孫玉霞，史 磊，鄭世達(dá)

（國機(jī)鑄鍛機(jī)械有限公司，山東濟(jì)南 250306）

目前鑄件的生產(chǎn)多采用國際上較先進(jìn)的砂型鑄造生產(chǎn)線——靜壓自動造型生產(chǎn)線。與其配套的澆注機(jī)，手動工作已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足于現(xiàn)狀。采用自動澆注機(jī)生產(chǎn)工藝是目前鑄造行業(yè)實現(xiàn)自動化連續(xù)生產(chǎn)的一種先進(jìn)工藝方式。自動澆注機(jī)生產(chǎn)的鑄件硬度分布均勻，輪廓清晰，鑄件尺寸精度及表面光潔度容易保證，其生產(chǎn)自動化程度高，減少了人為因素所造成的鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定狀況，鑄件質(zhì)量與手動造型生產(chǎn)相比，將會發(fā)生一個質(zhì)的飛躍[1～3]。本澆注機(jī)的開發(fā)，將大大提高生產(chǎn)率及鑄件產(chǎn)品質(zhì)量。

1 概述

本機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由澆注車縱向行走裝置、澆包傾轉(zhuǎn)及橫向移動裝置、回轉(zhuǎn)臺、鐵水包、控制室、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、隨流孕育裝置等組成。其中澆注車縱向行走裝置、澆包傾轉(zhuǎn)及橫向移動裝置均要求定位準(zhǔn)確，故選擇伺服電機(jī)控制。本機(jī)中伺服選擇SIMATICS120控制。

2 電控系統(tǒng)

本機(jī)電控系統(tǒng)包括SIMATIC S7-300 PLC(CPU317T-2DP)、ET200M、伺服控制器（CU310和CU320）、觸摸屏OP277以及低壓電氣等。硬件組態(tài)網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

該設(shè)備采用SIMATIC T-CPU(CPU317T-2DP)對S120伺服控制器進(jìn)行控制，CPU317T-2DP作為一種基于PLC的運動控制器，可以直接通過接口Profacebus DP(Drive x3)連接驅(qū)動器，也可以通過IM174接口模塊連接外部編碼器（實現(xiàn)同步控制）。其可通過已經(jīng)成熟固化的程序工藝塊（FB,FC程序塊）簡單快速的實現(xiàn)速度控制、精確的位置控制（相對定位，絕對定位等）。

2.1 S120調(diào)試（以本項目的CU310為例）

CU310的驅(qū)動組態(tài)分兩種方式：手動組態(tài)和自動組態(tài)。手動組態(tài)方式是所有的項目數(shù)據(jù)都在離線的方式下輸入的，即在離線的狀態(tài)下創(chuàng)建一個新項目，選擇相應(yīng)的驅(qū)動單元，根據(jù)圖形化的提示一步一步地手動輸入或選擇各模塊和電機(jī)的數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)全部輸入完成后，存儲項目并下載到驅(qū)動裝置中，即完成項目的創(chuàng)建。

自動組態(tài)方式是將編程器和驅(qū)動單元在線連接，控制系統(tǒng)（CU310）通過DRIVE-CLIQ將相連接的各模塊和電機(jī)數(shù)據(jù)讀入裝置，再通過DP接口傳到編程器中，即在在線方式下將各模塊的參數(shù)從裝置上載到編程器中，無需手動輸入，但如果電機(jī)不帶DRIVE-CLIQ接口，編碼器參數(shù)仍需手動配置。

圖1 硬件組態(tài)網(wǎng)絡(luò)

這里重點討論自動組態(tài)方式，在STEP7中創(chuàng)建一個項目，將S120-CU310作為PLC的一個從站，在Hard中配置好從站地址，需要注意的是定義CU310的版本及DP地址要與實物一致，完成后將硬件配置下載到PLC中，即可雙擊Commissioning打開SIMOTION SCOUT軟件。

2.1.1 驅(qū)動參數(shù)的配置

點擊工具欄中的Accessible nodes(可訪問的接點)，尋找到站點CU310，將其選中，點擊Accept,接受完成后出現(xiàn)Servo1，點擊 Creat即可。此時系統(tǒng)自動配置，將可以識別的組件上裝到編程器中，但不能識別的組件需要我們離線手動配置驅(qū)動參數(shù)。點擊按鈕 Disconnect from target system,將設(shè)備與編程器斷開連接，進(jìn)行如下兩步配置流程：

（1）雙擊Control_Unit導(dǎo)航欄下的Configuration,然后在右側(cè)的窗口中點擊黃色按鈕 Wizard…，在向?qū)У闹敢?，完成如下配置：?Process date exchange此處選擇電源Infeed的報文為370;② Summary。點擊“Finsh”完成。

（2）雙擊CU310導(dǎo)航欄下的Configuration,然后在右側(cè)的窗口中點擊黃色按鈕Configure DDS…，在向?qū)У闹敢?，完成如下配置：①Control structure;②Power unit;③Motor;④Motor holding brake;⑤ Encoder;⑥ Process date exchange,此項選擇報文方式，要與所選內(nèi)容一致，此處選擇報文105（n設(shè)定值接口，帶DSC,編碼器1和扭矩減?。?⑦ Summary。點擊Finsh結(jié)束，完成所有配置，保存存檔。

在項目導(dǎo)航欄中找到S120_CU310_DP，右鍵選擇Connect target device連接目標(biāo)設(shè)備在線，然后選擇下載。需要注意的是，在線情況下，用戶所看到的內(nèi)容都存儲在控制單元CU310的RAM中，并沒有存儲在CF卡上或計算機(jī)硬盤里。如果系統(tǒng)斷電，這些內(nèi)容都會立即丟失，因此需要將數(shù)據(jù)保存到CF卡上，其數(shù)據(jù)是斷電保持的，等下次上電時，系統(tǒng)會將CF卡中舊的數(shù)據(jù)讀到RAM中。所以我們需要執(zhí)行下載過程中把“After copy ram to rom”選中。切記，否則上述所做的就前功盡棄了。

圖2 工藝數(shù)據(jù)塊的創(chuàng)建

配置完上述內(nèi)容后，我們就可以打開左側(cè)導(dǎo)航欄CU310下面的 control panel，通過改電機(jī)速度控制電機(jī)的運行了（可調(diào)整參數(shù)P1820改變電機(jī)轉(zhuǎn)向）。

2.1.2 創(chuàng)建并組態(tài)電氣軸

打開SCOUT中的Technology文件夾并雙擊插入軸（“Insert axis”）功能以添加“軸”工藝對象。出現(xiàn)一個對話框為：該軸輸入一個名稱并選擇所需的軸工藝，單擊“ok”按鈕確認(rèn)(說明：選擇軸工藝之后，將無法再對其進(jìn)行修改，如果要選擇其他軸工藝，需要重新創(chuàng)建軸工藝對象)。在接下來的對話框中完成如下設(shè)置：

（1）Axis type；（2）drive assignment，此選項中單擊按鈕“Data transfer from the drive”從驅(qū)動器傳送數(shù)據(jù)以自動接受驅(qū)動器中組態(tài)的數(shù)據(jù)；（3）encoder assignment，此選項同上，點擊“Data transfer from the drive”以接受編碼器數(shù)據(jù)；（4）encoder configuration；（5） summary。然后再單擊完成“Finsh”按鈕結(jié)束該組態(tài)。最后根據(jù)實際情況在左側(cè)導(dǎo)航欄AXES文件夾中Mechanics下更改Load gear減速比和Leadscrew pitch電機(jī)轉(zhuǎn)一周的長度。

2.1.3 創(chuàng)建工藝對象DB

打開SIMATIC Manager,雙擊Technology文件夾中的Technology objects條目以打開Technology objects Management，如圖 2所示。

選中所有內(nèi)容，單擊“Creat”按鈕以創(chuàng)建工藝數(shù)據(jù)塊，之后其將顯示在模塊文件夾的工藝數(shù)據(jù)塊列表中，最后關(guān)閉工藝對象管理程序，如圖3所示。值得注意的是，當(dāng)S120的組態(tài)發(fā)生變化時，需要將原有的DB選中，全部刪除后重新創(chuàng)建，即重復(fù)圖2和圖3內(nèi)容的操作。

電氣軸配置完成，就可以使用軸控制面板啟用軸了，如圖4所示。注意，此處要求使能CPU外設(shè)，只能使用變量表使能外設(shè)，對于初次創(chuàng)建的項目，需要創(chuàng)建一個新的變量表 VAT1，將此變量表切換為在線模式并從Variable下拉菜單中選擇Enable Peripheral Outputs功能，然后將CPU調(diào)至STOP模式，直接訪問輸入/輸出模塊和軸的外設(shè)。

軸控制面板按鈕可用于調(diào)用以下功能，如圖5所示。

2.2 PLC程序編程

可編程功能塊如圖6所示。

3 小結(jié)

圖3 工藝對象管理

圖4 軸控制面板

圖6 可編程功能塊

圖5 軸控制面板功能列表

本機(jī)的亮點是：電控系統(tǒng)采用運動型PLC（CPU317T-2DP）控制 SINAMICS S120，在澆注機(jī)領(lǐng)域是一個新的突破，具有新穎性、處理速度高、抗干擾能力強(qiáng)、性能可靠及使用方便等優(yōu)點，提高了機(jī)器運行的可靠性。

[1] 崔瑞奇,肖阿紅.幾種常見澆注機(jī)的結(jié)構(gòu)特點及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].中國鑄造裝備與技術(shù)，2005(6)：5-6.

[2] 馬田厚,孫少純,余自.全自動傾轉(zhuǎn)式澆注機(jī)控制理論研究進(jìn)展[J].中國鑄造裝備與技術(shù)，2013(4)：1-5.

[3] 豐裕文,彭曉宇,蘇中德,等.現(xiàn)代化澆注設(shè)備技術(shù)發(fā)展探討[J].金屬加工（熱加工），2014（13）39-41.