有福之州-福州聚福興供應(yīng)進口工業(yè)控制系統(tǒng)成套備件：DCS PLC模塊卡件，底板機架機槽，CPU模塊，輸入輸出模塊，模擬量模塊，電源模塊，通訊模塊，工業(yè)交換機，觸摸屏人機界面顯示器，插頭連接器，連接電纜接插電纜，伺服控制器，電機馬達，伺服驅(qū)動器，驅(qū)動板電源板電路板，采集卡，影像卡，工控機，示教器，工業(yè)機器人配件..........
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LENZE 52.108.05.10
本文介紹了西門子 S7-200 SMART PLC、SMART LINE 觸摸屏以及 SINAMICS V20 變頻器在套標機上的應(yīng)用，闡述了設(shè)備工藝流程、控制系統(tǒng)的配置選型、軟件設(shè)計和實現(xiàn)的功能。經(jīng)測試，該方案能完全滿足高速套標機的各項技術(shù)要求，運行穩(wěn)定，性能良好。
關(guān)鍵詞：S7-200 SMART SMART LINE SINAMICS V20 套標機
1 引言
套標機是一種將熱縮塑膠商標桶卷自動切斷，準確套入容器的包裝機械，配合后熱收縮工序，將標簽完好地固定于容器適當位置。
上世紀 90 年代以來，我國的快速消費品包裝工業(yè)得到了迅速發(fā)展，快速消費品企業(yè)的生產(chǎn)集中度和自動化程度在不斷提高，包裝設(shè)備在向大型化、快速化、高效化、自動化方向發(fā)展。套標機作為后段包裝技術(shù)含量較高的設(shè)備之一，其優(yōu)良的高速穩(wěn)定性能，獨特的靈巧化設(shè)計，人機協(xié)和的安全模式，得到了廣大客戶的充分肯定。套標機的使用大大降低了套標環(huán)節(jié)的人力物力，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于啤酒飲料、化工、醫(yī)藥等行業(yè)。
2 套標機工藝原理
2.1 套標機結(jié)構(gòu)
從工藝功能的角度進行劃分，套標機的結(jié)構(gòu)可分成以下 9 單元。并如圖 1 所示。
(1) 供料組：由變頻器帶動供料電機旋轉(zhuǎn)，用以傳送標簽?zāi)ち?
(2) 電眼架組：使用光纖電眼傳送信號，提供下標伺服做定尺寸輸送，電眼位置可高低調(diào)整;
(3) 驅(qū)動組：采用雙驅(qū)送料機構(gòu)，由下標伺服電機驅(qū)動。用于固定中心柱和下標動力傳動;
(4) 刀盤組：采用同步輪機構(gòu)，由伺服電機驅(qū)動，當進瓶光電 7 給出信號時，切刀電機帶動刀片旋轉(zhuǎn)一周將標簽切斷;
(5) 刷下組：采用同步調(diào)整機構(gòu)，將刷下兩組傳送輪調(diào)整至中心柱下方與滾輪輕微接觸，待標簽通過時以較高轉(zhuǎn)速將標簽套入瓶子;
(6) 分瓶螺桿：將欲套標瓶做等距分開，進入帶瓶組，速度由變頻器控制，與輸送帶同步;
(7) 照瓶電眼：檢測是否有瓶子通過，當有瓶子經(jīng)過時輸出訊號使切刀開始旋轉(zhuǎn)，左右位置可以調(diào)整;
(8) 輸送帶：使用變頻器調(diào)整輸送帶速度，以適用于各產(chǎn)能的速度匹配;
(9) 帶瓶組：采用兩側(cè)同步傳動，標簽高低與夾瓶定位各一只手輪調(diào)整，目的使瓶子輸送時不搖晃和控制套標簽高度，速度由變頻器控制，與輸送帶同步。
2.2 套標機工藝流程
當輸送帶上有瓶子經(jīng)過照瓶電眼時，由伺服控制的切標電機會將標簽切斷，切標完成后下標伺服電機開始動作，等到光纖信號到來時停止送標，同時刷下料輪會將已經(jīng)切斷的標簽刷下套入瓶子上，完成一次動作。具體工藝流程如圖 2 所示。
硬件系統(tǒng)設(shè)計
3.1 硬件系統(tǒng)分析
本系統(tǒng)需要兩路高速脈沖輸出，分別控制切刀和下料伺服;一路高速計數(shù)器，用于控制切刀停止的位置，切刀停止位置應(yīng)不影響下標的動作，否則會造成堵標。
以往套標機的調(diào)速方式普遍采用電位器控制，用三個電位器分別控制輸送帶電機，定位皮帶電機和螺桿電機，供料電機的速度因為不經(jīng)常調(diào)節(jié)，所以用變頻器本身自帶的電位器調(diào)速。每次輸送帶速度變更時，都需要重新調(diào)節(jié)螺桿和定位皮帶的速度。調(diào)節(jié)時主要依靠調(diào)試人員的技術(shù)經(jīng)驗和不斷的放瓶測試，才能使其線速度基本同步。本項目中設(shè)備的 I/O 清單如表 1 所示。
3.2 硬件系統(tǒng)設(shè)計
在本項目的電控方案中，選用西門子 SMART 解決方案，包括 S7-200 SMART PLC、SMART LINE 觸摸屏和 SINAMICS V20 變頻器。根據(jù)上述 I/O 需求，總共 12DI/12DO，選用 CPU ST40(24DI/16DO) 即可滿足需求。 SINAMICS V20 變頻器通過 USS 協(xié)議與 PLC 進行通訊，不僅控制更加方便，也節(jié)省了 PLC 的 I/O 點。通過計算可將電機角速度轉(zhuǎn)化為輸送帶線速度。PLC 和觸摸屏通過以太網(wǎng)進行通訊，只需要在觸摸屏上輸入生產(chǎn)速度，其他電機將會自動進行線速度同步。該方案大大縮短調(diào)試時間，降低調(diào)試難度。硬件結(jié)構(gòu)如圖 3 所示，主要硬件配置表如表 2 所示。
4 軟件系統(tǒng)設(shè)計
4.1 運動控制配置
S7-200 SMART 集成了三路 100kHz 的高速脈沖輸出，在本系統(tǒng)中切刀伺服占用 Q0.0，下標伺服占用 Q0.1。打開 Micro/WIN SMART 集成的運動控制向?qū)?，配置軸 1 和軸 2，選擇單向相對脈沖，最大速度 50K，最小速度 1K，加減速時間 30ms，然后生成子程序。
4.2 高速計數(shù)配置
S7-200 SMART 集成了 4 路高速計數(shù)器，在本系統(tǒng)中只使用了高速計數(shù)器 HSC0，用于接收切刀的脈沖輸出，占用輸入點 I0.0。打開 Micro/WIN SMART 集成的 HSC 向?qū)В渲?HSC0，選擇工作模式 0，預(yù)設(shè)值為 80000，當前值為 0，計數(shù)方向向上，勾選 PV=CV 時中斷，步數(shù) 1，然后生成。當切刀伺服啟動后檢測到刀盤原點光電時，利用外部中斷快速更新高速計數(shù)器 HSC0 的當前值和目標值，目標值等于當前值加上偏置值。PV=CV 中斷時停止脈沖輸出，同時啟動下標伺服。
4.3 USS 通訊
S7-200 SMART 自帶庫文件 USS 協(xié)議，只需調(diào)用 USS 功能塊即可實現(xiàn) PLC 與西門子變頻器的通訊。通過 USS_INIT 進行通訊參數(shù)初始化設(shè)置，包括與變頻器通訊的波特率，激活的變頻器個數(shù)，所占用的端口等，通信參數(shù)必須與變頻器設(shè)置的一致，否則無法通訊。每次通信參數(shù)的更改都需要重新執(zhí)行此命令，本項目中的通訊參數(shù)固定，所以只上電執(zhí)行一次。通過調(diào)用 USS_ CTRL 指令可以直接控制變頻器的啟動、停止以及頻率，每條 USS_CTRL 指令只能控制一臺變頻器。
4.4 SINAMICS V20 變頻器的配置
設(shè)置V20變頻器的連接宏為Cn010—USS控制，分別設(shè)置螺桿、皮帶、供料、輸送帶變頻器地址 P2011[0] 為 1、2、3、4。同時，設(shè)置應(yīng)用宏為 AP030—傳送帶控制，SINAMICS V20 可自動配置適合傳送帶應(yīng)用的控制參數(shù)。
Operator Interface 2706-PDH485M DH-485 COMMUNCIATON MODULE FOR 2706-P4X
Support 9358-BIZUC0PR SUPT REINSTATEMENT CONTRACT FOR 9358BIZUC0PENE
Support F1785-L60CSERD FIRMWARE UPGRADE FOR 1785-L60C PLC5 PROCESSOR MODU
DeviceNet Products 1791D-16V0X 24VDC COMPACTBLOCK I/O EXPANSION, 16 IN SOURCE
RSI Software Products 9301-2SE330FRU1R RSVIEW32 RUNTIME 300-1500 UPGRADE OUT-SUPT (FR)
RSI Software Products 9358-BPMGR03U1 UPGRADE: IN-SUPT: RSBW BATCH PRD MGR 1 TO 10 SERV
Motion Control MPL-A4540F-MK22AA MOTOR,SERVO,10.2 NM,3000RPM,MULTI,230V,9.5KG
Motion Control 8720MC -B042-AA- 42 AMP B CHASSIS DRIVE, ENCLOSURE, LESS OPTIONS
Silver Series 1769-L20 COMPACTLOGIX5320 PROCESSOR, 64 KBYTE MEMORY,
HE693ISOBLK DIN rail mounted cold junction compensation block for thermocouple b modules.
IC655MDL533RR 5/12 VDC (TTL) Input (64 points)
QPI3D200C2P QUICKPANEL COLOR 10.5" TFT
ST-5101 STXi High Speed Counter module, 1 Channel, 5VDC 1.5MHz
20BC170A3ANNANC0 PowerFlex 700 AC Drive 20B
20F1AGC456JN0NNNNN PowerFlex 753 AC Packaged Drive
22B-A012N104 PowerFlex 40- 2.2 kW (3 HP) AC Drive
140DAI75300 Quantum 開關(guān)量AC輸入,32點,230VAC,8點成組隔離
284D-FVD2P3Z-10-CR DeviceNet Variable Frequency Drive
E3JK-T31 5m,分離式,明通，PNP晶體管輸出100mA，電源:10-30VDC
MIC-2660 Ethernet (LAN)板
PXI-2534
VIPER-400-M64-F32-I
PCI-14S2-RS-R40
MATROX MET2-MC/4/8F 751-0201
UT-450QP
MATROX METEOR-II 751-01
1492-MCAA140 40 A UL489 Miniature Circuit Breaker
1494U-FC60R 1494U 60A Class R 600V Fuse Clip
軟啟動器 3RW44546BC35
CBL-14-MP-30 Power cable for MTR-1235 or MTR-1300 or MTR-1400 series splashproof stepping motors. 30 feet
GF-0193 Connecting FlashCable to Federal Maxum Plus E2.
IC200TBX040 Tool box, Micro 40 and software. Includes (IC200UDD040) 24VDC In/24VDC Out, requires 24VDC power, (IC200USB001) RS-232 option board with (2) 0 -10VDC analog in with Proficy software, manuals and cables (IC646MPM101)
IC646TBPAS500 Production Accounting Server 500 mass balance streams
IC647NPG000 CIMPLICITY Alarm Cast Standard (replaces CIMPLICITY Pager in version 8.2) Will enable CIMPLICITY PAger in version 8.1 and earlier.
IC693ACC316 Connector Kit, 24 Pin, Qty (10), Solder Eyelet (For MDL654, 655, 752, 753)
IC752BCL000 DataPanel Download Cable
IC800VMCE1030 Encoder cable for 1 kW to 3 kW VersaMotion servo motors- 3 meter
SLC/1746 System 1746-OBP16 HIGH CURRENT DC OUTPUT MODULE
Industrial Computers 6189-COMMCARD 2 CHANNEL RS232 PCI CARD
Application-specific products 6556-SPAKK PROGRAMMABLE LIMIT SWITCH & DIE MONITOR START. KIT
Operator Interface 2711-B6C15 PV600 COLOR KEY&TOUCH, CNET & RS232 PRINT
Support 9301-2SE2300PTS SUPT RENEWAL CONTRACT FOR 93012SE2300PT
Support 9307-EM10KMGRR SUPT REINSTATEMENT CONTRACT FOR 9307EM10KMGRENE
DeviceNet Products 1734D-IA8XOW8 120 VAC 8 IN 8 RELAY OUT, DNET COMMS, SCREW
RSI Software Products 9301-2SE250KOU3R RSVIEW32 WORKS 300-100K UPGRADE OUT-SUPT (KO)
RSI Software Products 9358-BNT30U2 UPGRADE: IN-SUPT: RSBATCH 10 TO 30
Motion Control MPL-B320P-RK24AA MOTOR,SERVO,2.94 NM,5000RPM,RSLVR,460V,BRK
Motion Control 2090-K6CK-D26M CONNECTOR, I/O, D-SHELL/TERM BLOCK, 26 PIN
GFK-0487 Series 90 PCM Development S/W (PCOP) User's Manual
IC641VPS310 VersaPro 10 Pack - Windows Programming Software for Series 90-30 and VersaMax PLCs
MSC-POT-V Obsolete - 1KW in / 0-10 V out
PSPC-DC5-220L Prof Shop Floor SPC DC 5 User 220v
20BC015A0AYNACC0 PowerFlex 700 AC Drive 20B
20DW142A0ENNACANE PowerFlex 700S AC Drive 20D
2198-H2DCK 2198, DSL FEEDBACK CONVERTER series B
2711P-RAT12S PanelView Plus Accessory
280-PWRM35H-M1 ArmorStart Three-Phase Power Media
CQM1-ME04R EEPROM 4K字.帶時鐘
3VU1640-2MP00 22~32A
PCI-6024E
