硅谷杂志：钢制板式散热器取片机控制系统 |
| 2012-11-08 09:39 作者：魏巍 芮洪涛 刘江峰 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网11月8日文】据《硅谷》杂志2012年第17期刊文称，介绍钢制板式散热器取片机的控制系统构成、原理和应用，运用该系统提高整条生产线的生产效率，证明该系统的可行性。
钢制板式板式散热器在我国使用率现约占20％以上，其轻质高效、节材节能、美观环保的显著特点，成为我国散热器的发展方向，已列为国家重点推广计划。钢制板式散热器生产自动化程度高，产品质量稳定可靠；生产效率高，相对成本较低，市场竞争力较强。钢制板式散热器取片机控制系统是将成型堆垛好的水槽板单片自动吸取到生产线上，水槽板单片在钢制板式散热器生产线上自动行走、焊接，完成钢制板式散热器的生产。为了保证取片机系统运行精度和可靠性、提高检测和管理的自动化水平，本控制系统采用LENZE9400伺服定位控制器为定位控制单元及执行单元。整个系统包括PLC控制系统、数据总线管理、适配器等，采取PROFIBUS通讯进行实时控制。
1现场控制系统原理及构成
控制系统的组成如图1所示。
图1现场控制系统示意图
1）系统的控制级是由SIEMENSS7-300系列PLC组成控制系统，通过PROFIBUS构成总线系统，主要完成取片横梁的速度及定位指令设定、协调控制、主令信号的接受和输出及系统监控，包括电机、伺服控制器和其它具有诊断功能的模块状态的采集、计算、输出、诊断。
2）系统的现场级为LENZE9300EP定位伺服控制器系统，执行对交流伺服电动机的位置、速度、电流、转矩等参数的控制和检测。
3）人机界面HMI（触摸屏）在此也作为第二级控制的显示和操作单元。HMI主要负责人机接口，本系统的所有参数设置、系统运行状态均在HMI上进行显示；对本设备的所有操作也在触摸屏上完成，如操作程序的选择、操作按钮的操作，均在HIM上完成。HMI通过PROFIBUS-DP接入PLC系统进行工作。
2控制系统的主要功能
本控制系统采用SIEMENSS7-300系列PLC为控制中心，以LENZE公司的9300EP定位伺服控制器为定位控制及执行单元，所有伺服传动单元均通过PROFIBUS总线接入控制系统，构成一个可靠、坚固、非常易维护的高性能FCS控制系统，从而实现该取片机的伺服传动控制，主要完成以下功能：
1）现场控制信号的采集（启动、停止、手动、自动、点动、紧急停车等）、车速、转速、电流等运行状态和参数的监控和报警。
2）横梁运动控制和其他部件的协调控制，例如：横梁运动和堆垛升降、吸片、校正、压紧部件的协调控制。
3）系统诊断功能。由于整个控制系统以PROFIBUD-DP为核心，PLC和HMI还担负着整个系统的诊断工作，可设定为开机诊断、停机诊断和运行过程诊断三种，对整个伺服传动系统中的伺服控制器、PROFIBUS-DP模板、旋转变压器、通讯链路等进行运行状况诊断。
PLC通过扫描方式检测现场操作盒各分部传动点的按钮、开关等信号，完成现场控制信号的采集，并根据现场操作信号要求，执行相应操作控制。同时依据工艺要求对伺服控制器给出位置及速度控制指令。
3工艺流程
1）上电时主横梁根据零位标志接近开关信号做伺服系统归零操作，归零完成后横梁停在堆垛正上方（零位）；
2）吸件支架气缸电磁阀得电，支架下移；
3）吸件支架下部的接近开关检测其下方是否有水槽板单片，若没有监测到，则堆垛的升降台油缸电磁阀得电，升降台向上运动；若检测到有水槽板单片，则升降台不动。
4）吸件气缸电磁铁得电，磁体下移，吸件；
5）吸件支架气缸电磁阀得电，支架上移；
6）主横梁启动定位动作；
7）主横梁到位后，吸件支架气缸电磁阀得电，支架下移至中间位；
8）校正机构合拢，使水槽板单片位置对准输送装置；
9）吸件支架气缸电磁阀得电，支架下移；
10）压轮气缸电磁阀得电，压轮压紧水槽板单片；
11）吸件支架气缸电磁阀得电，支架上移；
12）主横梁运动至零位处；
13）从自动步骤2）开始下一个取片动作循环。
4硬件组态通讯程序设计
本系统中PLC与伦茨伺服驱动器采用PROFIBUS-DP通讯，来控制伺服电机的归零、定位、急停等动作的完成。设计步骤大致如下：
1）首先在STEP7中创建一个新项目，插入站和CPU，然后添加FC1（通讯）、FC2（手动）、FC28（通讯子程序）、FC201（自动）、DB1（自动）、DB2（手动）及控制显示和写入读出UDT等对象。
2）然后在硬件组态中对PLC进行通讯组态：安装9400驱动器GSD文件；选择过程通道和字数，确定通讯写入和读出的地址；确定主从通讯的地址和速率。
3）在各DB和UDT中定义变量名称和数据类型。UDT3为上位机控制，UDT4为上位机显示，UDT50为写入到伺服驱动器（包括控制字、速度和位置），UDT51为从伺服驱动器读出（包括状态字、速度、电流、位置）。
4）编写FC28通讯子程序。在Interface中定义IN、OUT和IN_OUT变量。IN为驱动器反馈给CPU的，OUT为CPU写入到驱动器的，IN_OUT为由UDT3、UDT4、UDT50、UDT51组成。然后将IN_OUT中与控制字、速度和位置对应的变量写入到OUT中的相应变量，将IN中与状态字、速度、电流、位置对应的变量写入到IN_OUT中的相应变量。
5）编写FC1通讯程序。插入FC28，填入变量和数据块。各变量为组态时的过程数据，数据块为UDT3、UDT4、UDT50、UDT51组成。
6）编写FC2和FC201。在定位时，需要发送相应的控制字、速度值和温度值到驱动器，对应的变量为UDT50中相应的变量。
7）在OB1中调用FC1、FC2、FC201等块。钢制板式散热器取片机控制系统在散热器生产线上运行稳定可靠，取得了良好的效果，节约了劳动力，提高了整条生产线的生产效率。
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