李明富

（南海力豐機(jī)床有限公司，廣東 佛山 528241）

西門子運(yùn)動(dòng)控制器在壓機(jī)送料線上的應(yīng)用

李明富

（南海力豐機(jī)床有限公司，廣東 佛山 528241）

介紹了西門子單軸運(yùn)動(dòng)控制器D410 DP在壓機(jī)送料線上的應(yīng)用。D410 DP作為送料線的控制核心，既經(jīng)濟(jì)適用，又功能強(qiáng)大，便于設(shè)備功能擴(kuò)展，有力提升了設(shè)備技術(shù)含量。

機(jī)械制造自動(dòng)化；西門子D410 DP；送料線；Profibus DP

1 引言

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，壓機(jī)在落料成形上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。壓機(jī)大多使用級(jí)進(jìn)模，為適應(yīng)連續(xù)生產(chǎn)的需要，要求送料機(jī)構(gòu)速度快、精度高，工作中大多采用伺服電機(jī)送料。因級(jí)進(jìn)模上大多設(shè)計(jì)有定位銷，因此，當(dāng)壓機(jī)下行、上下模具將閉合時(shí)，送料機(jī)構(gòu)必須松開(kāi)鋼帶，以便定位銷將鋼帶準(zhǔn)確定位，否則輕則影響產(chǎn)品外觀，重則損壞模具。為配合送料機(jī)構(gòu)，還必須有開(kāi)卷機(jī)及對(duì)中裝置等。

送料機(jī)構(gòu)示意圖如圖1所示。

這是一種典型的單軸控制系統(tǒng)。經(jīng)反復(fù)考慮，最終采用西門子單軸運(yùn)動(dòng)控制器D410 DP作為控制核心。

2 結(jié)構(gòu)框圖

西門子單軸運(yùn)動(dòng)控制器D410 DP作為控制核心，既能執(zhí)行運(yùn)動(dòng)控制，也能執(zhí)行邏輯控制，擁有普通PLC的控制功能，自帶Profibus DP總線接口，允許外接ET200分布式I/O模塊及Profibus從站設(shè)備，自帶兩路編碼器接口，非常適合壓機(jī)送料機(jī)構(gòu)控制。ET200分布式I/O模塊用于輸入輸出，接收外部信號(hào)并控制油泵等外部設(shè)備；觸摸屏用于數(shù)據(jù)輸入及狀態(tài)顯示；S120伺服驅(qū)動(dòng)器及1PH7交流伺服電機(jī)用于校平送料；開(kāi)卷機(jī)變頻器通過(guò)Profibus DP總線控制；帶Profibus DP總線接口的絕對(duì)編碼器裝在壓機(jī)上，檢測(cè)壓機(jī)旋轉(zhuǎn)角度，產(chǎn)生凸輪角度控制送料運(yùn)動(dòng)；外部測(cè)量輪編碼器接入第二編碼器接口，作為送料定尺用，以防送料輥打滑造成送料不準(zhǔn)。

西門子單軸運(yùn)動(dòng)控制器D410 DP直接卡裝在S120伺服驅(qū)動(dòng)器表面，便于安裝，節(jié)省空間。D410 DP直接控制S120伺服，無(wú)須額外接線。

結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2 控制系統(tǒng)框圖

3 工作原理

3.1 雙反饋系統(tǒng)

運(yùn)動(dòng)控制器D410 DP系統(tǒng)最多可設(shè)定三路反饋脈沖，硬件自帶兩路編碼器信號(hào)接口。當(dāng)校平機(jī)內(nèi)無(wú)鋼板或校平機(jī)上輥抬起時(shí)，使用伺服電機(jī)編碼器反饋，形成閉環(huán)；當(dāng)校平機(jī)進(jìn)料到測(cè)量輪后，使用外部測(cè)量輪編碼器反饋，形成閉環(huán)。兩種反饋使用開(kāi)關(guān)在操作臺(tái)切換，便于操作，反饋脈沖來(lái)源在觸摸屏顯示。

3.2 凸輪角度

絕對(duì)編碼器的輸出值為一二進(jìn)制整數(shù)，必須在D410內(nèi)運(yùn)算后轉(zhuǎn)換為0～360.0°，用以表示壓機(jī)上下一行程。在觸摸屏上設(shè)定開(kāi)始送料角度、結(jié)束送料角度、抬輥角度、抬輥結(jié)束角度等四個(gè)角度。當(dāng)在自動(dòng)模式時(shí)，系統(tǒng)會(huì)比較絕對(duì)編碼器轉(zhuǎn)換的壓機(jī)角度，控制伺服送料或抬降輥。當(dāng)伺服未能在結(jié)束送料角度前送完料時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警并停止壓機(jī)。

3.3 運(yùn)動(dòng)控制

PLC Open是獨(dú)立于生產(chǎn)商和產(chǎn)品的全球性協(xié)會(huì)。其宗旨是成為一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)協(xié)會(huì)來(lái)解決該領(lǐng)域中有關(guān)控制編程的問(wèn)題從而支持使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。Simotion提供PLC Open功能塊，以簡(jiǎn)單的界面實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制。這些功能塊需要在Simotion的“backgroud”（相當(dāng)于PLC中的OB1循環(huán)）中調(diào)用。當(dāng)然，也可以ST語(yǔ)言或MCC語(yǔ)言編程，這樣功能更強(qiáng)勁。

圖3 切換程序

4 雙反饋切換程序

雙反饋編碼器切換在系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)可分為兩步，分別調(diào)用二個(gè)函數(shù)：

①獲取當(dāng)前電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，采用setAnd－GetEncoderValue()指令；

②將獲取的狀態(tài)及新參數(shù)賦給切換完的軸，采用setAxisDataSetActive()指令；

為避免切換時(shí)電機(jī)失控，切換應(yīng)在電機(jī)靜止時(shí)進(jìn)行。編碼器切換到外部測(cè)量輪程序如圖3所示。

限于篇幅，其他程序不一一列出。實(shí)踐證明，D410 DP用于壓機(jī)送料線，系統(tǒng)便于擴(kuò)展，有利于進(jìn)一步深層次開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)比較經(jīng)濟(jì)，實(shí)際運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作簡(jiǎn)便，定位孔表面光整，產(chǎn)品質(zhì)量得到保證，深得用戶好評(píng)。

[1] 西門子公司.SIMOTION D系統(tǒng)組態(tài)及調(diào)試入門.2007.

[2] 西門子公司.SIMOTION D410 Manual.2007.

[3] 何亞福，宋英滋，張海潮.淺談多圈絕對(duì)值編碼器作為單圈編碼器的運(yùn)用，鍛壓裝備與制造技術(shù)，2009，（5）.

[4] 施光林.可編程控制器通信與網(wǎng)絡(luò).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[5] 蘇旭輝，鄭德榮，張金龍.PROFIBUS－DP現(xiàn)場(chǎng)總線在機(jī)械壓力機(jī)上的應(yīng)用.鍛壓裝備與制造技術(shù)，2009，（6）.

Application of SIEMENS motion controller into feeding line for press

LI Mingfu
（Acl Machinery Corporation,Foshan 528241,Guangdong China）

SIEMENS uniaxial motion controller D410 DP has been applied into the feeding line for press.As the control center,the controller is economical and powerful&easy－to－extend in functions,which improves the technology.

SIEMENS D410 DP;Feeding line;Profibus DP

TG385

B

1672－0121（2012）02－0055－02

2011-12-06

李明富（1971-），男，工程師，從事自動(dòng)控制、運(yùn)動(dòng)控制等研發(fā)設(shè)計(jì)