雷豐順

（廣州達(dá)意隆包裝機(jī)械股份有限公司，廣東 廣州 510530）

傳統(tǒng)的碼垛機(jī)編組區(qū)多采用氣缸阻擋方式實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在編組區(qū)的排列，在遇到多種產(chǎn)品編組方式時(shí)，需要調(diào)整阻擋組件位置，氣缸組件越多，切換產(chǎn)品越不穩(wěn)定，耗費(fèi)時(shí)間也越多。針對(duì)如何高效穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)切換產(chǎn)品生產(chǎn)，本文提出了一種高效快速的切換碼垛編組方式的控制方案，實(shí)現(xiàn)一鍵切換不同產(chǎn)品編組方式。

1 系統(tǒng)組成

本控制系統(tǒng)采用的PLC 為經(jīng)濟(jì)型的CPU 1511-1 PN，S7-1500 運(yùn)動(dòng)控制功能支持旋轉(zhuǎn)軸、定位軸、同步軸和外部編碼器等工藝對(duì)象，可以輕松實(shí)現(xiàn)所需的定位控制。編組區(qū)采用SINAMICS V90PN 伺服驅(qū)動(dòng)和伺服電機(jī)，該伺服系統(tǒng)可以和S7-1500 進(jìn)行配合實(shí)現(xiàn)豐富的運(yùn)動(dòng)控制功能，并有以下優(yōu)點(diǎn)：伺服性能優(yōu)異、易于使用、成本低、運(yùn)行可靠。采用Profinet 通訊，選用西門(mén)子報(bào)文111，通過(guò)FB284 編程實(shí)現(xiàn)V90PN 的EPOS 控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)定位控制功能。通過(guò)配方功能，實(shí)現(xiàn)一鍵切換產(chǎn)品。其中，V90 有個(gè)非常適用于這個(gè)工藝控制的功能，就是在運(yùn)行模式1（相對(duì)定位）和運(yùn)行模式3（連續(xù)恒速運(yùn)行）之間可以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換，從而非常容易實(shí)現(xiàn)工藝要求的產(chǎn)品間的間隔設(shè)計(jì)。三種模式關(guān)系如圖1 所示。

圖1

2 工藝流程

根據(jù)產(chǎn)品碼垛格式，在HMI 設(shè)置好編組參數(shù)，其中，編組區(qū)伺服參數(shù)畫(huà)面可以設(shè)置每包產(chǎn)品的伺服定位需要的距離參數(shù)，當(dāng)產(chǎn)品往編組區(qū)行進(jìn)擋住計(jì)數(shù)傳感器時(shí)，伺服按模式3（連續(xù)運(yùn)行模式）恒定速度運(yùn)行，同時(shí)，把相對(duì)定位距離參數(shù)傳給伺服，在產(chǎn)品離開(kāi)傳感器時(shí)，無(wú)縫切換到伺服定位模式1（相對(duì)定位模式），運(yùn)行完定位參數(shù)的距離（這個(gè)距離就是產(chǎn)品和產(chǎn)品之間的間隔）就停止，一直到下個(gè)產(chǎn)品進(jìn)入重新觸發(fā)。當(dāng)排編組滿(mǎn)后，伺服模式切換到模式5，（直接設(shè)為回零位置）。

3 編程控制

根據(jù)控制工藝，這里選用V90PN 的EPOS 控制方式，通過(guò)FB284 在PLC 進(jìn)行編程控制。SINAMICS V-ASSISTANT 工具，用于調(diào)試和診斷帶有PROFINET 接口的SINAMICS V90 驅(qū)動(dòng)（簡(jiǎn)稱(chēng)SINAMICSV90 PN）。可用于修改SINAMICS V90 PN的參數(shù)并監(jiān)控其狀態(tài)。這里用V-ASSISTANT 對(duì)V90 PN 進(jìn)行配置。通過(guò)數(shù)據(jù)線建立連接，然后，選擇目標(biāo)驅(qū)動(dòng)和電機(jī)型號(hào)，控制模式選擇EPOS 模式；設(shè)置Profinet，選擇報(bào)文111，配置網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置PN 名稱(chēng)，這個(gè)名稱(chēng)需要跟PLC 硬件組態(tài)里的V90PN 的名稱(chēng)一致，再設(shè)置IP 地址；再設(shè)置好電機(jī)減速比，軸模式為線性軸，回參考點(diǎn)模式為0。在測(cè)試電機(jī)界面可以點(diǎn)動(dòng)伺服電機(jī)，測(cè)試正常，就可以用一鍵優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)電機(jī)參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化。編組伺服參數(shù)奇數(shù)層為A 層，偶數(shù)層為B 層，每層可以設(shè)置8 排，每排設(shè)置9 個(gè)產(chǎn)品的位置參數(shù)。發(fā)送給伺服的位置目標(biāo)值，根據(jù)設(shè)置好的每一排每一箱的參數(shù)在產(chǎn)品擋住光電時(shí)自動(dòng)更新。編組參數(shù)可以保存到配方，當(dāng)切換產(chǎn)品時(shí)，選擇配方名，按下載按鈕，配方參數(shù)就會(huì)下載到PLC 的參數(shù)變量。這樣就能滿(mǎn)足不同產(chǎn)品只需一套參數(shù)變量，變量值由配方更新。這里通過(guò)全局庫(kù)調(diào)用功能塊FB284 SINA_POS，同時(shí)，便于多軸擴(kuò)展，這里采用多重背景數(shù)據(jù)塊的方式編程，可以快速地添加一個(gè)新的伺服軸。以下是FB284 在FB 功能塊中的引腳編程。

#SINA_POS_Instance(ModePos:=#ModePos，

EnableAxis:=#iControl.EnableAxis，

CancelTraversing:=#iControl.CancelTransing，

IntermediateStop:=#iPause，

Positive:=1，

Negative:=0，

Jog1:=#iControl.Jog1，

Jog2:=#iControl.Jog2，

FlyRef:=0，

AckError:=#iReset，

ExecuteMode:=#iControl.ServoStart，

Position:=#iControl.Position，

Velocity:=#iControl.Velocity，

OverV:=#OverVelocity，

OverAcc:=100，

OverDec:=100，

ConfigEPos:=#iControl.ConfigEPos，

HWIDSTW:=#HwID，

HWIDZSW:=#HwID，

AxisEnabled=＞#oAxisEnabled，

AxisPosOk=＞#ioAxisPosOk，

AxisSpFixed=＞，

AxisRef=＞#ioAxisRef，

AxisWarn=＞#oAxisWarn，

AxisError=＞#oAxisError，

Lockout=＞#oLockOut，

ActVelocity=＞#oActVelocity，

ActPosition=＞#oActPosition，

ActMode=＞#oActMode，

EPosZSW1=＞#oEPosZSW1，

EPosZSW2=＞#oEPosZSW2，

ActWarn=＞#oActWarn，

ActFault=＞#oActFault，

Error=＞#oError，

Status=＞#oStatus，

DiagID=＞#oDiagID);

4 結(jié)語(yǔ)

SINAMICS V90 PN 是西門(mén)子推出的一款小型、高效便捷、低成本高性?xún)r(jià)比的伺服系統(tǒng)。本文從實(shí)用性出發(fā)，介紹了一種高效穩(wěn)定，低成本高性?xún)r(jià)比的伺服控制方案。在本工藝控制中，通過(guò)使用FB284 功能塊的模式無(wú)縫切換功能，實(shí)現(xiàn)相對(duì)定位模式和連續(xù)恒速運(yùn)行模式的不停頓切換，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高速精確定位，運(yùn)行可靠，采用配方功能，實(shí)現(xiàn)不需要工具去調(diào)整機(jī)械位置，只需下載不同配方，就可以適應(yīng)幾十種產(chǎn)品的快速轉(zhuǎn)換。