摘要：本文通過(guò)介紹高速散熱帶成型機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，展示了西門子SIMATIC T-CPU在實(shí)現(xiàn)多軸復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制中的一些特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)糯笙，并介紹了研發(fā)過(guò)程中的一些體會(huì)惧蛹。

關(guān)鍵詞：SIMATIC T-CPU，DP（DRIVE）欣慰，SINAMICS S120市黔，伺服驅(qū)動(dòng)器，散熱帶成型機(jī)氮栏，同步控制插棱，運(yùn)動(dòng)控制，金屬成型機(jī)

一左蛙、項(xiàng)目概述

　　散熱帶是空調(diào)行業(yè)中肘何，最重要也是用得最多的零部件之一矫震，它對(duì)散熱器和冷凝器的溫控效果，起到非常重要的作用艰膀。由于散熱帶成型技術(shù)的工藝復(fù)雜性控屡，而且空調(diào)行業(yè)對(duì)它的需求量又很大，所以它的制造工藝往往很難用簡(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)辫田。傳統(tǒng)工藝制造方法是：通過(guò)機(jī)械的齒輪傳動(dòng)峻维，加上簡(jiǎn)單的伺服控制。傳統(tǒng)工藝制造的技術(shù)弱點(diǎn)是：工藝參數(shù)修改困難乃楣，而且控制精度較差稚补。

　　此次，我們研制的這套散熱帶成型機(jī)設(shè)備框喳，電氣控制部分采用了西門子SIMATIC CPU315T-2DP對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)傳動(dòng)軸進(jìn)行精確的運(yùn)動(dòng)控制课幕，不僅可以有效地提高傳動(dòng)軸的定位精度，同時(shí)能夠在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中實(shí)時(shí)修改工藝參數(shù)五垮，很好地克服了傳統(tǒng)設(shè)備中的技術(shù)弱點(diǎn)乍惊。

二、控制系統(tǒng)構(gòu)成

圖一

　　散熱帶成型機(jī)是一套典型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)放仗，它的原料是一盤被卷成盤狀的散熱帶（見(jiàn)圖一）润绎，而它的成品是一根根有著同樣長(zhǎng)度和一定高度的鋸齒型散熱帶（見(jiàn)圖二）。

圖二

　　這個(gè)機(jī)床共由六根軸構(gòu)成（見(jiàn)圖三）诞挨，對(duì)軸的各種操作和工藝參數(shù)莉撇，均是通過(guò)西門子的人機(jī)界面（HMI）來(lái)設(shè)定。系統(tǒng)的第一根軸是速度軸惶傻，通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)速度控制棍郎，其作用是將機(jī)床的原料--盤狀的散熱帶按照系統(tǒng)設(shè)定的運(yùn)行速度快速放出。系統(tǒng)的第二根軸經(jīng)過(guò)齒輪箱和成型刀具相連银室，雖然它也是由變頻器控制恃感，但它卻是機(jī)床的主軸，因?yàn)樵谒妮S端安裝了作為整個(gè)系統(tǒng)主動(dòng)軸的增量式編碼器螺喂。第三根軸是一根從動(dòng)軸侦需，它的位置介于第一根軸和第二根軸之間起到一種阻尼和緩沖的作用。在傳統(tǒng)的工藝中范咖，這根軸被磁粉制動(dòng)器所代替坊蕴，但由于磁粉制動(dòng)器的磁粉隨著時(shí)間的推移被磁化，產(chǎn)品的質(zhì)量得不到充分保證■粒現(xiàn)在我們將這根軸和主軸進(jìn)行電子齒輪比的相對(duì)同步控制耗膊，使它和主軸形成一個(gè)微小的速差以產(chǎn)生一定的張力，這樣既克服了磁粉制動(dòng)器的缺點(diǎn)敷液，同時(shí)也消除了由于原料不平整等因素引起的制造誤差八察。

　　散熱帶經(jīng)過(guò)了成型刀具成型之后后摧，形成松散的鋸齒狀。但是浙鞋，成品散熱帶的鋸齒狀是很緊密的咙驾，并且，散熱帶成鋸齒狀后有較強(qiáng)的彈性驼卖，不容易形成最終的形狀氨肌。因此，第四酌畜、第五怎囚、第六根軸，要對(duì)整根散熱帶子進(jìn)行多級(jí)整形調(diào)整桥胞。由于機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中恳守，散熱帶的移動(dòng)速度很快，要達(dá)到每秒三米贩虾，所以系統(tǒng)控制的一個(gè)難點(diǎn)是：各整形軸之間要配合得恰到好處催烘，且不能產(chǎn)生累積誤差。在這里我們使用了SIMATIC T-CPU所提供的絕對(duì)電子齒輪比作精確地同步功能缎罢，使得第四伊群、第五、第六根軸和主軸末端的編碼器實(shí)現(xiàn)位置同步策精，很好地解決了這一難題舰始。

　　系統(tǒng)控制中的另一個(gè)難點(diǎn)是：在散熱帶的快速移動(dòng)中切出長(zhǎng)短一致的帶子。對(duì)機(jī)床第六根軸的控制中求旷，我們使用了SIMATIC T-CPU的電子齒輪比同步中的OUTPUT CAM功能滋箫，使第六根軸到達(dá)規(guī)定位置后能迅速發(fā)出信號(hào)，觸發(fā)刀具切斷帶子哩晕。

　　整個(gè)機(jī)床的六根軸，通過(guò)PROFIBUS-DP（DRIVER）通訊口的等時(shí)同步通訊模式進(jìn)行聯(lián)接陡料，極大地提高了系統(tǒng)的一致性冯爷、穩(wěn)定性和快速性。

圖三

三陪罕、控制系統(tǒng)完成的功能

　　整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部件昆畜，我們選擇了西門子的SIMATIC CPU315T-2DP。它是西門子家族中一款性價(jià)比較高的将借，集成了西門子SIMOTION運(yùn)動(dòng)控制器和SIMATIC 邏輯控制器于一體的新一代S7-300 PLC自動(dòng)化控制產(chǎn)品向瓶。這兩大著名的西門子控制器內(nèi)核之間的通訊，是由SIMATIC T-CPU的內(nèi)部硬件來(lái)保證讽椿，勿需要用戶額外編制通訊程序脱每，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的邏輯控制器和高級(jí)的運(yùn)動(dòng)控制器之間的無(wú)縫連接害唧，節(jié)省了用戶的開(kāi)發(fā)成本，大大縮短了系統(tǒng)的編程忽孽、調(diào)試時(shí)間绑改。

　　系統(tǒng)中將 CPU315T-2DP的兩個(gè)通訊口都配置成12M bits/sec的通訊速率，其中標(biāo)準(zhǔn)的MPI/DP口用于連接人機(jī)界面和變頻器兄一，另一個(gè)Profibus DP（DRIVE）口連接伺服控制器和外接編碼器厘线。整個(gè)系統(tǒng)的六根軸由SIMATIC T-CPU通過(guò)PROFIBUS總線形式，采用ISOCHRONE MODE（等時(shí)同步）模式鏈接控制出革，極大地提高了系統(tǒng)的控制精度造壮。硬件配置見(jiàn)圖四。

圖四

　　伺服控制器采用了西門子最新推出的SINAMICS S120 CU320（見(jiàn)圖五）骂束，電機(jī)模塊選用了書本型并帶有DRIVE-CLIQ接口的雙軸模塊耳璧，電機(jī)選用1FK7 系列帶有DRIVE-CLIQ接口的伺服電機(jī)。硬件組態(tài)時(shí)通過(guò)軟件S7 Technology中集成的S7T Config調(diào)試軟件栖雾，使用"驅(qū)動(dòng)器參數(shù)自動(dòng)配置模式"楞抡，一次性將所有伺服系統(tǒng)數(shù)據(jù)（包括：伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)配置，伺服電機(jī)參數(shù)析藕，伺服電機(jī)所帶的編碼器）讀上來(lái)召廷，免去了繁瑣的伺服驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)的參數(shù)配置過(guò)程。

圖五

四诱紫、項(xiàng)目的實(shí)施與運(yùn)行

　　SIMATIC T-CPU的開(kāi)發(fā)軟件二焰，通過(guò)集成在STEP7環(huán)境下的工藝軟件包S7 Technology 進(jìn)行硬件配置，驅(qū)動(dòng)器調(diào)試澈越，工藝參數(shù)設(shè)置谣旨，編制程序。

　　對(duì)SIMATIC T-CPU就編制程序工作而言晨瀑，與使用SIMATIC S7-300 PLC的編程軟件STEP 7完全一致尘蟋。這也是對(duì)于工程技術(shù)人員最具誘惑力的地方，只要你有PLC編程的技術(shù)基礎(chǔ)拉冯，你就可以在SIMATIC T-CPU這個(gè)平臺(tái)上巍也，獨(dú)立地完成非常復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)任務(wù)。由于SIMATIC T-CPU是一個(gè)集成了西門子SIMOTION優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)控制器和SIMATIC 邏輯控制器于一體的新一代SIMATIC S7-300 PLC自動(dòng)控制產(chǎn)品极胸，所以兵蟹，你不僅僅可以輕松得到卓越的西門子SIMATIC S7-300 PLC控制器的諸多技術(shù)優(yōu)勢(shì)（例如，邏輯控制眯穴，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊笆抱，HMI通訊，遠(yuǎn)程診斷砾脑，等等）幼驶，同時(shí)艾杏，可以順便得到西門子優(yōu)秀SIMOTION運(yùn)動(dòng)控制器的諸多運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

　　SIMATIC T-CPU 主要用于各種需要多軸運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用場(chǎng)合县遣。這種多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用糜颠，對(duì)電氣控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)往往有一定的難度。如果你采用了SIMATIC T-CPU萧求，只要在電腦中安裝了STEP 7軟件和S7-Technology 軟件包其兴，所有多軸運(yùn)動(dòng)工藝所需要的運(yùn)動(dòng)控制功能，都可以在STEP 7編程庫(kù)中找到相對(duì)應(yīng)的命令功能塊夸政，調(diào)用它們和使用通常的SIMATIC S7-300 軟件功能塊沒(méi)有任何差別元旬。你可以采用PLC結(jié)構(gòu)化編程方式，非常容易地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制的編程守问、調(diào)試工作匀归。這樣，西門子SIMATIC T-CPU的用戶耗帕，對(duì)工程師運(yùn)動(dòng)控制的知識(shí)背景要求不高毯舞，非常人性化。

　　工藝軸的參數(shù)番艳，如速度沥院、位移等等，以及軸的各種狀態(tài)和錯(cuò)誤信息都包含在分配給軸的DB塊中尚和，編程時(shí)只要讀取各個(gè)軸的DB塊中相應(yīng)地址的數(shù)值篇胰，就能對(duì)軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一目了然。而且十吐，通過(guò)DB塊中的錯(cuò)誤報(bào)警信息殃描，能夠及時(shí)地判斷和處理故障。圖六是機(jī)床的四根伺服軸經(jīng)過(guò)配置后所生成的DB塊曼舟。

圖六

五扒哩、應(yīng)用體會(huì)

　　機(jī)床投入運(yùn)行后工作正常，性能穩(wěn)定嗤积。尤其是設(shè)備能夠達(dá)到每秒3米的成型速度虱怖，及其可以動(dòng)態(tài)修改工藝參數(shù)的技術(shù)特性，受到了用戶的好評(píng)相种。

　　回顧機(jī)床控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程，慶幸自己在項(xiàng)目方案選型階段品姓，作出了明智的決定--選擇西門子SIMATIC T-CPU作為控制系統(tǒng)的核心部件寝并，從而保證自己可以在短短幾個(gè)月時(shí)間內(nèi)，成功地進(jìn)行了整個(gè)復(fù)雜電氣控制系統(tǒng)的研發(fā)腹备，提供了有力的技術(shù)保證衬潦。

　　在系統(tǒng)的研發(fā)過(guò)程中斤蔓，得到了西門子技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)的良好服務(wù)，在此表示衷心地感謝镀岛。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開(kāi)資料來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)弦牡，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)漂羊，也不構(gòu)成任何其他建議驾锰。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳走越，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)椭豫，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻旨指、圖片宛殉、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題，請(qǐng)第一時(shí)間告知抽雇，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容希镶，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn剖冒。