當(dāng)前位置：全球供應(yīng)網(wǎng) > 技術(shù)中心 > 所有分類
| 基于Profibus現(xiàn)場總線的交流伺服配料系統(tǒng)設(shè)計(jì) | 2020-02-28 |
| 摘要：介紹了Profibus-DP現(xiàn)場總線和伺服配料系統(tǒng)在胎面定長配料設(shè)備中的應(yīng)用。該裝置以PLC為控制主站，交流伺服控制器作從站，采用現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)主站與從站的數(shù)據(jù)交換和分布式控制功能。經(jīng)實(shí)踐證明該配料系統(tǒng)具有定長精度高．運(yùn)行可靠，維護(hù)簡單的特點(diǎn)。 子午線輪胎生產(chǎn)過程中胎面定長配料是其關(guān)鍵工序之一，膠料投入擠出機(jī)后壓出并經(jīng)牽引拉伸、冷卻及定長配料后得到輪胎胎坯。胎面配料定長檢測的控制過程是一個先配料定長、后單條稱重的控制過程。開發(fā)一套具有高切割精度(包括加工端面傾斜度和光潔度及定長剪切長度的精確度)、能夠適應(yīng)高配料速度的胎面配料設(shè)備，不管從提高產(chǎn)量、減少廢品率還是從提高原料的利用率來說都顯得極為重要。 本文主要闡述一種應(yīng)用現(xiàn)場總線和伺服控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)較高定長配料精度的配料系統(tǒng)。配料系統(tǒng)的運(yùn)行指標(biāo)如下：高運(yùn)行速度不低于30m/min； 設(shè)定長度大于lm時，定長剪切誤差小于2‰； 切割端面傾斜度和光潔度以滿足下段工序的要求為標(biāo)準(zhǔn)。 一、配料系統(tǒng)的設(shè)備組成及功能簡介 1. 配料系統(tǒng)機(jī)械部分組成 配料設(shè)備由定長輸送裝置、裁刀裝置、壓膠裝置、刀架轉(zhuǎn)動裝置等組成。定長輸送裝置的結(jié)構(gòu)為低臺式，傳送帶由交流伺服電動機(jī)驅(qū)動，可滿足配料定長精度高的要求，速度在一定的范圍內(nèi)可進(jìn)行高精度無級調(diào)速。裁刀裝置由裁刀刀架和刀架傳動裝置兩部分組成，裁刀、微型氣缸和電機(jī)安裝在裁刀刀架上，裁刀刀片在電機(jī)帶動下高速旋轉(zhuǎn)，由微型氣缸帶動升降，裁膠時放下，回程時抬起，裁刀刀架在由伺服電機(jī)拖動的CASGOOD高精度直線運(yùn)動導(dǎo)軌上來回移動以切割胎面。壓膠裝置為海綿滾筒和由氣缸帶動的能夠抬起和壓下的壓刷，是為了在配料過程中壓住胎面以免打滑。整個裁刀傳動裝置可繞一垂直心軸轉(zhuǎn)動，從而調(diào)整配料角度。 冷卻后的胎面經(jīng)反應(yīng)釜進(jìn)入配料定長輸送皮帶上，在反應(yīng)釜上方裝有超聲波稱重模塊，檢測胎面貯存的程度，使運(yùn)輸帶以不同的速度運(yùn)行；傳送帶伺服電機(jī)啟動運(yùn)行，同時直接裝在軸上的旋轉(zhuǎn)編碼器開始脈沖計(jì)數(shù)，電機(jī)拖動輸送皮帶向前行進(jìn)，當(dāng)胎面長度達(dá)到預(yù)設(shè)值時，運(yùn)輸帶經(jīng)減速后停止運(yùn)行；此時壓膠裝置壓刷在氣缸帶動向下壓緊胎面，刀架伺服電機(jī)帶動刀架從初始端快速沿直線導(dǎo)軌向另一端行進(jìn)并裁切胎面；在裁切胎面的過程中，噴水電磁閥動作并向切刀噴水，切割完畢后，壓胎面裝置升起、切刀抬起，直線導(dǎo)軌上的配料刀架退回到初始位置并停止運(yùn)行、噴水電磁閥停止噴水，同時切刀放下，一切恢復(fù)到初始狀態(tài)，以便再次啟動。 2. 電氣控制部分組成 該配料系統(tǒng)采用Profibus現(xiàn)場總線傳輸高的單主站線型網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)。根據(jù)整條配料生產(chǎn)線的要求，選用了西門子S7-315-2DP為主控PLC，其中PLC作為DP主站。2臺驅(qū)動電機(jī)的CASGOODDKC伺服控制器和2個位移編碼器接入CASGOODCLM1.4-LAP位置控制器，位置控制器本身帶有DP接口，可以直接連接在PROFIBUS總線上，作為現(xiàn)場總線配料系統(tǒng)的從站，并且可通過主站完成遠(yuǎn)程參數(shù)配置?？刂婆_上各種操作和顯示要求較多，配料長度的設(shè)定與實(shí)際值，刀架左右移動的行程及速度，手動控制信號，以及某些系統(tǒng)參數(shù)的修改通過TP270來完成，TP270是西門子公司的基于Windows平臺的功能強(qiáng)大的操作終端。 配料系統(tǒng)的檢測裝置包括各類非接觸式行程開關(guān)、超聲波稱重模塊和位移編碼器等，用于測量機(jī)械位移、運(yùn)行速度，保證了裁度伺服配料系統(tǒng)有序、安全、可靠的運(yùn)行。狀態(tài)檢測信號接入CASGOOD位置控制器CLM開關(guān)量輸入口(端子X3中的E1－E16)，包括切刀、壓刷的抬起與落下到位信號，刀架左右限位信號，刀架定位原點(diǎn)等。切刀、壓刷、噴蒸汽閥的動作由開關(guān)量輸出口(端子X4中的A1－A16)輸出控制。超聲波稱重模塊安裝于定長傳送帶前端與前級胎面運(yùn)輸帶后端的反應(yīng)釜內(nèi)，其檢測到的胎面在反應(yīng)釜位置高低信號(0－10V)通過模擬量輸入口輸入到PLC。分別檢測傳送皮帶和刀架位置的兩個位移編碼器接入位置控制器CLM(端子X1、X2)。 二、軟件設(shè)計(jì)及分析 本配料系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括三大部分：PLC 控制程序和PLC 和位置控制器CLM的通信程序的設(shè)計(jì)，其中包括配料系統(tǒng) Profibus-DP 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、系統(tǒng)硬件組態(tài)、控制程序設(shè)計(jì)等； CASGOOD位置控制器配料伺服控制程序； 配料系統(tǒng)監(jiān)控程序的設(shè)計(jì)，主要包括配料系統(tǒng)運(yùn)行需要的監(jiān)控主界面、配料控制界面、報(bào)表生成和數(shù)據(jù)查詢界面等人機(jī)界面的設(shè)計(jì)。 1. PLC配料控制程序設(shè)計(jì) 配料系統(tǒng)中以西門子S7-315-2DP作為Profibus現(xiàn)場總線主站提供與CASGOOD位置控制器CLM直接而便利的高速循環(huán)通信服務(wù)，通訊速率高、控制適時性好、抗力強(qiáng)且編程簡單。在PLC編程軟件STEP7中導(dǎo)入位置控制器CLM設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件(IN2_04eb.gsd)，完成硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，為位置控制器分配網(wǎng)絡(luò)地址，該地址必須與控制器參數(shù)中設(shè)置的相同，在組織塊OB中選用SFC14“DPRD_ DAT”，SFC15“DPWR_ DAT”系統(tǒng)功能塊向位置控制器接收/發(fā)送過程數(shù)據(jù)。 在位置控制器參數(shù)B007中設(shè)置與主站的總線通訊率，參數(shù)B008中設(shè)置從站網(wǎng)絡(luò)地址，并選擇參數(shù)過程數(shù)據(jù)對象(PPO)類型，這樣配料系統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備與PLC之間通過Profibus-DP總線可以完成數(shù)據(jù)的讀寫和控制數(shù)據(jù)的傳輸，如控制字、狀態(tài)字、給定值和實(shí)際值等。除過程數(shù)據(jù)外，Profibus-DP也傳輸傳動配料系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置和診斷信號。 PLC根據(jù)聯(lián)動線的運(yùn)行速度、操作指令及配料設(shè)備的狀態(tài)對皮帶、刀架進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。胎面在兩條運(yùn)輸帶之間的貯存量使稱重模塊產(chǎn)生相應(yīng)模擬量輸出信號，并與前段運(yùn)輸帶的速度綜合起來按照一定的算法決定配料皮帶的運(yùn)行速度，從而通過PLC相應(yīng)地改變速度使運(yùn)輸帶協(xié)調(diào)平穩(wěn)運(yùn)行。用戶根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)需要相應(yīng)設(shè)置胎面配料長度等參數(shù)，通過總線完成PLC與位置控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸。 2. 位置控制器CLM的伺服程序設(shè)計(jì) CASGOOD位置控制器CLM是一種緊湊型、模塊化二/四軸數(shù)控系統(tǒng)，直接驅(qū)動CASGOODDKC伺服驅(qū)動器完成交流伺服電機(jī)的精確定位運(yùn)行，本配料系統(tǒng)中二套CASGOODDKC伺服驅(qū)動器分別完成傳送帶定長傳送和配料刀架橫移的控制。位置控制器帶有豐富的指令集，可在其操作面板或裝有編程軟件(MotionManger)的計(jì)算機(jī)上完成控制程序的編寫。程序主要由總線通訊、傳送皮帶控制和配料刀架控制三部分組成?？刂破髋cPLC之間控制和狀態(tài)信息的傳送由總線通訊程序完成，控制器接收PLC傳送的控制信息如速度值、長度值和操作指令等，同時將運(yùn)行狀態(tài)信息傳送給PLC進(jìn)行分析、顯示；傳送帶控制程序完成傳送帶伺服電機(jī)運(yùn)行的速度和位置控制，進(jìn)行胎面配料的精確定長和平穩(wěn)快速運(yùn)行；配料刀架控制程序完成配料刀架橫向移動切割和其輔助裝置的控制，保證裁刀動作的正常執(zhí)行，得到較好的切割端面。 3. 監(jiān)控配料系統(tǒng)設(shè)計(jì) 配料系統(tǒng)以PLC為主站和以工業(yè)PC為第二主站，其中工業(yè)PC作為上位機(jī)，提供良好的人機(jī)交互環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對整條配料生產(chǎn)線的生產(chǎn)管理和監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)連接到車間級INTRANET網(wǎng)絡(luò)。主站(主控PLC)是整個胎面配料生產(chǎn)線及配料系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的采集和處理，以及控制信號的發(fā)送與工業(yè)PC的通訊，以便于操作人員監(jiān)控現(xiàn)場的設(shè)備。整個系統(tǒng)的操作、工作狀態(tài)及測量分析結(jié)果在工業(yè)PC上進(jìn)行圖形顯示監(jiān)控，通過現(xiàn)場總線由PLC上傳相關(guān)數(shù)據(jù)信息，處理系統(tǒng)報(bào)警，存儲歷史數(shù)據(jù)，生成各類報(bào)表，并進(jìn)行圖形顯示及人機(jī)對話，向PLC下傳相關(guān)控制命令，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場設(shè)備之間的信息管理。 配料控制人機(jī)界面采用TP270觸摸屏，通過Profibus總線與PLC主機(jī)連接。對于觸摸屏的編程，采用西門子公司提供的ProTool/ProCS組態(tài)軟件進(jìn)行編程組態(tài)。ProTool/ ProCS完整的圖形用戶界面加上軟件本身自帶的項(xiàng)目組態(tài)向?qū)г试S用戶方便地創(chuàng)建面向?qū)ο?、基于符號的各種項(xiàng)目。在ProTool/ ProCS中界面上的操作單元與執(zhí)行器之間通過PLC利用變量進(jìn)行通訊，即在HMI可以直接讀或?qū)懙腜LC上的存儲地址。軟件設(shè)計(jì)思想是在完成基本人機(jī)交互功能的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套讓操作者能夠自學(xué)習(xí)操作規(guī)程的軟件系統(tǒng)。通過人機(jī)界面，操作者即能設(shè)置一些基本的參數(shù)，如定長值、誤差調(diào)整、配料次數(shù)等，也可以監(jiān)測系統(tǒng)的報(bào)警狀態(tài)，學(xué)習(xí)系統(tǒng)的操作規(guī)范以及密碼設(shè)置等。自動運(yùn)行按照設(shè)備設(shè)計(jì)的動作流程進(jìn)行自動運(yùn)行控制時，一些需要調(diào)整的參數(shù)，如速度、位置等可以方便的在觸摸屏上進(jìn)行調(diào)整、修定。異常停止當(dāng)定位模塊、伺服驅(qū)動器、行程開關(guān)以及機(jī)器異常時伺服馬達(dá)都應(yīng)該立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生異常碼顯示在觸摸屏上，以便維修人員及時了解發(fā)生的問題。 三、結(jié)語 本配料系統(tǒng)充分利用了PLC、Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)和伺服控制等*技術(shù)，配料系統(tǒng)采用分布式開放結(jié)構(gòu)，響應(yīng)速度快，組態(tài)靈活，控制功能完善，操作簡單規(guī)范。定長配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后已在多家全鋼子午輪胎配料生產(chǎn)線中投入使用，控制精度達(dá)到±1mm，實(shí)踐證明該套基于Profibus- DP現(xiàn)場總線的配料系統(tǒng)安全可靠，故障率低，產(chǎn)品滿足下道工序的高標(biāo)準(zhǔn)要求，具有較高的生產(chǎn)和管理自動化水平，提高了生產(chǎn)效率，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益。 | |
全球供應(yīng)網(wǎng)APP
全球供應(yīng)網(wǎng)移動端
關(guān)于我們 企業(yè)建站 本站服務(wù) 會員服務(wù) 旗下網(wǎng)站 友情鏈接 興旺通 意見反饋
銷售熱線：0571-87209775 客服熱線：0571-81020280 采購熱線：0571-87759925
服務(wù)咨詢
網(wǎng)站客服媒體合作采購咨詢投訴熱線
