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SimotionD在五伺服枕式包裝機中的應用

發布時間：2020-08-20 09:06:30 |來源：網絡轉載

0引言

枕式包裝機是食品、醫藥等包裝行業中應用非常廣泛的一種包裝機械,是一種以運動控製為主導的機器。傳統的枕式包裝機主要采用差速齒輪箱結構，優點是運行穩定，缺點是噪音較大，機械部分容易損壞，封裝規格的調整及包裝尺寸的調整十分麻煩。隨著計算機技術、傳感器技術的發展,PLC技術日益成熟，應用越來越廣泛。包裝機的主機係統開始采用PLC和伺服控製器作為控製係統核心，可以使包裝速度高、定位準確，且係統更加穩定可靠。然而傳統的電機驅動器提供了豐富的運動控製功能，但邏輯控製和複雜運算功能卻比較弱，而普通的PLC提供了全麵的邏輯控製功能，但又很難具備運動控製的全部功能。因此PLC和伺服控製器配合使用的方式存在高速數據傳輸、數據同步和精確控製等方麵的問題。西門子新一代的運動控製平台SimotionD是為以運動控製起主導作用的機器而設計的,本身集成了邏輯控製與運動控製，可以獨立完成以往PLC加電機調速器的所有功能，可以實現由一個開發環境解決所有運動控製、邏輯及工藝的控製問題，並且它還能夠提供所有必要的工具，從編程到參數設定,從測試到故障診斷。因此基於SimotionD控製係統的包裝機可以大大提高生產效率。

.1係統總體結構設計

係統的硬件總體結構框圖如圖1所示。

其中變頻器通過RS485232轉換後與上位機通信,用來控製吸氣或吹氣的強度，這由生產工藝

包裝機硬件總體結構框圖

圖1硬件總體結構框圖

 

決定;S7-200PLC及擴展模塊通過RS485與上位機通信用來控製橫封及縱封裝置的溫度。此控製係統的核心是SimotionD4250SimotionD425.是新一代的運動控製器，可以控製1到16個電機軸，通過DRIVE-CLiQ接口與Sinamics驅動模塊進行數據交換,在此係統中它通過以太網接口與上位機通信，其突出優點有： •

(1)強大的工程設計，組態及平台SimotionScout,可以實現工藝參數及曲線的實時跟蹤(TraceandMeasurement)，便於調試及進行故障診斷,並可以對參數進行驗證和優化。

(2)相對獨立的背板散熱和電路板保護塗層,可以保證電氣櫃的高防護等級，滿足惡劣環境對電氣設備的要求:長期,穩定和小維護量。

(3)主動前端技術和電能回饋技術。主動前端(ActiveFrontEnd)技術保證了直流母線的電壓，防止電網電壓的波動對連續生產產生影響。而電能回饋技術保證了係統的四象限運行，使係統更加節能。

(4)極高的調速精度,Sinamics係列伺服驅動可以實現壓頻(VF)控製，矢量控製(VectorCon-血1),伺服控製(ServeControl),頻率輸出精度達0.01%,保證了調速的精確性和穩定性。

2係統組成

枕式包裝機要完成成型、定位和封口等功能,主要包括以下幾個係統部分；

  1. 電氣控製係統。電源采用三相380V50Hz供電，主機的電氣係統主要由伺服係統、PLC、變頻器、人機界麵等組成。並在橫封刀軸、夾運鏈條、推板鏈條及送料鏈條上分別安裝一個接近開關,位置為係統的零點;在送膜軸上安裝一個光電開關用來檢測色標。-'
  2. 封切係統。枕式包裝機的封切係統由橫封(上、下)和縱封(左右兩個)組成，其作用就是對包裝物品進行橫向和縱向的封裝。
  3. 加熱係統。係統需要對橫封刀和縱封刀進行加熱，並進行溫度控製,采用熱電耦采集並控製封切刀的溫度，由PLC進行控製。
  4. 伺服係統。此係統需要對五台電機進行速度、位置的精確控製，其速度決定該包裝機的包裝速度。

.(5)縱封送料係統。縱封送料係統由伺服驅動送料輻,與橫切送料係統配合，根據包裝膜的袋長等技術指標達到準確送膜並封切(橫切到包裝膜的色標位置)的要求。係統結構如圖2所示。

包裝機係統結構示意圖

圖2係統結構示意圖

 

3軟件設計

本係統軟件在SimotionSCOUTV4.0平台下編寫，運動控製程序用MCC語言編寫，通信部分程序用ST(StructuredText)語言編寫，程序的執行有以下特點：

(1)執行係統中的BackgroudTask任務被操作係統周期調用，其作用相當於PLC中的0B1。

(2)TechnologicalFaultTask任務是當係統中岀現報警時被調用,PerihperalFaultTask在外部IO出錯時被調用，如果這兩個任務沒有程序，係統將停機，所以將一個空程序分配給這兩個任務。

(3)MotionTask啟動一個運動任務，如定位等，MotionTask與BackgroundTask不同，MotionTask被調用後隻執行一次，該任務可以使用等待指令在執行中無限期等待，但執行完後不會自動再次執行。

(4)BackgroundTask任務中不能使用等待指令，否則BackgroundTask運行超時會造成係統死機。

SimotionD下位機以Udp子程序接收主機的命令,解析並根據讀寫命令實現與SimotionD數據的交互。編程思路以流程圖方式說明，如圖3所示。

包裝機上位機與SimotionW25的通信流程圖

圖3上位機與SimotionW25的通信流程圖

 

以下為ST語言編寫的數據接收檢査並發送數據的部分通信程序主要代碼：

VAR

i:INT；

END.VAR

nArrayRWLen:=512；數組長度

nError:=0;〃默認nError=0bWrilenag:=FALSE；〃默認為讀數據nEtxCoimt:=8；Default

,myStructRetUdpReceive；=_udpReceive(port:=3000

,communicationMode:=DO_NOT_CLOSE_ON_EXrT

,nextCommand:=IMMEDIATELY

,receiveVariable:=buffer

)；

〃數據接收檢査並發送數據到上位機

IFmyStructRetUdpReceive.funcdonResult=0THEN

IFmyStructRetUdpReceive,dataLength=2THENdataOK

tmpByte:=bufiferfO]；STXBYTE_TOJNT(bufifer[1])；

IFtmpByte=2THENI.FiratisSTX(02)nCommand:=buffer[1]；ReadorWritetmpWord:=buffer]2]*256+buffer[3];nStartAddress:=WORD_TO_INT(tmpWord)；tnipWord:=buffer]4]*256+bufferf5];nDataLen:=WORD_TO_INT(tmpWord)；tmplnt:=nStartAddress+nDataLen； '

IFtmplnt>nAirayRWl.cnTHEN2.TheLenofDataisover

nError：=3；DataLenError

ELSE

IFnCommand=49THENWrite

nEtxCount：=8+nDataLen；

ENDJF；

tmpByte；=buffer[nEtxCount];ETX

IFtmpByte=3THENETXSuccess

nError:=0;

EI5E

nError:=4;ETXError

END_IF；

END_IF；2.TheLenofDataisover

ELSE

nError：=1；STXError

END.IF；I.FimtisSTX(02)END

NoError,ThenHMItoReadandWriteData

IFnError=0THEN

buffer[0]：=2；STX'

IFnCommand=48THENHMIReadreadanaytobuff

er

nWriteFlag:=FALSERead

FORi：=：1TOnDataLenDObuffer[i]：=byteArray[i+nStartAddressT];END_FOR；

buffer[nDataLen+1]:=0;

buffer[nDataLen+2]：=0;

buffer]nDataLen+3]:=3;ETX

nSendLen:=nDataLen+3；

ELSE

IFnCommand=49THEN寫緩衝數據到數組nWriteFlag:=TRUE；HMIWritetoArray.

FORi；=1TOnDataLenDObyteArray[i+nStartAd-dress-1]:=buffer[i+5]；END.FOR；

buffer[O]:=6;確認字符0x06

nSendLen：=1；

ELSE

nError:=2；命令錯誤

buffer[0]：=21;〃非應答0x15nSendLen：=1；

ENDJF;

ENDJF;

ELSESendErrorNAK

buffer[0]：=21；〃非應答0x15

nSendLen：=1；

ENDJF；

完成上位機讀寫數據

'發送數據到上位機

tmpDint:=.udpSend(sourcePort:=3000

,destinationAddress:=myStnictRetUdpReceive.wurceAddress

,destinationport:=myStructRetUdpReceive.sourcePort

,communicationMode:=CLOSE_ON_EXITDO_NOT_CLOSE_ON_EXITCLOSE_ON_EXIT

.dataLength:=INT_TO_UINT(nSendLen)+1,data:=buffer .

)；

ENDJF；數據接收，檢査並發送數據到上位機完畢

數據讀寫測試

IFnWriteFlag=TRUETHENHMIWritetoArray

“讀寫標誌”默認為讀,Simotion主程序每次判斷“讀寫標誌”，如果為讀標誌則將要讀取的相關數據寫入交互數據數組的相應位置。

當Udp子程序判斷命令為寫，將數據寫入交互數據數組，並將“讀寫標誌”置為寫標誌後，主程序判斷“讀寫標誌”為寫後,將交互數據數組的數據寫入相應的數據區，然後將“讀寫標誌”置為讀標誌(這樣保證隻寫一次)。

4結束語

本係統與傳統包裝機相比省去了大量的齒輪箱結構，改進了傳統包裝機噪音大、機械容易損壞、封裝精度低、包裝尺寸規格的調整十分麻煩的缺點。經過調試，效果良好,本係統已經在國內食品生產企業應用，並出口到多個國家地區。

 

 

文章來源於網絡轉載，侵刪

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