西门子6ES7211-0BA23-0XB0参数图片
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1 引言
手机做为时尚消费品飞速发展成市场热门需求。手机外形的美观程度及质量是消费者选择手
机的重要的因素。点胶机则作为美化手机塑壳生产的重要设备。要达到大的产量，必须要考虑生产线的效率。因此tigao点胶机的生产效率具有十分重要的意义。
2 点胶机数控系统分析
2.1 系统需求分析
数控系统控制的点胶机设备共有四个轴，使用四台伺服控制器和伺服电机，X轴一台、Y轴两台、Z轴一台；输入信号有急停按钮、手动自动转换按钮、手动点胶按钮、暂停按钮、回零按钮、左右限位输入信号及伺服报警信号等共计21个输入信号；控制流程是使用数控系统控制四个伺服控制器及伺服电机、四个点胶器的开关信号，自动运行时Y轴控制的两个平台交替工作，X轴和两个Y轴需要走直线插补或圆弧插补，Z轴需要走不同高度的点胶面，更换产品比较频繁，更换产品后需手动调整开胶点，然后在进行单步动作或自动运行；功能与特点：1.所有轴上均采用了滚珠丝杠和伺服电机，可以确保用户能够流畅、、正确地点胶；2.点胶准确、均匀；3.注胶量、点胶速度可任意调节；4.LED中文菜单显示；5.轻触式按键操作；6.控制简单、方便、直观。
2.2客户方案分析
客户的原控制方案是：5.7寸液晶平＋轴卡控制器＋伺服控制器＋执行机构的控制方案，这种控制方案的不足之处有：1、系统的稳定性、抗干扰性等非常的差；2、系统的控制是完全开环的控制即控制板卡直接通过脉冲来控制伺服控制器；在用户流畅、、正确地点胶等方面存在不足；3、G代码功能、M代码功能等方面存在不足，不能直接执行CAD等图形编辑软件生成的代码程序，用户使用非常的不方便。
3中达电通自动化伺服系统设计
3.1方案设计
点胶机设备需要四个轴控制即X、Y(2个)、Z，但是X和Y(2个)要进行插补运行，而插补运行时在G代码的加工软件指令中只有X和Y、X和Z、Y和Z,要与CAD等图形编辑软件生成的G代码程序通用就不能使用2个Y轴；因此我们解决的方式是使用中达电通的四轴数控系统(PUTNC-H4-4)：X轴控制原来的X轴在横向运动；Y轴控制原来的Y1轴，同横向的X轴进行插补控制个点胶平台；Z轴控制原来的Y2轴，同横向的X轴进行插补控制第二个点胶平台；A轴控制原来的Z轴走不同高度的点胶面；这样就可以解决控制系统能直接执行CAD等图形编辑软件生成的代码程序；中达的数控系统本身具有24个输入点、16个输出点，设备的I/O点也够使用；中达的A系列伺服使用的控制理论是先进的强健式的控制理论(PDFF),即使在伺服电机的负载惯量大范围的变化时，伺服系统仍然可以保持优异的性能，进行流畅、、正确地定位。通过客户的技术要求和原控制方案的不足我们选择了基于中达电通的数控系统的控制方案，系统由数控系统、伺服控制系统、执行机构组成控制方案
3.2 数控系统
中达H4系列PUTNC-H4-4型数控系统是核心控制平台。中达H4系列PUTNC-H4-4型是5.7”单色LCD四轴Vcmd控制器，包括输入板AB208一块；输出板AB209一块。PUTNC-H4-4的主要功能与特点：
（1）开放式的系统架构，內含嵌入式可编程 PLC ，可应用各类产业机械和自动化设备。
（2）高清晰LCD液晶显示，用户可以自行规划画面内容，亦可RS232连接DELTA人机，界面更亲和。
（3）全功能CNC键盘，配合PLC开发，可自定义按键功能，操作更灵活。
（4）先进机型大提供多至4轴的伺服轴接口, 响应速度可达1000Kpps，运动速度更快。
（5）解析度可设定至 7 位数，配合不同的检测装置可实现半闭环/闭环控制架构，控制精度更高。
（6）大提供2组D/A输出、A/D输入。
（7）提供标准的24点输入和16点输出，如有需要可选配I/O扩展单元，可再扩充32点输入，32点输出。
（8）具有主仆模式功能和被动ENCODER反馈功能，轻松构建主从追随和同步裁剪功能。
（9）除支持标准G代码NC编程外，更提供变量表格编程和示教功能编程功能，编程更灵活。
（10）MACRO宏指令，可以进行数学、逻辑运算，NC编程功能更强大。
（11）程序存储容量 256K byte，NC程序组别高达1000组。
（12）提供RS232C标准接口，可连接个人电脑（PC）实现DNC 在线加工功能。
3.3伺服控制系统
中达ASD-A0121LA型配置3套；ASD-A0221LA型配置1套。ASDA伺服原理采用的是先进强健式的控制理论(PDFF)，
bbbbb 信号说明 OUPUT 信号说明
I00 EM-STOP O00 X轴伺服ON
I01 程序暂停 O01 Y轴伺服ON
I02 程序启动 O02 Z轴伺服ON
I03 排胶 O03 A轴伺服ON
I04 回零 O04 点胶器开关
I05 X轴原点信号
I06 Y轴原点信号
I07 Z轴原点信号
I08 A轴原点信号
I09 X轴左限位
I10 X轴右限位
I11 Y轴前限位
I12 Y轴后限位
I13 Z轴前限位
I14 Z轴后限位
I15 A轴上限位
I16 A轴下限位
3.5 台达伺服系统调试
（1）手动调试。在整个系统的机械安装和电器的连接完毕后，首先利用上位系统或台达伺服所具有的手动控制方式，同时将所有伺服的参数P0-02设置成14，让机构的X轴和Y轴进行往复的运动，在伺服的显示屏上会显示伺服在此机构上面应用的转动惯量JL/JM，我们利用台达伺服的调试小软件GAIN.EXE，将伺服显示的转动惯量JL/JM和我们通过调试计算出来的响应频宽B.W输入的GAIN.EXE软件中，在点胶机中我们测试出伺服的转动惯量JL/JM、响应频宽B.W是80，计算出来我们需要的参数，把这些参数手动输入的伺服控制器中，点胶机即可正常运行。
（2）自动调试。这种调试比手动要简单了，首先也要像手动那样先将转动惯量JL/JM测试出来，把这个值输入到参数P1-37中，再把参数P2-31设置成64、P2-32设置成5，这样点胶机就可以正常运行了。
手动调整比自动调整要jingque的多，可以通过多次的加工测试来测试出一组适合整个机构的参数；但是手动调整的时间要比较长，花费的工期也比较多，同时在成批量生产的过程中，伺服参数的输入等也都非常的不方便；台达A系列伺服的高性能、整定时间短、在点胶机应用中的调频参数比较宽等等，所以我们在点胶机的正常应用中使用自动调整比较多一点。
（3）数控系统参数的说明。中达电通的数控系统在点胶机应用中需要更改的参数说明：
0093: 00000256：主仆式功能设定；256＝设定单节间不停顿模式；
0118: 00000100：X轴解析度分母设定（编码器一转脉冲数）；
0119: 00000120：X轴解析度分子设定（导螺杆的螺距）；
0120: 00000100：Y轴解析度分母设定（编码器一转脉冲数）；
0121: 00000120：Y轴解析度分子设定（导螺杆的螺距）；
0122: 00000100：Z轴解析度分母设定（编码器一转脉冲数）；
0123: 00000120：Z轴解析度分子设定（导螺杆的螺距）；
0124: 00000100：A轴解析度分母设定（编码器一转脉冲数）；
0125: 00000120：A轴解析度分子设定（导螺杆的螺距）；
0130: 00000001：X轴设定回机械原点的方向；0＝正向、1＝负向；
0131: 00000001：Y轴设定回机械原点的方向；0＝正向、1＝负向；
0132: 00000001：Z轴设定回机械原点的方向；0＝正向、1＝负向；
0133: 00000001：A轴设定回机械原点的方向；0＝正向、1＝负向；
0154: 00000001：X轴设定伺服电机的旋转方向；0＝正向、1＝负向；
0156: 00000001：X轴设定伺服电机的旋转方向；0＝正向、1＝负向。
（4）ASDA伺服参数的说明。ASDA伺服在点胶机应用中需要更改的参数说明，这里我们以X轴的参数为例。
P0-02:14：驱动器的状态的显示；用来显示机构的转动惯量
P1-01:2：控制模式及控制命令输入源的设定；
P1-37:11：伺服电机的负载惯量比；在自动模式下用来设定伺服电机的负载惯量比；
P1-44:12、P1-45:10：电子齿轮比的分子、分母；使伺服电机带动的滚珠丝杠等机构运动的距离与上位机要求的距离相同；
P2-00:125：位置控制增益；主要控制伺服位置环回路的应答性；
P2-04:5526：速度控制增益；主要控制伺服速度环回路的应答性；
P2-06:80：速度积分补偿；控制伺服电机、机构的固定偏差和整个机构的抖动；
P2-25:3：共振抑制低通滤波；用来设定共振抑制低通滤波的时间常数；
P2-26:14：外部干扰抵抗增益；用来增加对外力的抵抗能力并降低加减速的过冲现象；
P2-31:64：自动及简易模式设定；在自动模式时用来设定响应的频宽；
P2-32:5：增益调整方式；设定伺服的调整模式为PDFF自动模式即负载惯量比固定，伺服的响应频宽可调整。
4结束语
点胶机是具有广泛应用前景的手机塑壳生产线、PCB板生产线、SMT混装生产线的重要设备。中达数控点胶机可以有效减少生产线的生产周期时间。对于生产效率和设备的稳定性的tigao来说，伺服自动化也还要依靠科学的管理和的操作配合以及良好的设备维护与保养来实现。随着市场竞争的日趋激烈，该项目将会在越来越多的企业应用中创造显著的经济效益
2工艺流程
整个洗涤过程分为进水、洗涤、放水、脱水四个部分，系统从进水环节开始到脱水环节结束共循环三次。
设备运行示意图：（见附图）
A．系统运行循环三次：次循环转鼓进水至中水位时开始洗涤；第二、三次转鼓进水至高水位时开始洗涤。
B．洗涤方式分轻洗、标准洗、强洗（按正转、停止、反转、停止四步动作循环至洗涤时间到达）
C．在20-80HZ频率脱水环节时如转鼓出现运行振动较大，则变频器停止输出至转鼓停止后再从20HZ重新脱水。
3控制要求及功能
A．洗涤设备应具备延时停止进水功能（即洗涤水进至中水位或高水位时开始洗涤但不关闭进水阀，直至延时时间到再停止进水）
B．系统具备停止与急停功能（即系统在运行时按下停止键则终止所有运行，再启动时又从环节开始。按下急停键时则系统暂停运行，急停复位时系统再从急处继续运行）
C．洗涤设备的启动、停止、急停操作、参数设定均由人机界面完成。
D．系统使用变频器简易PLC功能来完成洗衣机脱水环节的多段速度曲线（段20HZ / 20秒；第二段50HZ/15秒；第三段80HZ/15秒；第四段100HZ/10秒；第五段130HZ/10秒）
E．洗涤频率加/减速速率2HZ/秒，脱水频率加速速率0.5HZ/秒，减速速率1.5HZ/秒。
F．脱水过程中如机械振动大于设计要求的振动时，系统应立即停止变频器输出直至转鼓停止后再重新从阶段开始脱水（由振动开关提供信号）。
G．变频器中的简易PLC一至五阶段运行频率与运行时间由可编程控制器通过通讯方式设定。
4系统控制原理
该系统由可编程控制器、变频器、触摸屏等控制元件组成，可编程控制器完成整个系统逻辑控制、各运行相关参数传送与读写、设备运行状态显示功能。变频器与可编程控制器利用自由口通讯协议通讯完成设备的启/停、简易PLC程序的执行及其它相关运行参数的传送。PLC与触摸屏通讯实现人机对话，完成相关参数设置、启停操作与状态显示。
5方案的实现
触摸屏：
通过对厂家参数画面进行相关参数设置，将设备的洗涤时间、洗涤频率、手动脱水频率、自动脱水简易PLC的运行频率及运行时间固化到可编程控制器中，再将运行频率与运行时间等参数通过自由口通讯协议方式传送到变频器中。操作画面上设置诸如设备的启/停、运行时间及运行状态显示。
楞编程控制器：
可编程控制器中编写主机带频率正转、主机带频率反转子程序供洗涤环节调用，编写阶段一至价段五运行频率设定、阶段一至阶段五运行时间设定子程序供厂家修改变频器简易PLC程序中的参数。
变频器:
1)频率给定通道与命令给定通道均选择串口给定; 主机各运行频率与运行指令由PLC通过通讯的方式发给变频器。
2)将上限频率与运行频率设为130HZ。
3)加速时间1、减速时间1（洗涤环节的加/减速速率2HZ/秒）设为65秒，加速时间2、减速时间2（脱水环节的加速速率0.5HZ/秒，减速速率1.5HZ/秒）分别设为260秒和80秒。
4)V/F曲线电压值V1设为35%，频率值设定为20HZ否则电机会因起动转矩过低而无法启动;
5)X1、X2端子设定为选择加/减速时间2功能，系统运行在脱水环节时（X2为高电平）加减/速时间2有效，变频器按加减时间2进行加/减速。
6)X3端子设定为外部停机命令功能，当PLC给出停止命令或振动过大时（X3为高电平）变变频器停止输出。
7)X4设定为简易PLC程序失效功能；系统运行在进水与洗涤环节时（X4为高电平）简易PLC程序不能运行。
8)X5设定为简易PLC程序暂停功能；系统运行在脱水环节时如按下急停键（X5为高电平）简易PLC程序将暂停运行。急停复位后再从暂停处继续运行。
系统控制：
参数设置
A.进入厂家参数画面设置洗涤频率、洗涤时间、延时停止进水时间。
B．进入脱水参数画面设置阶段一至阶段五的运行频率与运行时间。
手动控制 按进水、洗涤、放水、低脱、中脱、高脱的顺序对设备进行独立启、停操作，操作过程中程序运行不受设置的运行的时间与转鼓振动频率影响。
自动控制
A.设置好各运行参数后按下系统启动键，进水电磁阀打开转鼓开始进水简易PLC程序运行为无效。
B．转鼓进水至中水位时洗涤启动，设备按所选择的洗涤模式（轻洗、标准洗、强洗）运行，设定的洗涤时间到达时停止洗涤。
C．洗涤完成后开启放水电磁阀放水，简易PLC程序运行设为有效，放水至低水位时简易PLC程序开始按设定运行速度曲线运行。
D．如在脱水时出现机械振动大时，接近开关接通（X3为高电平）变频器停止输出，直至转鼓停止后再从阶段一开始脱水。
E．脱水环节完成后系统自动进入第二次循环（第二、三次循环时进水水位到高水位时再开始洗涤）
6总结
利用可编程控制器、变频器与人机界面等自动化产品的有机结合来实现对工业洗涤设备的自动控制，其主要控制思路是对洗涤设备的进水/出水、洗涤模式、洗涤时间、脱水频率的设定、可编程控制器通讯功能的应用、变频器简易PLC功能的应用进行有机的组合与设计。此方案应用艾默生可编程控制器、艾默生EV1000变频器、深圳人机触摸屏组成自动控制系统，结合艾默生可编程控制器、变频器与人机界面的控制优点，实现了可编程控制器与变频器的通讯功能；可编程控制器与人机界面的实时数据交换功能。从根本上解决设备控制线路繁锁、故障点多、操作复杂等一系列问题；有效的tigao设备生产效率与设备性能。经调试与运行测试后能达到客户的设计要求并已投入生产。1 概述
1746-NI16I是美国Allen-Bradley公司出品的基于SLC500系列PLC的模拟量输入模块，设计时可以通过编程灵活设定该模块的工作方式、输入信号类型、数据格式、滤波频率等参数，从而方便地应用于各种场合。采用1746-NI16I作为采集模块组态的SCADA系统具有扩展方便、组态灵活、稳定可靠、便于维护等特点。
1746-NI16I有两种工作方式：CLASSl和CLASS3。其中的CLASSl方式是经典的使用方式，该方式占用系统资源较少，但使用起来需要较为复杂的编程；而CLASS3方式则使用方便，编程简单，但占用系统资源较多。
2 1746-NI16I的软件资源
在使用1746-NI16I之前必须先了解1746-NI16I的软件资源，只有在对模块的每个通道正确配置后，才能使模块正常工作。
对1746-NI16I编程首先要了解SLC500系列PLC对内存变量的管理方式。SLC500系列PLC以文件的方式组织内存，即把内存划分为若干个区域--文件，每个文件分管不同类型的变量，如B文件、N文件、I文件、0文件分别用于管理开关量数据、模拟量数据、输人数据、输出数据等等。
1746-NI16I的CLASS3方式和CLASSl方式地址映射如表1所列。其中，O：e．i表示输出文件中e号槽位的第i号字；I：e．i表示输入文件中e号槽位的第i号字。
可以看出，在CLASSl方式下，系统将采用输入文件中的8个字的空间来传输16个通道的配置字，并采用输出文件中的8个字来传输16个通道的数据字及状态字；而在CLASS3方式下，每个字都由单独的空间对应。因此，在CLASSl方式下，通常通过配置字的Bit0和Bitl来配置输入或输出文件中的8个字。
应当说明：1746-NI16I中的配置字是通道配置信息存放地址；数据字是输人数据存放地址；状态字是通道状态存放地址。
无论配置字、数据字还是状态字，它们都由16位二进制数构成。
2．1通道配置字
配置字中的每一位都具有其特定的意义，通过这些配置宇可以对通道的不同参数进行配置。这些位的定义如下：
Bit0、Bitl：分别为CLASSl方式下的数据／状态和读／写设置。Bit0和Bitl只能在CLASSl方式中使用，而在CLASS3方式中设置这两位将出现错误(状态字的Bitl5、Bitl4、Bitl3被置0)。因为在CLASS3方式中，要用32个字的空间来传输各个通道的数据字和状态字，而在CLASSl方式中只有8个字，因此用户可通过设置BitO和Bitl来选择这8个字的功能。具体选择方式如表2所列。
Bit2：CLASSl握手信号，在CLASSl方式中，该模块提供了握手信号来简化模块的配置。这种握手的方法是设置模块16个通道的快途径。在配置模块的各个通道时，Bit2必须被置1。配置完毕后，状态字的Bit6必须被置1，以表示配置完毕。把配置字 的Bit2清零即可使状态字的Bit6复位。握手信号的详细使用方法将在后面的程序中给出具体的说明。在CLASS3方式中，并不需要这种握手协议，因为所有配置字和状态字的信息都可以通过32个字的空间一次传递。
Bit3：未使用，但此位必须保持为零，否则在状态字中会出现错误指示。
Bit4、Bit5：输人类型选择位。这两位的设置可根据用户输入设备的类型来选择，该输入可以是在某特定范围内的模拟电压或电流。具体设置见表3所列。
Bit6、Bit7、Bit8：数据格式选择位。模拟电流或电压输入在经模块内A／D转换器转换为不同格式的数字量后，不同格式的数据所对应的大小值不同，因此，用户可根据要求选择。在CLASS3方式中，用户可自定义4种格式，见表4所列。
Bit9、BitlO、Bitll：校准模式选择位。要进入校准模式，必须把Bit9置1。进行校准时，必须先进行零校准，再进行满量程校准。零校准时需把Bitl0置1，Bitll清0，满量程校准时需把Bitll置1，Bitl0清零。把这三位全部清零即可进入运行状态。
Bitl2、Bitl3、Bitl4：通道滤波频率选择位。1746-NI16I提供有8种滤波频率，每个模块的16个通道可分为4组(0-3、4-7、8-11、12-15)，模块中的4个A／D转换芯片分别负责4组通道的A／D转换。在选择通道滤波频率时，只需对4组通道中每组的个通道(0、4、8、12)进行配置即可，也就是说，每组通道只能使用一个滤波频率，且只能对每组的个通道进行配置。滤波频率的高低决定了降噪特性的好坏。但是太低的滤波频率在降低噪声干扰的同时，也tigao了模块的刷新速度。
Bitl5：通道使能选择位。当该位被清零时，通道被禁止，此通道的数据字和状态字也同时被清零，直至通道使能位被置1，且通道状态字的Bitl5、Bit 14、Bit 13都为1时，通道才能继续工作。具体的位操作组合见表5所列。
2．2通道状态字
通道状态字中的每一位都可以被用来判断通道的状态。表6是CLASS3方式状态字各个位的功能。
CLASSl方式与CLASS3方式状态字的区别在于：CLASSl方式的状态字中Bit6为握手信号。Bit6为0表示模块准备就绪，可以向其写入配置字；Bit6为1表示配置结束，可以进入采集工作状态。
3 在SCADA系统中的应用及编程
在油田注水自动化系统中，往往需对系统各处的压力、liuliang、温度、浊度等工程量进行实时监控，而现场仪表输出一般都为4-20MA输出，因此可采用1746-NI16I来采集信号和进行A／D转换，并采用带DH+接口的SLC5／04作为主CPU来与DH+网络中的其它PLC以及上位监控计算机组成SCADA系统。 其系统框图如图1所示。
本系统须采集148路信号，其中模拟电流信号占132路，因此需要9块1746-NI16I模块，若用CLASS3方式，输出及输入文件需包含32X9=288个字，而SLC500系列PLC的输入输出文件的大长度为256字，因此在CLASS3方式下多只能使用8块1746-NI16I模块，故本系统只能使用CLASSl方式。
在程序运行后，首先需对9块1746-NI16I进行配置，配置完毕，才能进入采集状态。限于篇幅，本文只给出一个通道的配置程序。
从图2所示的配置程序看出，配置的开始与完成是由配置字的Bit2和状态字的Bit6通过握手协议来实现的。每个模块的每个通道需单独配置。程序上电时，配置字的Bit2和状态字的Bit6都为零，状态字的Bit6为零表示模块已准备好，可以接收配置字，并可向配置字单元写入配置字，此时需把配置字的Bit2置1，表示开始配置。当配置完毕后，模块会把状态字的Bit6置1，表示配置完成。此时可把状态字保存，以备后用。
CLASS3的配置和采集程序相对比较简单，它只需向对应的单元写入配置字即可，在此不再赘述。详细资料可参考有关文献[1]。
4 结论
在油田注水自动化项目中，基于1746-NI16I的SCADA系统已投入运行半年，实际运行证明：该系统稳定可靠，运行良好，tigao了油田注水的自动化程度，减轻了工人负担，同时也增加了数据的准确性和可靠性。
