西门子SIMOTION D在高速塑膜包装机上的应用
| ，分别设定输出的起始角度和停止角度。当到达起始角度时凸轮开始输出，到达停止角度时凸轮停止输出。 程序说明： 对每个凸轮的输出选择“state”参数然后判断，如果为“ON”表示凸轮输出，否则表示凸轮停止输出。然后通过一个中间变量过渡编制逻辑条件，当凸轮输出条件满足后判断外围检测设备条件是否满足，如果满足则输出动作。 4．上膜移位控制： 上膜控制是指当主轴电机运动到一定的相位时如检测到相应的光电开关则开始进行上膜动作。这里与上述凸轮输出控制不同的地方是检测光电开关信号与相位输出并不是在同一个周期相位内（例如，当主轴转动到120度的时候开始动作，转动到150度的时候结束动作。所有的动作全部在主轴旋转一圈0～360度的范围内）但上膜则要求检测到光电信号后在主轴旋转了两圈之后的范围内开始上膜动作（例如，当主轴转动到150度的时候检测到有瓶，主轴继续旋转，转完这一圈之后在下一圈的时候开始上膜动作，即主轴转过360度后开始动作上膜电机，进行上膜的动作 。 为实现上述功能，在凸轮输出功能的基础上加入移位指令，在程序中设定一个存储区，当检测到光电信号后将此存储区的第一个位进行置位操作，当主轴完成一个工作循环后（旋转了360度）将此存储区的数据左移一位，然后在开始上膜动作的相位判断此存储区的第二个位的状态，如果是1表示当前需要上膜动作，如果是0表示当前不需要上膜动作。 程序说明： 一般的PLC程序中实现上述功能，我们只需要定义一个字地址（例如MW0）作为工作地址，指定当检测到上膜信号后对M0.0置位，主轴每转动一周后对MW0进行一次左移，鉴于上述要求只需要使用M0.2的状态进行逻辑判断即可。程序编制比较简单。 由于SIMOTION是采用变量来对数据进行存储的，不能将一个字型的变量拆分成若干个位型的变量则实现上述功能比较困难。故采用逻辑运算法实现。 定义一个字型变量“songmo_delay_inputgdy”通过上膜光电眼状态对其进行置位操作。通过主轴转动一圈的标志位对其进行复位。然后采用OR运算将其状态加到工作变量“yiwei_gdy”中。进行移位操作。 通过主轴转动一周信号进行移位操作，然后通过AND指令将需要判断的位取出（变量“tmp_yiwei”的状态为00000000 00000100）判断取出的变量的状态即可。通过上述程序的变通完成了系统功能。 5．虚轴同步控制： 塑膜包机程序调试编写的难点就是如何保证上膜电机，切膜电机与实际意义上的主轴电机的同步关系；要求主轴电机在旋转一周即机械包装一包产品的过程中，上膜电机在此过程中何时与主轴电机同步，何时解除同步关系；且为保持上膜的完整性，上膜电机在运动过程中还必须有一个加减速的变化过程。考虑到进行分瓶控制时我们把主轴电机长度设为0度—1440度，而此时最好需要0度—360度区间的范围，才能相对简洁的进行同步，因为主轴电机旋转一圈（360度），上膜电机轴，切膜电机轴也运动一次，因此，此时我们建立了一个虚轴，虚轴与主轴同步，而让上膜电机轴，切膜电机轴与虚轴保持360度区间的同步。即把主电机轴的0度—1440度的区间平移到0度—360度的区间。 针对上述控制要求，同样采用SIMOTION提供的标准多轴CAM曲线同步功能对主轴电机与虚轴进行精确位置同步： 定主轴电机的位置作为CAM曲线的X轴，虚轴的运行位置做Y轴做一条CAM曲线。 由于机械上上膜电机，切膜电机每旋转一次即360度就要包出一包产品，而主轴设定长度为1440度，因此为了简化系统模型，相当于将主轴平移到虚轴上一个360度的区间，整个生产过程实际上时不断的重复这个同样的生产单元。 程序说明： 书写如下得MCC语句，只要在自动条件下当主轴电机运行即“ping_start_zhuji”为“TRUE”时开始执行CAM同步指令。通过下列指令实现了虚轴与主轴的同步。 在虚轴同步指令中做如下的设置，虚轴xuzhou_axis作为从轴，主电机驱动轴zhudianji_axis做为主轴，选择xuzhou_cam曲线作为从轴的运动轨迹。主从轴的运行方式选择绝对坐标运行，Cam运行过程选择循环执行。这样虚轴就按照事先设定的运行轨迹与主轴做位置同步运行。 6． 上膜切膜同步控制： 在引入并建立虚轴后，在自动运行时，由于虚轴时刻与主轴保持同步，即一个360度区间的主轴。因此，此时上膜电机，切膜电机与主轴电机的同步即转化为与虚轴的同步，针对上述控制要求，采用SIMOTION提供的标准多轴CAM曲线同步功能对上膜电机轴与虚轴进行精确位置同步： 定义虚轴位置作为CAM曲线的X轴，上膜电机的运行位置做为Y轴做一条CAM曲线。 由于上膜电机在与主轴电机保持位置同步的过程中，速度还需要有变化，来实现上膜的迟，早，上膜的长度变化，因此我们把此坐标系分成五段，分别为送膜起始点，送膜开始点，送膜高速点，送膜低速点，送膜终止点，通过改变这五对点的X，Y 轴坐标来改变送膜曲线的形状从而来实现不同配方产品的上膜包装任务。 对于切膜电机的运行；一般情况下切膜电机保持停止状态，当主轴电机运行到需要切膜时，切膜电机马上高速运行一周后立刻停止，等待下一个周期的到来，因此，曲线是一条非常“陡翘”的折线。 程序说明： 书写如下得MCC语句，只要上膜信号到来就开始执行CAM同步指令。通过下列指令实现了上膜轴，切膜轴与虚轴的同步，即与主轴的同步。 在上膜轴，切膜轴的同步指令中做如下的设置，虚轴cutting_axis，songmo-axis作为从轴，虚轴xuzhoui_axis做为主轴，分别选择对应的cutting_cam，songmo-cam曲线作为从轴的运动轨迹。主从轴的运行方式选择绝对坐标运行，Cam运行过程选择循环执行。这样上膜轴，切膜轴就按照事先设定的运行轨迹与虚轴即主轴做位置同步运行。 六、与其他同类解决方案相比SIMOTION的优越性 1．与西门子PLC＋MASTERDRIVES MC解决方案相比 西门子PLC+MASTERDRIVES MC解决方案代表了在运动控制中非常典型的一类解决方案，即PLC完成逻辑运算以及数据处理功能，MASTERDRIVES MC完成了运动控制的全部功能。与上述解决方案相比SIMOTION具有非常明显的优势： 高速通讯接口，可实现等时数据同步 SIMOTION D提供内部通讯的DRIVE-CLIQ通讯接口，该接口适用于SIMOTION D和S120伺服驱动器之间的通讯，伺服电机编码器反馈信号等，通讯速度可达到100M，可轻松实现高速数据同步 高速的输入、输出通道 SIMOTION D提供了若干高速数字量输入、输出通道，可以连接对速度响应要求高的信号，实现最快响应。 集成一体化的编程降低了编程难度 PLC+MASTERDRIVES MC方案里编程人员必须精通PLC的编程、MASTERDRIVES MC的编程以及人机界面的编程。在大多数情况下，完全了解上述三个不同编程方法是有一定困难的。 SIMOTION提供了一体化的解决方案，控制器，驱动器，人机界面的程序全部集成在一起，有一种工具进行开发。编程人员只要了解这一种工具即可完成三个不同部分的程序的编制，大大的简化了工作量。 2．与贝加莱可编程控制（PCC）系统和伺服控制（ACOPOS）系统解决方案相比 贝加莱的方案代表了包装行业里其他品牌伺服的典型高端解决方案，贝加莱也提供了电子齿轮，电子凸轮等功能，与之相比SIMOTION仍然具有一定的优越性： 编程方法简单 贝加莱控制器的编程语言为C语言，这就要求编程人员具有一定的高级语言编程能力，而对于一般厂里的电气工程人员来讲用C语言编程非常困难，这就造成了设备维护难度增加。 SIMOTION提供了非常灵活的编程方式，有适合程序开发人员使用的高级语言编程，有为工程人员准备的梯型图编程，也有为电气人员准备的MCC编程。这样用户就可以根据自己对工具的熟悉程度合理的使用各种编程语言。 分瓶控制精度高 目前贝加莱的分瓶控制最小的分瓶单位是2包（即，分瓶电机与主轴同步，必须分完2包产品后才可以解除同步）。 SIMOTION的分瓶控制最小的分瓶单位可以达到1包。 七、主要监控画面 八、结束语 SIMOTION作为西门子新一代运动控制器增加了很多实用的功能，降低了使用者的编程难度，在一些控制要求较高的机械上可以真正体现出它的优势。配套好的纸箱包装机经过现场实际应用半年多，应用效果良好，收到用户和设备制造厂的好评。 |
