1.項目介紹
包裝機行業(yè)未來發(fā)展的趨勢是機械簡單化，電氣復雜化。越來越多的用伺服電機代替繁瑣的機械傳動，這就優(yōu)化了機械結(jié)構(gòu)，節(jié)省了設(shè)計成本，縮短了開發(fā)周期。
以前的包裝機只有一個普通電機做為主動力，各個部分的配合都是通過機械傳動來實現(xiàn)，機械結(jié)構(gòu)非常復雜，精度差，故障率高。現(xiàn)在全部用伺服電機代替之后，機械結(jié)構(gòu)變的非常簡單。枕式包裝機是一個伺服電機帶動包裝機的切刀部分，一個伺服電機帶動包裝機的供膜部分，最后一個伺服電機帶動推料部分。通過各部分之間的追蹤，來實現(xiàn)對包裝物的包裝。由于包裝機是一個連續(xù)的，并且在運行中需要實時追蹤調(diào)整，所以PLC必須保證伺服電機運行的穩(wěn)定性及準確性。
在以往的三軸枕式包裝機方案中，由于受PLC本體集成的脈沖輸出軸數(shù)所限，通常采用兩個PLC通訊的方式，兩者通過網(wǎng)絡(luò)讀寫指令進行數(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，從站會有滯后的響應(yīng)，這樣在高速的情況下，三個電機的配合就會出差較大的誤差，不能正常工作。S7-200 SMART本體集成3路高速脈沖輸出，能夠滿足該機型的升級需求，因此設(shè)備改型中選擇了該方案。
2．工藝流程介紹：
本包裝機由主機部分與輸送機部分組成，主機部分主要是由橫封刀部分與送膜部分組成。由色標傳感器，接近開關(guān)等來確定包裝膜與切刀之間的相對位置。通過溫度傳感器來測量橫封刀的溫度。控制系統(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機型上進行實驗。
4.產(chǎn)品硬件配置
由于是實驗機型，所以僅僅將原有的兩個S7-200的CPU改為S7-200 SMART，其余的硬件部分并未做大的改動。
型號
描述
數(shù)量
CPU ST40
標準型 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。
I0.1 色標光電：包裝膜，每走一個膜長，色標光電接收一次信號。
I0.2 推料零位光電：每走一個拔杈，光電接收一次信號。
I0.3 編碼器A相
I0.4 編碼器B相：自動接膜的時候，用于計算接膜的位置。
I0.5 急停按鈕
I0.6 啟動按鈕
I0.7 點動按鈕
I1.0 停止按鈕
I1.1 刀伺服電機報警：如果伺服驅(qū)動器有報警的話，會給PLC一次個報警信號，立即停車。
I1.2 膜伺服電機報警：同上。
I1.3 推料伺服電機報警：同上。
I1.4 防護罩保護開關(guān)：當防護罩打開的時候，設(shè)備會報警，立即停車。
I1.5 左微動開關(guān)
I1.6 右微動開關(guān)
I1.7 中微動開關(guān)：以上三個微動開關(guān)，都是在自動接膜過程中使用。
Q0.0 Q0.1 Q0.3是三路高速脈沖輸出，用于控制伺服電機的運行速度。
Q0.4 指示燈：該點控制一個中間繼電器，分別用常開點與常閉點控制啟動指示燈與停止指示燈。
Q0.5 指示燈：直接接近報警指示燈與蜂鳴器。
Q0.6 打碼信號：用于給打碼機提供打碼位置信號。
Q0.7 吹氣信號
Q1.2變頻器啟動信號
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：三個電磁閥都是在自動接膜過程中控制氣缸。
軟件設(shè)計上主要分為以下三部分：
第一，頻率計算：根據(jù)客戶的要包裝要求，將數(shù)據(jù)通過SMART LINE輸入到PLC，通過復雜的數(shù)學運算，計算出每個工位下電機的運行頻率。
第二，脈沖輸出：通過向?qū)В渲萌齻�軸，調(diào)用向?qū)渲煤螽a(chǎn)生的子程序，來實現(xiàn)對三個電機的控制。
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行數(shù)據(jù)交換。
6.應(yīng)用體會
S7-200 SMART較S7-200來說多了一路脈沖輸出。當機器需要三軸時，S7-200只能通過兩個PLC的通訊來實現(xiàn)。由于通訊的延時，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。
