上海贊國(guó)自動(dòng)化科技有限公司
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更新時(shí)間：2023-04-04 07:26:28瀏覽次數(shù)：336次
聯(lián)系我時(shí)，請(qǐng)告知來(lái)自 智能制造網(wǎng)編號(hào)：6ES7288-3AM03-0AA0品牌：西門(mén)子/SIEMENS型號(hào)：EM QM06凈重：0.17KG數(shù)量單位：1件
6ES7288-3AM03-0AA0
ANALOG I/O EM AM03, 2AI/1AO
運(yùn)動(dòng)控制
三軸 100 kHz 高速脈沖輸出，實(shí)現(xiàn)精確定位
運(yùn)動(dòng)控制基本功能
· 標(biāo)準(zhǔn)型晶體管輸出CPU 模塊，ST40/S T60 提供3 軸100 kHz高速脈沖輸出，支持PWM（脈寬調(diào)制）和PTO 脈沖輸出
· 在PWM 方式中，輸出脈沖的周期是固定的，脈沖的寬度或占空比由程序來(lái)調(diào)節(jié)，可以調(diào)節(jié)電機(jī)速度、閥門(mén)開(kāi)度等
· 在PTO 方式（運(yùn)動(dòng)控制）中，輸出脈沖可以組態(tài)為多種工作模式，包括自動(dòng)尋找原點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的控制，達(dá)到調(diào)速和定位的目的
· CPU 本體上的Q0.0，Q0.1 和Q0.3 可組態(tài)為PWM 輸出或高速脈沖輸出，均可通過(guò)向?qū)гO(shè)置完成上述功能
PWM 和運(yùn)動(dòng)控制向?qū)гO(shè)置
為了簡(jiǎn)化您應(yīng)用程序中位控功能的使用，STEP7- Micro/WIN SMART 提供的位控向?qū)Э梢詭椭趲追昼妰?nèi)全部完成PWM、PTO 的組態(tài)。該向?qū)Э梢陨晌豢刂噶?，您可以用這些指令在您的應(yīng)用程序中對(duì)速度和位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。
PWM 向?qū)гO(shè)置根據(jù)用戶(hù)選擇的PWM 脈沖個(gè)數(shù)，生成相應(yīng)的PWMx_R UN 子程序框架用于編輯。
運(yùn)動(dòng)控制向?qū)ё疃嗵峁? 軸脈沖輸出的設(shè)置，脈沖輸出速度從2 0 H z 到1 0 0 k H z 可調(diào)。
運(yùn)動(dòng)控制功能特點(diǎn)
· 提供可組態(tài)的測(cè)量系統(tǒng)，輸入數(shù)據(jù)時(shí)既可以使用工程單位（如英寸或厘米），也可以使用脈沖數(shù)
· 提供可組態(tài)的反沖補(bǔ)償
· 支持、相對(duì)和手動(dòng)位控模式
· 支持連續(xù)操作
· 提供多達(dá)32 組運(yùn)動(dòng)動(dòng)包絡(luò)，每組包絡(luò)最多可設(shè)置16 種速度
· 提供4 種不同的參考點(diǎn)尋找模式，每種模式都可對(duì)起始的尋找方向和最終的接近方向進(jìn)行選擇
運(yùn)動(dòng)控制的監(jiān)控
為了幫助用戶(hù)開(kāi)發(fā)運(yùn)動(dòng)控制方案，S TEP 7- Micro/WIN SMART 提供運(yùn)動(dòng)控制面板。其中的操作、組態(tài)和包絡(luò)組態(tài)的設(shè)置使用戶(hù)在開(kāi)發(fā)過(guò)程的啟動(dòng)和測(cè)試階段就能輕松監(jiān)控運(yùn)動(dòng)控制功能的操作。
· 使用運(yùn)動(dòng)控制面板可以驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)控制功能接線(xiàn)是否正確，可以調(diào)整組態(tài)數(shù)據(jù)并測(cè)試每個(gè)移動(dòng)包絡(luò)
· 顯示位控操作的當(dāng)前速度、當(dāng)前位置和當(dāng)前方向，以及輸入和輸出LED（脈沖LED 除外）的狀態(tài)
· 查看修改在CPU 模塊中存儲(chǔ)的位控操作的組態(tài)設(shè)置
應(yīng)用案例：
套標(biāo)機(jī)作為后段包裝技術(shù)含量較高的設(shè)備之一，適合各種容器瓶、罐、各種形狀及材料的收縮膜包裝 ( 如食品、飲料、制藥等行業(yè)中各式塑料瓶、玻璃瓶、PVC、鐵罐等容器 )，可與生產(chǎn)線(xiàn)全面連線(xiàn)作業(yè)或單機(jī)作業(yè)，對(duì)空瓶或填充后均可進(jìn)行包裝。套標(biāo)機(jī)的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)快速包裝，大幅降低了人工費(fèi)用，同時(shí)提升了包裝效果。傳統(tǒng)套標(biāo)機(jī)主要以單機(jī)頭為主，能夠滿(mǎn)足瓶身單次套一個(gè)標(biāo)的需求，但在瓶口和瓶身都需要套標(biāo)的情況下，就需要兩臺(tái)套標(biāo)機(jī)，一方面造成安裝空間過(guò)大，另一方面與其他工藝段連接也不方便。而雙機(jī)頭套標(biāo)機(jī)則可以有效的解決以上問(wèn)題，減少了安裝空間，也降低了成本。雙機(jī)頭套標(biāo)機(jī)的工藝需求較為復(fù)雜，涉及到 4 個(gè)軸的伺服控制 ( 兩個(gè)送標(biāo)，兩個(gè)切標(biāo) ) 及 1 路高速計(jì)數(shù) ( 螺桿轉(zhuǎn)速檢測(cè) )。本系統(tǒng)采用兩個(gè)西門(mén)子 S7-200 SMART CPU 模塊分別去控制兩個(gè)軸，CPU 模塊之間采用Modbus RTU 通訊，并采用 SMARTLINE 觸摸屏對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行配置。一體化的 SMART 解決方案優(yōu)化了機(jī)器性能，生產(chǎn)效率達(dá) 18000 瓶 / 小時(shí)，控制精度達(dá)到 ±1mm。
雙機(jī)頭套標(biāo)機(jī)的工藝主要分為瓶身套標(biāo)和瓶口套標(biāo)兩個(gè)部分。在分瓶螺桿將輸送帶上的待套瓶按一定間距分開(kāi)后，設(shè)備就進(jìn)入到瓶身套標(biāo)工藝段。當(dāng)瓶身待套區(qū)域檢測(cè)電眼檢測(cè)到來(lái)瓶時(shí)，瓶身切標(biāo)伺服被觸發(fā)動(dòng)作，切標(biāo)完成后刷標(biāo)電機(jī)將標(biāo)簽快速刷下并套瓶，同時(shí)瓶身送標(biāo)伺服啟動(dòng)，將固定長(zhǎng)度 ( 定長(zhǎng)切 ) 或分段長(zhǎng)度 ( 色標(biāo)檢測(cè)長(zhǎng)度 ) 送入待切區(qū)域準(zhǔn)備下一次切標(biāo)。瓶身毛刷將瓶身標(biāo)簽整理齊，主輸送帶將瓶送到瓶口套標(biāo)的工藝段，當(dāng)瓶口待套區(qū)域檢測(cè)到來(lái)瓶時(shí)，瓶口的切標(biāo)伺服開(kāi)始動(dòng)作，工藝流程與瓶身套標(biāo)一致，當(dāng)瓶口套標(biāo)完成后，輸送機(jī)將套好的瓶子送入熱收縮箱進(jìn)行縮緊定型。雙機(jī)頭套標(biāo)機(jī)工藝流程如圖 1 所示。
SMART 解決方案雙機(jī)頭套標(biāo)機(jī)要求 4 個(gè)伺服定位過(guò)程，而且對(duì)定位的精度要求較高。目前面向經(jīng)濟(jì)型 OEM市場(chǎng)的 PLC 基本上只集成 2 路 100KHz的 PTO 功能，無(wú)法通過(guò) 1 臺(tái) PLC 滿(mǎn)足工藝要求。另外，該設(shè)備的 I/O 點(diǎn)數(shù)較多，為 23DI，38DO。為了降低成本，選型時(shí)希望通過(guò) CPU 模塊標(biāo)配集成的I/O 滿(mǎn)足要求，而不使用擴(kuò)展模塊。因此選用 2 臺(tái)西門(mén)子 S7-200 SMART PLC作為主控單元，每臺(tái) PLC 本體集成 3路 100KHz 的 PTO 輸出，滿(mǎn)足設(shè)備中 4路 100KHz 的 PTO 輸出要求，PLC 之間通過(guò) Modbus RTU 通訊的方式實(shí)現(xiàn)瓶身和瓶口套標(biāo)過(guò)程的配合。
SMART LINE 觸摸屏本體集成以太網(wǎng)接口，可連接3 臺(tái) S7-200 SMART 控制器。在本項(xiàng)目中，SMART LINE使用普通的網(wǎng)線(xiàn)與兩臺(tái) S7-200 SMART 相連，可直接操作兩臺(tái) PLC。硬件配置如附表所示。系統(tǒng)架構(gòu)如圖 2 所示。附表 電控系統(tǒng)方案配置
4 編程設(shè)計(jì)根據(jù)雙機(jī)頭套標(biāo)機(jī)的工藝流程及使用到的PLC功能，PLC 程序開(kāi)發(fā)分為三個(gè)部分：螺桿速度采集，切、送標(biāo)的伺服控制以及 PLC 之間的通訊。4.1 螺桿速度采集通過(guò)一路高速計(jì)數(shù)器測(cè)量螺桿的轉(zhuǎn)速脈沖，利用系統(tǒng)的定時(shí)中斷，每隔 50ms 采樣一次當(dāng)前計(jì)數(shù)器的值，算出兩次脈沖的差值，折算成螺桿轉(zhuǎn)速 ( 轉(zhuǎn) / 分鐘 )。螺桿轉(zhuǎn)速 =(S2-S1)×1000×60/50(S1：上次脈沖數(shù)；S2：本次脈沖數(shù) )，生產(chǎn)速度 = 螺桿轉(zhuǎn)速 /20( 瓶 / 分鐘 )。4.2 切標(biāo)伺服控制切標(biāo)控制時(shí)，伺服信號(hào)的給定采用脈沖 + 方向的方式。由于伺服驅(qū)動(dòng)器選擇了 1000 脈沖轉(zhuǎn)一圈，并且伺服電機(jī)速度是 4500 轉(zhuǎn) / 分鐘，可以計(jì)算得出速度=4500×1000/60=75000 脈沖 /s。根據(jù)多次的測(cè)試，加減時(shí)間設(shè)置成 0.2s。由于切刀的性能要求是速度快，對(duì)位置
要求不高，所以采用速度模式。通過(guò)刀盤(pán)電眼檢測(cè)刀盤(pán)進(jìn)入凹槽區(qū)，確認(rèn)切標(biāo)完成，同時(shí)觸發(fā)送標(biāo)啟動(dòng)。4.3 送標(biāo)伺服控制送標(biāo)控制可采用定長(zhǎng)切和分段切兩種模式。(1) 定長(zhǎng)切。即每次切的標(biāo)簽長(zhǎng)度固定，只需走固定距離就可以，因此采樣相對(duì)定位。通過(guò)向?qū)蛇\(yùn)動(dòng)控制子程序，在主程序中調(diào)用 GOTO 子程序，將 MODE 設(shè)置成 1 即為相對(duì)定位。(2) 分段切。通過(guò)色標(biāo)傳感器檢測(cè)標(biāo)簽的透明段進(jìn)行區(qū)分每段的距離。因?yàn)槊看螛?biāo)簽的實(shí)際長(zhǎng)度不是固定的，所以采用速度模式，檢測(cè)到透明短時(shí)停送標(biāo)，GOTO 子程序，將 MODE 設(shè)置成 2，即為速度模式。4.4 通訊功能由于主輸送帶和螺桿由一臺(tái) PLC(ST60) 控制，另一臺(tái) PLC(ST40) 需要獲取其狀態(tài)，所以?xún)膳_(tái) PLC 采用Modbus RTU 協(xié)議進(jìn)行通信，本系統(tǒng)中采用 ST60 做主站，ST40 做從站。ST60 調(diào) 用 MODBUS 主 站 庫(kù)， 初 始 化 波 特 率 為9600，偶校驗(yàn)，選擇口 0，超時(shí)檢測(cè)設(shè)為 1s。然后分時(shí)調(diào)用 MBUS_MSG，作為讀和寫(xiě)，讀寫(xiě)周期為 300ms。通訊模塊編程分別如圖 3~7 所示。
4.5 HMI 畫(huà)面設(shè)計(jì)觸摸屏主要由主界面、瓶身操作界面、瓶身參數(shù)界面、瓶口操作界面、瓶口參數(shù)界面組成。(1) 主界面：顯示廠家的基本信息，如廠家名稱(chēng)，地址，電話(huà)；(2) 瓶身操作界面：機(jī)頭升降 ( 調(diào)試功能 )、分瓶啟停、帶瓶啟停、主輸送帶啟停、刷標(biāo)啟停、毛刷啟停、主機(jī)啟動(dòng)、主機(jī)停止。(3) 瓶身參數(shù)界面：送標(biāo)位置與速度設(shè)置，切標(biāo)位置與速度設(shè)置。瓶口操作界面和參數(shù)界面與瓶身相同。除上述界面之外，還有高級(jí)設(shè)置登錄界面和高級(jí)參數(shù)設(shè)置界面，部分操作畫(huà)面如圖 8 所示。
西門(mén)子小型 PLC S7-200 SMART集成了強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制功能，同時(shí)提供了簡(jiǎn)單易用的向?qū)?，設(shè)置完畢后可自動(dòng)生成相應(yīng)子程序，自動(dòng)、手動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、運(yùn)行、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、速度模式、尋零、走包絡(luò)等等。本案例中，調(diào)用 GOTO 子程序，只需要修改 MODE 的值就可以切換運(yùn)動(dòng)模式。在通訊方面，PLC 軟件中自帶的 MODBUS 主從站庫(kù)，直接調(diào)用，分配存儲(chǔ)區(qū)，實(shí)現(xiàn) MODBUS RTU 的通訊非常便利。由于 RS485 是半雙工的，所以需要分時(shí)進(jìn)行讀寫(xiě)操作。
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