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基于S7-300的交流伺服系統在汽車儀表板生產線上的應用

   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代替原來以單片機為核心的直流伺服系統。并介紹了該系統的控制對象和控制任務,然后著重論述系統的體系結構、軟硬件設計方案及實施方法。
    
  引言
  
  以前的伺服驅動系統多以直流系統為主,這是因為直流電機調速比較方便,本身的機械特性較硬,但直流電機由于有電刷換向,不適用于防爆場合,且結構復雜,維修不便。近年來由于電子技術飛速發展,交流調速技術日趨成熟,其調速性能可與直流系統相媲美,并正逐步取代直流電機調速。
  
  我公司的原系統為CANN0N公司獨立研制,以STD總線、Z80CPU為核心的單片機組成的直流伺服控制系統。該系統抗*力差,軟硬件資料不詳,維修困難,且備件價格貴,采購周期長,經常造成停機。因此我們采用西門子S7—300PLC及位控模塊FM357、SIM0DRIVE611A伺服驅動模塊、1FK6伺服電機構成的數控系統對原系統進行了改造。
  
  1、系統組成和工藝流程
  
  1.1系統組成
  
  系統組成框圖如圖1。
  
  由圖可知,機械手控制系統是整個汽車儀表板生產線的核心,它主要完成高精度的定位控制、與上位機通訊、數據采集、故障報警,以及控制發泡機高壓循環及澆注時間,接收來自轉盤線的速度信號以適應轉盤不同運行方式。高壓發泡機系統主要完成ISO(異氰酸酯)和POL(聚醚多元醇)2種發泡料的流量、壓力調節及原料循環控制。轉盤控制系統主要完成轉盤速度調節及模具開合控制。
  
  機械手控制系統是此次改造的重點,該系統的主要構成如圖2。
  
  硬件配置如下:
  
  (1)上位機采用研祥EWS.843P一體化工控機,體積小巧,操作方便,主要完成參數設定,故障顯示等。(2)以西門子S7.300PLC為核心,CPU模塊為CPU316-2DP,主要具有與上位機通訊、處理I/O模塊、控制計數器模塊、位置控制模塊的功能。(3)輸入模塊為32點的SM32l,輸出模塊為l6點的SM322主要完成數字量的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計數模塊主要采集來自轉盤的光電碼盤信號,以便完成與轉盤的協調控制。(6)SIMODRIVE6l1A伺服驅動模塊主要接受FM357的控制信號,為伺服電機提供動力。(7)1FK6交流伺服電機為執行電機。
  
  1.2系統工藝流程
  
  系統工藝流程如圖3。
  
  2、系統軟件構成
  
  2.1系統的動作時序
  
  系統的動作時序圖如圖4。
  
  2.2程序框圖及系統軟件
  
  系統上位機監控軟件采用西門子公司WINCCV5.0軟件,運用該軟件設計顯示澆注軌跡及示教參數輸入等,中文人機界面,操作方便。
  
  下位機PLC程序采用西門子公司STEP7V5.1軟件,實現編程監控。程序框圖如圖5。
  
  3、結束語
  
  由于采用西門子S7—300PLC為核心的交流伺服系統代替原來的以單片機為核心的直流伺服系統,大大提高了控制可靠性。改造后的系統能*與發泡機、轉盤的協調控制,符合注模工藝要求,系統性價比高,操作方便,經濟效益顯著。

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