蘇記華+李鵬

【摘 要】基于液晶玻璃生產(chǎn)工藝高精度、自動(dòng)化、人性化控制要求，針對(duì)西門子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在液晶玻璃生產(chǎn)線應(yīng)用進(jìn)行了設(shè)計(jì)，闡述了西門子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件選型及架構(gòu)組成，分析了SIMOTION D控制器編程方法；通過SIMOTIN D系統(tǒng)的選型設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，以及對(duì)出現(xiàn)問題的解決，形成了一套運(yùn)行穩(wěn)定、精度滿足液晶基板玻璃生產(chǎn)線工藝需求的高自動(dòng)化西門子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：液晶玻璃；SIMOTION D；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

液晶玻璃產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)屬于新興產(chǎn)業(yè)，該產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)程度直接體現(xiàn)著民族光電產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展水平與速度。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)液晶玻璃生產(chǎn)線自動(dòng)化系統(tǒng)控制的關(guān)鍵核心設(shè)備，尤其在個(gè)別工段要求各牽拉軸的線速度達(dá)到同步，這就要求驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有對(duì)玻璃拉伸和導(dǎo)引精確控制作用，且設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)要求設(shè)置觸摸屏，在發(fā)生緊急情況是能夠第一時(shí)間對(duì)設(shè)備進(jìn)行緊急操作。西門子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制方面有著集成度高、控制精確、人性化設(shè)置等優(yōu)點(diǎn)，然而在液晶玻璃生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)應(yīng)用報(bào)道較少，這里根據(jù)液晶玻璃工藝精度控制特點(diǎn)，通過西門子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計(jì)，并通過測(cè)試及優(yōu)化應(yīng)用，形成了一套具備精確敏捷控制的西門子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

1 硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)

西門子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件架構(gòu)主要有SIMOTION D控制單元、CU310控制單元、ET200遠(yuǎn)程I/O、HMI人機(jī)界面系統(tǒng)及DP通訊等組成，具體架構(gòu)組成如圖1所示。

1.1 控制部分

本系統(tǒng)主要采用SIMOTION D控制單元作為控制系統(tǒng)核心，主要用于各牽拉軸的控制，在本系統(tǒng)中需要對(duì)二十個(gè)電機(jī)進(jìn)行線速度同步協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)一系列不同速度的設(shè)定與精確控制。

1.2 傳動(dòng)部分

主傳動(dòng)部分采用20臺(tái)CU310控制單元分別控制現(xiàn)場(chǎng)20臺(tái)0.8kW電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)單軸速度控制，CU310控制單元通過交換機(jī)與SIMOTION D控制單元進(jìn)行通訊。

1.3 通訊部分

PROFIBUS總線將分布式I/O ET200M分站、SIMOTION D控制單元、MP277觸摸屏進(jìn)行連接。通過電機(jī)自帶編碼器和SMC20模塊，對(duì)速度值進(jìn)行反饋，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，此外，MP277觸摸屏和上位機(jī)作為人機(jī)交互界面。

2 軟件控制設(shè)計(jì)

SCOUT軟件能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)SIMOTION D驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件組態(tài)和程序的編輯、下載，提供多種工藝參數(shù)和控制模式，具有很大的靈活性，且SCOUT編程語言有梯形圖LAD、功能塊圖FBD和基于文本的高級(jí)語言ST。本系統(tǒng)中采用SCOUT軟件ST編寫程序，實(shí)現(xiàn)速度、扭矩、電機(jī)溫度讀取和速度設(shè)定功能，以及診斷設(shè)備是否存在異常并發(fā)出報(bào)警和在故障消除后故障復(fù)位功能。

觸摸屏采用西門子MP277作為可視化界面，主要有系統(tǒng)狀態(tài)、溫度趨勢(shì)、啟動(dòng)停止、I/O狀態(tài)監(jiān)控、扭矩趨勢(shì)、運(yùn)行參數(shù)、速度趨勢(shì)、參數(shù)設(shè)置等畫面。

3 系統(tǒng)測(cè)試和優(yōu)化

3.1 D435系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

通過D435實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)設(shè)備偶爾出現(xiàn)F31125信號(hào)干擾停機(jī)，我們采?。?）合理布局控制柜內(nèi)線路，將強(qiáng)電和弱電線進(jìn)行分離；2）提高設(shè)備接地的可靠性，定期進(jìn)行檢測(cè)；3）將控制柜側(cè)地和電機(jī)側(cè)線路通過接地線相連，形成等電勢(shì)位；4）對(duì)通訊和電源線增加屏蔽等措施，實(shí)現(xiàn)故障率顯著降低。

3.2 D445系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

D445控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)采用水冷電機(jī)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，無異?，F(xiàn)象。

4 結(jié)束語

基于液晶玻璃生產(chǎn)線精細(xì)自動(dòng)控制技術(shù)要求特點(diǎn)，選擇西門子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制設(shè)計(jì)，經(jīng)過硬件合理配置及對(duì)SIMOTION運(yùn)行控制測(cè)試和信號(hào)干擾排除優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了西門子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在液晶玻璃生產(chǎn)線精細(xì)控制應(yīng)用，為同行業(yè)液晶玻璃精細(xì)制造自動(dòng)化控制提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

【參考文獻(xiàn)】

[1]西門子公司.SIMOTION D使用手冊(cè)[M].北京：西門子公司，2008.

[2]西門子（中國(guó)）公司.SINAMICS_S120驅(qū)動(dòng)器基礎(chǔ)應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：西門子（中國(guó)）公司，2010.

[3]張立群，李鐵才，萬筱劍.SIMOTION D在銅箔后處理生產(chǎn)線上的應(yīng)用[J].制造自動(dòng)化，30（6）：47-49.

[4]崔潤(rùn)記， 張君峰， 李忠等.西門子新型運(yùn)動(dòng)控制器SIMOTION D435在全鋼工程胎成型機(jī)上的應(yīng)用[J].橡塑技術(shù)與裝備， 2007（4）： 49-57.

[責(zé)任編輯：張濤]