可以非常容易地解决这个技术难题。

    四、项目的实施与运行

    该系统从设计到调试，一共花了一个多月的时间，实现了客户要求的所有功能，整机印刷速度达到12片／分钟。

    五、应用体会

    1.之前我使用过西门子的SIMOTIOND425运动控制器，这次选用的西门子SIMATICT-CPU运动控制器。这两个控制器的运动控制功能都是一样的，因为它们都是采用西门子SIMOTIONKernel软件内核，但在使用上却有很大的区别。

    2.SIMOTION采用专门的编程语言MCC、SCL、等，需要很长一段时间去适应和学习。SIMATICT-CPU是一个标准的S7-300CPU，简单地通过集成在STEP7环境下的工艺软件包（S7Technology）来配置和编程，是工程师所熟悉的S7-300PLC的编程语言环境，例如：梯形图LAD，STL，FBD，S7-SCL，CFC，SFC，S7-GRAPH。

    工程师初次应用时，不用经过技术培训，上手使用就非常迅捷。

    3.SIMATICT-CPU可以很方便的同上位机通讯，跟以往用S7-300PLC一样，非常轻松就可以把位于SIMOTIONKernel内核的各个伺服轴数据显示上来。当逻辑控制需要轴的数据时，可以直接从轴的数据块DB中找到，非常方便。在SIMATICT-CPU中轴的配置和SIMOTION是一样的，运动控制的程序编写/>4.因为SIMATICT-CPU是一个标准的S7-300PLC逻辑控制器，所以在拥有了运动控制功能的同时，依然保留了强大的PLC逻辑控制功能，SIMATICNET通讯功能，而且非常容易实现。而采用SIMOTIOND作为控制器时，编写逻辑控制程序时非常复杂难以实现。例如，做一个定时功能，在PLC中仅仅调用一个指令就可以实现了。但是，在SIMOTION中做一个定时功能，需要调用一个复杂的功能块。当想用SIMOTION来编写一些标准块时，较是难以实现。

    5.当定位要求不是很精确、动态响应很迅捷的时候，使用SIMATICT-CPU通过控制变频器，就可以完成定位功能。这样，较是大大降低了OEM厂家的设备开发成本

 系统总体设计
1.1 系统组成
该生产线利用聚丙烯编织布（PP）、聚乙烯薄膜（PE）等材料作为制袋布，袋长760mm，袋宽630mm。采用4套色印刷，生产速度60条/分钟，包括印刷切断和成型两个工段。印刷切断工段主要负责将编织布卷（PP、PE）进行塑编布的4种颜色的正反面着墨印刷，印刷后的编织布通过切按照设定的袋长进行切割，配置1个现场操作台、一个变频器扩展柜（配有2个变频器）；成型工段主要负责转向、施胶、打开、糊口、糊底等，一个现场操作台、一个继电器扩展柜、一个变频器扩展柜（配有2个变频器）完成控制。

1.2 硬件构成
该项目采用西门子S7-200较新的XP系列的CPU作为主控制单元，配有6个A/D、D/A输入输出扩展模块，主要完成现场信号的采集、工程单位变换、回路控制和连锁控制算法、控制信号输出等功能；操作界面采用西门子的SIMATIC TPl70B触摸面板作为人机界面，主要完成工艺参数的显示、控制参数的设置、控制操作、历史数据的记录等。
1.3 软件组态
1.3.1 网络通讯
在工程网络的建设中，主控制单元作为上位机，4台变频器作为下位机，分别设置不同的站地址，使得PLC和变频器之间建立上、下位机关系。由于S7-200的XP系列CPU内置2个RS485通讯口，因此可以将一组通讯口Port 0与触摸面板进行点对点（PPI）通讯，另一组通讯口Port 1作为自由口与变频器进行数字通讯，即从触摸面板输入工艺参数，由TPl70B经过Port 0口传递给PLC，PLC经过数据运算处理通过Port 1口将数据发送给各个变频器来控制各电机转速，在从变频器、温度变送器等采集有关数据，通过计算传给TPl70B进行显示。整个过程采用每隔100ms发送XMT一次，接受采用接受中断方式。在发送XMT数据前关闭所有接受中断，发送后再通过发送中断程序打开接受中断程序，并关闭发送中断程序。
1.3.2 程序设计
该糊口机控制系统的程序采用模块化设计，分为主程序、子程序和中断程序三大部分。主程序主要负责根据不同的条件状态调用相应的子程序、根据逻辑位调用中断程序等功能；可以将在多个地方使用的程序段通过子程序模块化，比如采样子程序、**限报警子程序、PID控制于程序等，在具体使用的地方只需调用这些子程序，赋予具体的数据参量和存储地址，这样可大大提高代码的使用效率，并减少了代码的维护工作量；中断程序主要包含PLC和变频器通讯算法，同步调速控制算法，主要完成印刷切断部和成型部传动电机的同步运行的功能。
1.3.3 同步控制系统实现
由于该生产线中印刷切断工段和后面的成型工段分别由两个电机拖动，各台电机分别由变频器调速驱动，构成多单元同步传动系统。将成型工段的主电机作为主令单元，印刷切断工段的主电机作为协从单元。工作时，需要多大的运行速度，由主令单元决定和调整，生产过程中要求协从单元协调同步，使切断的编织布在两个工段中保持恒定的线速度。操作员调节主令单元速度时，也要协从单元能同时调整速度，满足整机速度的同步调整。为此，我们采用2个增量式旋转编码器分别切转速和转向处传动轴的转速，将编码器发出的脉冲送至PLC的高速脉冲计数输入单元I0.0和I0.1，利用高速计数器对编码器脉冲进行计数，在给定的采样时间中，PLC将采集到的各单元实时转速与设定运行参数综合，按既定的同步控制策略进行运算和控制，得到各单元电机的运行速度设定值，再通过PLC内置的RS485接口与变频器上的MODBUS现场总线通信接口卡之间的现场总线传输给变频器执行。
在控制策略上，采用智能补偿和传统PID结合的控制方法。PID调节器具有本质的鲁棒性、符合二次型较优控制选型原则、具有智能化的*特色。同时，为了保证编码器传输给PLC的高速脉冲个数准确，确保高速脉冲的个数在允许的误差范围内，使用编码器的零位脉冲信号对其作周期性检测，同时可以通过编程软件对CPU的脉冲输入端口设置脉冲的捕捉功能，输入端的状态变化被锁存并一直保持到下一个扫描循环刷新，这样可以防止脉冲信号丢失。

在主令单元和协从单元间采用同一给定电压方式的基础上，比较两者的转速，其差值经补偿器加到协从单元的控制输入端。电机间的速度协调关系有同步系数决定。
其中，VF为变频器，ED为编码器，CP为补偿器，M为电机。设同步速度允许工作带宽为△ng，在k时刻双驱动电机的实际反馈转速分别为n1（k）、n2（k），不同电机要求的工艺速度比值为Kn=N1／N2（N1、N2分别为两电机速度给定值）两机异步停车报警的较大速度为△nmax，则当：
，系统同步正常，不进行同步补偿调节。
，系统严重不同步，停车报警。
，计算同步补偿量cp，进行同步补偿控制。
由于该系统是定值速度系统，因此Kn=1，其两台电要同步补偿量为：
从动电机单闭环速度调节器控制输出ud（k）采用增量式PID控制规律进行调节。对于某一时刻t，PLC通过增量式编码器脉冲定时计数得到电机的反馈转速n1，n2，定义同步偏差为e=n1-n2。
其中，最后可得到同步控制器的输出从人机界面的速度历史曲线上可以得到应用PID补偿器前后的从动电机速度响应曲线。
加入PID补偿控制器后，起动过程跟随效果较好，了**调，而且上升时间明显缩短，加扰动或急停时仍能保持很好的同步性。
2 结论
该控制系统在长春益成包装厂投入运行半年多以来，整套系统一直运行正常，同步电机起动过程中跟随性能和稳定性能均有明显的改善，提高了生产线的运行速度和生产效率，**了良好的经济效益，在塑编包装机械行业具有较好的推广**