6ES7232-0HD22-0XA0选型说明

6ES7232-0HD22-0XA0选型说明

　二、硬件系统结构
　　 根据功能需求情况和设备的实际情况，本系统采用可编程控制器（PLC）、人机界面触摸屏、现场传感/执行系统等构成。
　　系统结构图如下所示：

　　三、系统功能简述
　　 系统主要工作模式有如下几种：
　　1. 手动工作模式
　　 在手动工作模式下，乳化机工作的每一步都需要经过操作人员的确认，只有操作人员在触摸屏上点击确认按钮，乳化机才会进入下一步工作流程。
　　2. 半自动工作模式
　　 在半自动工作模式下，乳化机在工艺的子步骤内的工作是自动的，不需要人工干预。但一个子步骤完成后则需要经过操作人员的按钮确认，系统方可继续运行。
　　3.全自动工作模式
　　 在全自动工作模式下，乳化机即可实现全自动无人值守工作状态，其工艺自动完成，完全不需要人工干预，在全自动工作模式下，也可以选择某一项工艺不参与工作。
　　 乳化机操作工艺流程共有预备工作、原料加热溶解、真空乳化制作、出料、清洗五个工作步。无论处于何种工作模式下，乳化机运行完毕这五个加工工艺，就会退出工作，等待操作人员重新启动。（有可能在全自动工作模式下，可以选择跳过清洗工艺，直接循环运行）
　　　　全自动（含半自动）的工艺流程图如下：

　　四、系统软件
　　 该系统工艺流程较多，适合于采用西门子“步进”指令编程。并且还在程序中预制了触摸屏采用的为威伦通MT510，该触摸屏系统设计了权限保护、密码修改、时钟设置、中英文切换、动画显示、温度曲线记录、事件记录等功能。大程度上挖掘出了该款触摸屏的潜能。




　　五、总结
　　　　该系统通过自动化实现了乳化机的全自动（半自动）功能，实现了真空乳化过程的无人值守化，提高了生产效率，降低了成本。细致的设置，深入工艺的开发，更加符合现场复杂、多变的配方加工要求。并且在价位较低的触摸屏上实现了丰富的内容，增加了该系统的附加值，获得了用户的好评。一、引言：
　　在当今制造业，随着产品种类的增多及对产品质量要求的不断提高，对焊接工艺要求起来越高，所以许多原来有人工焊接的产品对焊接自动化设备的需求及要求也越来越多。而如何提高焊接设备对产品的适应性便成了众多焊接设备厂商所面临的首要问题。现就对国产海为（Haiwell） PLC在这一方面的系统应用作一介绍。
　　二、解决方案：
　　
　　

　　 如上图所示，系统主要有带文本显示器、可编程控制器、变频器等组成。
　　工作原理：利用Haiwell PLC的易用的通信功能：标准配置2个通信口，1个RS232通信口，1个RS485通信口。用Haiwell PLC的RS485口与变频器通信，控制变频器运行、停止、速度并读取变频器运行状态及输出频率。再通过Haiwell PLC的RS232口与文本显示器通信，对焊接工艺参数进行设定。
　　系统优点：
　　 1、利用Haiwell PLC的自由通信协议指令COMM实现与富士变频器的运行控制与状态读取。所有Haiwell PLC的通信功能均可用一条指令实现，无需对特殊位、特殊寄存器编程，也无需管理多条通信指令的通信时序，同一个条件下可同时写多条通信指令。
　　 2、Haiwell PLC标准配置1个RS232口和1个RS485口，且任何一个通信口均可作为主站也可作为从站。任何一个通信口均可作为编程端口，也可作为与第3方设备通信的端口。在本应用中，用RS232口与文本显示器通信，用RS485口与富士变频器通信。
　　 3、利用通信实现变频器的速度调节及运行控制，大大增强系统的抗干扰能力，大大提高系统在强干扰的焊接场合的可靠性与稳定性。
　　 4、利用通信实现变频器的通信，节省了PLC DA模块，大大节约系统成本，并轻易实现应对不同产品需要不同工艺控制参数（焊接速度、焊接时间）的要求。
　　
　　主要硬件配置：
　　 1、可编程控制器：HW-S32ZS220R 1台
　　 2、变频器：FVR0.4E11S-7JE（Fuji） 1台
　　 3、文本显示器OP320A-S（Xinjie） 1台
　　三、程序设计亮点：
　　 1、利用COMM指令非常容易的实现与富士变频器通信。用COMM指令写通信协议时，可选择按寄存器低字节（低8位）发送的方式，而接收数据仍按16位接收并自动存放至指令指定的地址，使用户编程大大简化。；
　　 2、利用通信功能控制变频器，大大提高速度控制的jingque性，并简化了许多原来D/A转换时的数字量——工程量——显示值间转换程序。
　　四、总结：
　　 利用海为可编程控制器（Haiwell PLC）便利的通信功能及便利的指令集，满足了焊接自动化设备厂商对设备广泛适应性要求。可广泛应用于焊接自动化行业设备配套场合。

引言
    塑料包装行业是随着机电技术的进步和塑料加工工艺的发展而发展起来的，并逐步形成为一个独立的工业部门。上世纪六七十年代后，许多塑料原料已能大规模生产，塑料制品代替金属、木材、玻璃、纸、纤维等材料制成的产品，在国民经济各部门和人们生活各个领域的应用越来越多。需求的不断增加使得中国塑料包装机械发展很快、生产出来的品种也越来越多，大多已能供应国内塑料制品加工装备的需要，随着技术的不断更新，近年来以伺服系统为主要执行元件的塑料机械，以其速度快、效率高、能耗低、控制水平完善、性能稳定等优点迅速成为市场主流机型，并加快国产塑机自动化水平的进程。

塑料机械控制流程及电气原理

图1  塑料制袋机械设备图
    国产塑料制袋机如图1所示。从图1中可见，塑料制袋机是由:热封切刀，伺服装置，变频装置、牵引皮辊、承切皮辊、热封切刀及控制器组成。主要技术特征在于热封切刀安装在转动轴上，转动轴上设有齿轮，齿轮与设在机架上的主电机主轴上的齿轮相互啮合，主电机上设有皮辊运动传感器，热封切刀的转动轴上设有切刀位置传感器。这种热封切刀伺服装置结构设计科学合理，大大减少了制袋机的整体体积，并且由于牵引皮辊的连续运动，不存在受力距大小的影响，而智能控制器能准确地控制薄膜的设置长度。
    该类设备主要用于加工塑料包装袋及各种规格的生活塑料袋，早期的设备采取的是刹车离合器等控制机构，后来改进为步进系统控制装置，现在，又发展成为PLC及伺服电机加变频调速为主的控制机构。随着技术的更新进步，更高的定位精度和更好的稳定性，直接导致所制胶袋的质量和效率也不断提升。
系统整体控制原理，如图2所示:

图2 控制原理框图
    人机界面，采用触摸屏，便于操作人员设置参数及对整台设备运行状态的了解，负责人机对话交流。界面上可设定定长封切或追色封切、切袋长度、追色长度、预警个数、送袋速度、加速时间、减速时间，当选择为定长封切时，追色感应器无作用。
    PLC做为核心程序的载体，负责脉冲信号的发送及各种控制信号转化与流通，终控制各执行机构的运转与协调。PLC程序根据伺服机构的机械传动比、伺服驱动器的电子齿轮比、伺服电机变码器的线数以及出料辊的周长，计算出伺服驱动器接收一定数量的脉冲，伺服电机就驱动出料辊转动带出一定长度的胶袋，实现定长控制。
    色标、温控、到位信号，做为传感元气件，负责时间的判断与控制信号的发出，使个执行件之间确立逻辑关系。
    温控器的温度，应根据主电机的转速高低进行设定，以胶袋封口处结实耐拉为准。封刀温度偏低，会导致胶袋封口处不牢。若封刀温度偏高，会导致胶袋封口处烫穿，因此，应根据主电机转速及封口时间长短进行调节，通常，温度都设定在180℃左右。
    主变频装置，负责热封刀与切刀的连续上下运动，同时控制出袋速度与效率。
送料变频装置，负责整卷物料的级输送。
    伺服驱动装置，由驱动，伺服电机，码盘反馈信号构成，作为主要运动机构，主要任务是完成定位精度的控制，严格执行来自PLC的脉冲指令控制，同时，保证在频繁启动负载下自身运动的平稳性与快速响应性，使伺服电机的一次送料转速满足切刀上下运行的时间要求。并使伺服电机与送料变频电机之间不发生相对滑动。伺服性能直接反映了这台设备的整机性能与质量。
    设备的工作流程如图3所示:

图3  控制流程图
    （1）设备上电后，温控器控制封刀处加热器进行加热。（2）自动起动后，送料变频器驱动送料电机以设定的速度输送塑料薄膜，送料感应器检测到送料端放卷的塑料薄膜足够时，送料电机停止送料。（3）温度到达，温度信号导通，主变频器驱动主电机通过机械传动装置控制切刀和封刀的上下往复运动。（4）切刀每向上运动一次，伺服信号导通一次，伺服电机驱动出料辊夹着塑料薄膜带转动一次，切刀和封刀下切，胶袋形成 。（5）设定个数到达或按停止键时，当前胶袋形成后停机，切刀和封刀停在高位停车处。

伺服系统应用与控制原理
    本机采用的伺服系统为GSK98A系列伺服，驱动单元采用美国TI公司新数字信号处理器DSP为核心、大规模可编程门阵列（CPLD）和MITSUBISHI智能化功率模块（IPM），集成度高、体积小、保护完善、可靠性好。采用优PID算法完成PWM。驱动单元具备标准位置控制与速度控制，可接收脉冲信号及模拟信号，脉冲信号兼容脉冲方向信号与正反脉冲信号两种。由于采用成熟智能功率模块，驱动单元具备了控制超速、主电源过压欠压、过流、过载、制动异常、编码器异常、控制电源异常、位置超差等多项在线检测与诊断，使控制过程一目了然。
    所采用伺服电机为SJT系列的三相永磁同步伺服电机，宽调速比，恒转矩输出，三倍过载能力，具有3000rpm的额定转速，2500p/r的码盘反馈脉冲精度。
    本机只需使用一套伺服系统就能完成其主要功能，伺服的控制性能反映了该类产品的控制质量。伺服系统与主变频装置的关系，如图4所示:

图4   伺服与变频器的关系图
    由以上分析可知，该机机械设计时，主电机传动比要满足主变频器频率工作在60Hz的频率上，这时切刀与封刀来回往复运动将达120次/分钟甚至更高要求。在满足伺服电机的实际连续运行转速要小于或等于其额定转速及其它特性的要求下，伺服机构的传动比及出料辊的外径的合理设计是满足该机工艺要求的关键。由图4可见，PLC的信号逻辑顺序为先产生（1），即变频器先驱使电机将刀抬起，在抬刀与下刀之间的时间t2内，动作（2）必须完成。因此，需满足关系t1    转速要求:此机送料辊直径r=36mm，圆周长为L=2πr=36×3.14=113mm，若以500mm长的袋子为准，则一次制袋成型需转动周数:n总=500/2πr=500/113=4.425圈，以每分钟120个袋的制袋标准，则每分钟送料辊需转动:n辊=120n=531转，同时，送料辊与伺服电机存在1:4的减速比，故终要求伺服电机的转速:n需=531×4=2124转。
    精度要求:袋长精度小于0.5mm，伺服传动机构采用同步带传动，伺服编码器脉冲数为2500P/R，通过四倍频转换后，分辨精度达到10000p/r,即v伺=360°/10000=0.036°，电机输出到出料辊有4:1的减速比，实际检测精度达到:
v辊=360°/（10000×4）=0.009°，对应的长度分辩精度为:
vl辊=2πr×（0.009°/360°）
=113×0.000025=0.002825mm。
    故其本身误差远远小于0.5mm，引起定位误差较大的真正原因是由于伺服电机起停不够平滑，或者由于送料端的送料速度小于出料辊的出料速度，造成出料辊与塑料薄膜之间的相对滑动，故要根据伺服电机的起停速度调整合适的加减速时间，调整送料变频器频率使其送料速度要大于出料辊的出料速度，调整结果要以出料辊与塑料薄膜之间不发生相对滑动为准。
    新型制袋机均带有两种封切方式:一种为空白袋封切方式，即伺服系统控制电机以PLC预先设置的脉冲数进行动作，直到脉冲数运行完为止，作为一个制袋周期，此种方式为非追色运行方式，也称为定长运行方式。另一种为追色封切方式，当选择追色封切时，其过程如下，伺服启动信号导通，伺服电机按照PLC程序预先设定的运动曲线进行加速运动、恒速运动、减速运动、低速追色，如图5所示，PLC接收到追色信号时，通过中断方式立即停止伺服电机。一般追色长度为10mm，并且要求追色信号只能在追色范围内起作用，其它范围内需屏蔽掉其干扰信号。追色封切调试时，在人机界面上设定好伺服电机的恒速速度，先将加速时间、减速时间设长，再调低速追色速度，尽可能提高低速追色速度，以追色平稳、准确为准。调整好追色速度后，再调加速时间、减速时间，尽可能调短加减速时间，以胶袋与出料辊不发生相对滑动及追色平稳为准