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著國內(nèi)造紙行業(yè)規(guī)模的飛速發(fā)展及人力資源成本的不斷提高，成品紙生產(chǎn)工段對包裝過程自動化 及低成本化的要求也越來越迫切。之前，國內(nèi)的大 規(guī)格令紙包裝主要依靠人工、半自動包裝機或進口包裝機完 成。某公司開發(fā)的全自動令紙包裝機成本合理、運行性能 高效、包裝效果優(yōu)良，可替代進口包裝機，打破了國外壟斷該類包裝設(shè)備的格局。

全自動令紙包裝機上使用的智能系統(tǒng)主要包含： SIMATIC T-CPU、Profibus DP總線通訊網(wǎng)絡(luò)、伺服驅(qū)動 技術(shù)、同步控制技術(shù)、程序控制系統(tǒng)等。

某公司推出的新型運動控 制型CPU,硬件中集成了雙內(nèi)核：SIMATIC PLC控制器、 SIMOTION控制器。兩個內(nèi)核間的數(shù)據(jù)交換，完全由硬件完 成，不需要用戶額外編制任何程序。這就節(jié)約了用戶開發(fā)成 本，縮短了系統(tǒng)編制程序、調(diào)試和維護時間。其運動控制編程 塊符合國際PLCopen標(biāo)準(zhǔn)，可完成復(fù)雜的運動控制任務(wù)，例 如：電子齒輪、凸輪盤、凸輪開關(guān)輸出、電機力矩控制、電機位 置相位糾偏控制、定位控制等。

本系統(tǒng)通過西門子標(biāo)準(zhǔn)的Profibus DP網(wǎng)絡(luò)連接HMI人 機界面，獲取包裝機的各種工作狀態(tài)、系統(tǒng)報警、參數(shù)輸入、 工藝參數(shù)計算等任務(wù)。通過運動控制專屬高速DP網(wǎng)絡(luò)連接 IM174接口模塊，完成運行控制過程的參數(shù)傳輸與計算。

在伺服控制技術(shù)方面，設(shè)備上采用的A4/A5系列伺服驅(qū) 動器及電機，具有高性能的實時自動調(diào)整增益，根據(jù)負載慣 量變換。高速高響應(yīng)，速度響應(yīng)頻率達1kHz,同時低振動， 穩(wěn)定性優(yōu)良。與西門子IM174模塊通過脈沖控制方式，組成 非常合理的運行控制方案。

設(shè)備運行時，電機運動的同步控制非常重要，它是令紙 包裝質(zhì)量的基本保障。對于需要同時動作的3臺電機軸的位 置控制，通過設(shè)計脈沖分配器，將主軸實際運行反饋的位置 脈沖信號，分配至2路從動的電機軸，再根據(jù)機械傳動比來設(shè) 置電子齒輪參數(shù)，完成從動軸與主動軸的位置同步控制。

令包機控制部分主要部件包括:Technology型CPU、 DI模塊、ET200M從站接口模塊、DO模塊、IM174驅(qū)動器 接口模塊、MP277按鍵操作屏、MinasA4/A5伺服驅(qū)動器、 MM440變頻器、FESTO的SPC200氣動伺服控制系統(tǒng)。

其中控制系統(tǒng)內(nèi)的觸摸屏界面用于完成系統(tǒng)的操作輸入 與檢測功能，CPU完成主要動作的程序控制及伺服電機的運 動控制算法，所有的功能模塊通過2條高速的DP總線連接起 來。為正確完成所有工位電機的運動控制內(nèi)容，需要針對每

一個伺服軸組態(tài)正確設(shè)置合適的參數(shù)，選擇合適的閉環(huán)控制 回路，同時設(shè)計特殊要求的原理電路。

首先是Step7中IM174通訊參數(shù)配置,IM174接口模 塊用于連接第三方伺服驅(qū)動器，通過特殊設(shè)計的高速通道 Profibus DP網(wǎng)絡(luò)連接，需要在IM174模塊內(nèi)設(shè)置合適的同 步模式參數(shù)值。需要特別注意的是IM174只能用于等時同步 的DP網(wǎng)絡(luò)，最小DP周期為1.5ms。

其次是S7T Config內(nèi)的伺服軸組態(tài)0T-CPU的運動 控制組態(tài)主要部分是在Technology組態(tài)界面完成的，該軟 件包集成于Step7內(nèi)，在Step7內(nèi)插入了T-CPU后，將可以在 S7T Config軟件包界面完成各伺服驅(qū)動軸的參數(shù)設(shè)置，如 電機的機械參數(shù)、運動控制的閉環(huán)參數(shù)值設(shè)定。

同步控制主要依靠脈沖分配器實現(xiàn)，脈沖分配器需要將 主軸電機實際運行反饋脈沖分配至從動軸運行控制用的脈 沖輸入。需要確保脈沖電路形式與伺服驅(qū)動器的接線類型一 致，并設(shè)置相對應(yīng)的電子齒輪參數(shù)，以倍數(shù)化脈沖頻率。

在程序設(shè)計方面，主要包含人機界面設(shè)計和PLC程序 設(shè)計。人機界面使用的是觸摸屏控制面板。全自動令紙包裝 機配置了功能強大的觸摸屏程序，觸摸屏的主界面內(nèi)顯示了 令紙包裝機的實時運行狀態(tài)，并顯示令紙在每一個工位上的 運行狀態(tài)。同時它操作簡單，操作人員只需在主界面上輸入 令紙規(guī)格尺寸數(shù)值，所有執(zhí)行機構(gòu)需要調(diào)整的參數(shù)將自動根 據(jù)工藝要求計算完成。如果包裝機在運行過程中出現(xiàn)任何故障，觸摸屏界面將自動彈出故障位置顯示畫面，提示操作人員 故障、前往故障地點，并告知故障內(nèi)容。

邏輯控制PLC程序設(shè)計使用多種語言進行相應(yīng)的功能 設(shè)計，全自動令紙包裝機的控制10點總計數(shù)量達到300個，內(nèi) 部邏輯比較復(fù)雜。

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