西门子6ES7315-2FJ14-0AB0参数详细
0．引言
远程电梯监控系统电是当今电梯领域的**技术，由设在电梯中心的计算机对楼宇内电梯进行远程监视和控制，对故障和运行状态数据进行监测分析等。并对电梯进行控制，和防伪判断。当电梯发生故障时，接收故障的状态信号并进行判断得出故障类型，把故障类型和故障时的运行状态等信息传给服务中心计算机；本文独创性的采用双串口单片机C8051F340作为前端机主控芯片，通过232和485进行通信，完成调度，运行和维护。
1．系统硬件设计
本系统设计总框图如图1所示。
通PLC通过主控芯片C805 1F340的串行口进行RS-232通讯，而主控芯片与电梯控制器的串口进行RS-485通信。RS-232通讯，也是通过主二／四线转换电路控芯片的串行口，若用普通的单串行口单片机，即使是增加双向三本设计也达不到要求，所以这里采用带双串行口的C8051F340单片机作为主控芯片，使三方通讯在不同的串行口进行。1．1 主CPU系统
C8051F340芯片是完全集成的混合信号系统级MCU芯片，高速、灵活、低价。具有8051兼容的CIP-51内核(可达25MIPS)。它的速度快。新增了FLASH存储器，具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新8051固件。片内JTAG调试电路允许使用安装在终应用系统上的产品MCU进行非侵入式、全速、在系统调试。该调试系统支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、观察点、单步及运行和停机命令。而C8051F340更是典型应用于工业系统中的控制类系统。鉴于以上优点，并结合设计目标，特选用此款单片机。
GSM模块实现工业现场的无线监测，本地PC可用于远程控制，网络PC可扩展为正在兴起的网络控制。嵌入式微处理器的选择。由于该真空干燥系统要进行大量的数据运算，需要较强的控制能力，需要有较多的USART接口，同时要有ADC转换功能、LCD触摸屏、USB口等，在微处理器选择上，普通的8位、16位单片机已难以胜任，因此32位的嵌入式微处理器是比较好的选择。本系统选择INbbb PAX270，是一款基于32位Xscale核心的高性能、工业级的32位RISC微控制器，它具有极低的功耗，LCD控制器(大支持64K色STN和1256K色TFT)提供1通道LCD专用DMA，8通道10比特ADC和触摸屏接口，3通道UART(IrDA1．0，16字节TxFIFO，和16字节RX FIFO)／2通道SPI，2端口USB主机／1端口USB设备(1．1版)，PWM通道(4路输出)，以及多达119个中断源，这款微控制器特别适合自动化应用，并适用于工业控制、医疗系统、访问控制和故障维护等应用领域。
FPGA器件的选择。由于该系统包括了神经网络的实现，需要大量RAM空间来保存中间参数和查表计算，同时还需要大量的通用I／O接口，用于输入输出模块以及快速响应**的PWM调制功能，因此用FPGA是比较好的选择。这里选择Altera公司推出的低成本Cyclone系列，型号为EP2C20。EP2C20内部有18752i逻辑单元，52个M4K RAM块，共计239K位RAM，26个嵌入式18*18乘法器，4个锁相环，资源非常丰富，可满足系统设计要求。
2 温度与真空度控制模型
2．1 恒温或按某预定温度曲线的控制模型
温度控制模型如图2所示。温度控制采用神经网络模糊控制模型，设定值和测定值经过模糊划分后，同时送入神经模糊控制网络，生成模糊控制子集，通过转化器产生。PWM脉宽调制用的频率值与占空比，然后生成PWM驱动信号，驱动电力电子器件，电源输出给红外石英管，对真空箱进行加热。通过温度传感器及调整电路，形成温度值和温度变化率，根据温度值和温度变化率控制器对输出频率和占空比进行调整。
2．2 恒真空度或按某预定真空曲线的控制模型
真空度的控制模型与上述温度控制模型结构相似，不同的是神经模糊控制网络的输出不是直接用于电机的控制驱动，而是把输出的频率量转换成变频器的远程控制信号，通过RS485接口控制变频器的启动、停止和频率设置，如图3所示。
2．3 神经网络选择与仿真
根据上述控制模型，比较成熟的BP网络选择的控制神经网络如图4所示。神经模糊控制器在输入／输出参量的选择，以及模糊论域和模糊子集的确定方面，与一般的模糊控制器没有什么区别，只是在推理手段上引入了神经网络。
以真空度控制为例来验证控制模型的**程度。令x1~x7为输入真空度的模糊子集，x8~x14为输入真空度变化的模糊子集，y1~y8为输出空置量的模糊子集，从表1可以看出，共有16条控制规则。例如，当真空度为"合适"，变化率为"零"时，抽空时间应该为"短"，这个样本可以表示为：
提出了汽车柔性焊接生产线中应用的分层伺服系统体系结构和硬件配置，分析了采用逻辑控制与运动控制相结合的系统控制原理，叙述了MP920控制器的参数设定方式，给出了伺服控制系统程序工作流程。结合广州本田汽车有限公司年产24万整车自动焊接生产线设计建造的实例，介绍了MP920伺服系统在自动化生产线中的实际应用，给出了伺服系统的调试方法，并对调试结果进行了分析。实际应用效果表明了所提体系结构和控制模式的正确性和有效性。
关键词：MP920伺服系统； 汽车制造； 柔性焊接生产线； 电气控制
0 引言
在汽车制造企业中，车身焊接生产线是一条关键的生产线，这条生产线决定车身焊接车间乃至整个企业的生产能力、产品质量和产品的多样化。广州本田汽车有限公司年产24万轿车的自动化焊接生产线是一条贯通式流水线，全线5个全自动工位：车身地板搬送工位、车身部件预装配工位、自动焊接工位、车身卸载工位和车身夹具切换工位。该自动生产线全面采用了日本安川公司的MP920伺服系统，极大地提高了工装夹具的定位精度和生产线的柔性化程度。
本文从MP920伺服系统的硬件体系结构、控制原理、控制程序设计以及系统调试等几方面介绍该生产线中的伺服系统，研究柔性自动化生产线中伺服控制系统的应用。
1 伺服系统硬件配置
考虑系统的信息处理量大，为了降低PLC的信息处理负担，提高控制器之问的独立性，系统采用了分层的体系结构，层为主控PLC，第二层为伺服控制器，两个控制层之间采用现场总线进行通信。整个系统硬件配置如图1所示。
主控PLC是整条生产线的逻辑处理中心，它一方面协调控制现场各种设备按照工艺顺序要求工作，另一方面向上层监控设备实时发送生产和设备状态信息。主控PLC选用OMRON公司的CS1H．CPU65型PLC系统。伺服系统采用日本安川电机公司的MP920伺服系统，该伺服系统由伺服控制器，伺服驱动器和伺服电机组成，其中伺服控制器是整条生产线的运动控制核心，控制伺服电机按照工艺要求**运动，同时还通过现场总线DeviceNet将伺服系统的状态信息反馈给主控PLC。伺服控制器选用MP920可编程控制器专门用于控制直线型伺服电机系统。伺服驱动器选用Σ系列SGDB型伺服驱动器，伺服电机选用Σ系列SGM型伺服电机。在车身自动焊接生产线中使用了3套MP920系统来控制了18个伺服电机。
2 MP920控制器工作原理
2.1 MP920控制器构成
在MP920系统中，CPU模块（MP920）主要起数据处理（逻辑处理和运动处理）的作用，并向运动控制单元（SVB一01）发送运动指令，并根据反馈信息作进一步处理。运动控制单元主要进行指令处理和运动状态处理，通过Mechatrobbbb总线每个单元多能单独控制l4个轴。此单元能预**行参数设定，根据CPU发送过来的指令进行运动控制，并将运动过程中的各种参数反馈到CPU单元中去。DeviceNet通信单元（260IF）通过 Device—Net协议与主控PLC进行数据交换，进行协同工作，完成整线的控制。
2．2 MP920控制器参数设定
运动控制单元内部有三类参数：固定参数、设定参数和监控参数。其中固定参数包括电机参数、伺服驱动器参数、编码器参数等固定数据；设定参数用来向伺服驱动器提供伺服控制命令，在系统运行时可以实时更改；监控参数由与伺服马达相连的编码器反馈到运动控制单元的电机运动状态数据，这些监控数据可以在运动程序和逻辑程序中作为参考。CPU单元对运动控制单元的控制是通过其I／O端口与运动控制单元的参数相互对应建立的。为建立这种联系，须将CPU单元的输出 I／O端口分配给运动单元的设定参数，输入I／O端口分配给运动单元的监控参数。CPU单元在进行I／O刷新时将监控参数读入内存，同时将伺服控制命令写入到运动控制单元的设定参数中，实现对运动控制单元的控制。伺服系统的控制原理如图2所示。
2．3 MP920控制程序设计
MP920伺服控制器通过循环扫描用户程序来进行控制，用户程序由视图、函数和运动程序组成。其中视图与函数主要用于完成顺序逻辑控制，运动程序用于电机的运动控制。为了节省系统资源，将视图分为高速扫描程序和低速扫描程序，高速扫描程序的扫描周期很短，约为0．4ms，用于处理实时性很强的伺服控制任务，是整个程序的主体，在其中调用运动程序实现对电机的**控制；低速扫描视图扫描周期远低于高速扫描视图，在程序系统中用于处理实时性要求较低的错误和警报。
伺服系统控制程序采用模块化编程，各自针对要求不同的应用设计了高速扫描视图、低速扫描视图和运动控制程序。系统上电之后，CPU就同时开始高速扫描与低速扫描两个独立的扫描过程，并在高速扫描过程中调用运动程序来进行运动控制。低速和高速扫描视图的流程分别如图3和图4所示。
3 调试结果分析
伺服系统调整主要调整系统的速度回路增益、速度回路积分时间常数、位置回路增益和扭矩指令过滤时间常数这几个参数。通常按照下列步骤进行：
步，较低地设定位置回路增益，在不发生噪音或振动的范围内逐步提高速度回路增益。
第二步，略微降低步中设定的速度回路增益降值，在系统不发生上冲或振动的范围内逐步提高位置回路增益。
第三步，根据定位调整时间、机械系统的振动等情况设定速度回路积分时间常数。
第四步，如果机械系统发生的扭曲共振时，适当地提高扭矩指令过滤时间常数。
后，观察系统响应并对各个参数进行微调，进行参数优化。
图5是伺服电机的速度曲线和扭矩曲线。从图中可以看到，阶段对电机进行速度控制，电机转速响应很快，转速由0增加到2000r／m的过程十分平稳。第二阶段对电机进行扭矩控制，电机由0增加到50％的额定扭矩响应很快，也没有出现大的波动。表明按照这个方法进行调试是可行的，完全能够满足自动化生产线的需要。
4 结束语
在实际生产中，该自动焊接生产线的伺服系统运行稳定可靠，满足了高品质轿车车身焊接工艺的需要，为广州本田年产24万轿车发挥了决定性作用。该伺服系统运动平稳且定位速度快，使得整条生产线的节奏控制在45、7秒，大程度上发挥了机械的效率。该系统的成功在于系统设计上采用了分层的体系结构和逻辑控制与运动控制相结合的控制方式。随着中国汽车工业的快速发展，尤其是对车身质量、产量和成本的要求不断提高，伺服系统必将在汽车车身自动焊接生产线上广泛应用。
