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基于S7-300的交流伺服系統(tǒng)在汽車儀表板生產(chǎn)線上的應(yīng)用

   2011年12月28日 13:38  
  摘要:以西門子SIMATICS7—300PLC為核心的交流伺服系統(tǒng)代替原來以單片機(jī)為核心的直流伺服系統(tǒng)。并介紹了該系統(tǒng)的控制對象和控制任務(wù),然后著重論述系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、軟硬件設(shè)計方案及實(shí)施方法。
    
  引言
  
  以前的伺服驅(qū)動系統(tǒng)多以直流系統(tǒng)為主,這是因?yàn)橹绷麟姍C(jī)調(diào)速比較方便,本身的機(jī)械特性較硬,但直流電機(jī)由于有電刷換向,不適用于防爆場合,且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,維修不便。近年來由于電子技術(shù)飛速發(fā)展,交流調(diào)速技術(shù)日趨成熟,其調(diào)速性能可與直流系統(tǒng)相媲美,并正逐步取代直流電機(jī)調(diào)速。
  
  我公司的原系統(tǒng)為CANN0N公司獨(dú)立研制,以STD總線、Z80CPU為核心的單片機(jī)組成的直流伺服控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)抗*力差,軟硬件資料不詳,維修困難,且備件價格貴,采購周期長,經(jīng)常造成停機(jī)。因此我們采用西門子S7—300PLC及位控模塊FM357、SIM0DRIVE611A伺服驅(qū)動模塊、1FK6伺服電機(jī)構(gòu)成的數(shù)控系統(tǒng)對原系統(tǒng)進(jìn)行了改造。
  
  1、系統(tǒng)組成和工藝流程
  
  1.1系統(tǒng)組成
  
  系統(tǒng)組成框圖如圖1。
  
  由圖可知,機(jī)械手控制系統(tǒng)是整個汽車儀表板生產(chǎn)線的核心,它主要完成高精度的定位控制、與上位機(jī)通訊、數(shù)據(jù)采集、故障報警,以及控制發(fā)泡機(jī)高壓循環(huán)及澆注時間,接收來自轉(zhuǎn)盤線的速度信號以適應(yīng)轉(zhuǎn)盤不同運(yùn)行方式。高壓發(fā)泡機(jī)系統(tǒng)主要完成ISO(異氰酸酯)和POL(聚醚多元醇)2種發(fā)泡料的流量、壓力調(diào)節(jié)及原料循環(huán)控制。轉(zhuǎn)盤控制系統(tǒng)主要完成轉(zhuǎn)盤速度調(diào)節(jié)及模具開合控制。
  
  機(jī)械手控制系統(tǒng)是此次改造的重點(diǎn),該系統(tǒng)的主要構(gòu)成如圖2。
  
  硬件配置如下:
  
  (1)上位機(jī)采用研祥EWS.843P一體化工控機(jī),體積小巧,操作方便,主要完成參數(shù)設(shè)定,故障顯示等。(2)以西門子S7.300PLC為核心,CPU模塊為CPU316-2DP,主要具有與上位機(jī)通訊、處理I/O模塊、控制計數(shù)器模塊、位置控制模塊的功能。(3)輸入模塊為32點(diǎn)的SM32l,輸出模塊為l6點(diǎn)的SM322主要完成數(shù)字量的I/O控制。(4)FM357位置控制模塊主要完成高精度的定位控制。(5)FM350計數(shù)模塊主要采集來自轉(zhuǎn)盤的光電碼盤信號,以便完成與轉(zhuǎn)盤的協(xié)調(diào)控制。(6)SIMODRIVE6l1A伺服驅(qū)動模塊主要接受FM357的控制信號,為伺服電機(jī)提供動力。(7)1FK6交流伺服電機(jī)為執(zhí)行電機(jī)。
  
  1.2系統(tǒng)工藝流程
  
  系統(tǒng)工藝流程如圖3。
  
  2、系統(tǒng)軟件構(gòu)成
  
  2.1系統(tǒng)的動作時序
  
  系統(tǒng)的動作時序圖如圖4。
  
  2.2程序框圖及系統(tǒng)軟件
  
  系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控軟件采用西門子公司W(wǎng)INCCV5.0軟件,運(yùn)用該軟件設(shè)計顯示澆注軌跡及示教參數(shù)輸入等,中文人機(jī)界面,操作方便。
  
  下位機(jī)PLC程序采用西門子公司STEP7V5.1軟件,實(shí)現(xiàn)編程監(jiān)控。程序框圖如圖5。
  
  3、結(jié)束語
  
  由于采用西門子S7—300PLC為核心的交流伺服系統(tǒng)代替原來的以單片機(jī)為核心的直流伺服系統(tǒng),大大提高了控制可靠性。改造后的系統(tǒng)能*與發(fā)泡機(jī)、轉(zhuǎn)盤的協(xié)調(diào)控制,符合注模工藝要求,系統(tǒng)性價比高,操作方便,經(jīng)濟(jì)效益顯著。

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