有福之州-福州聚福興供應(yīng)進(jìn)口工業(yè)控制系統(tǒng)成套備件：DCS PLC模塊卡件，底板機(jī)架機(jī)槽，CPU模塊，輸入輸出模塊，模擬量模塊，電源模塊，通訊模塊，工業(yè)交換機(jī)，觸摸屏人機(jī)界面顯示器，插頭連接器，連接電纜接插電纜，伺服控制器，電機(jī)馬達(dá)，伺服驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)板電源板電路板，采集卡，影像卡，工控機(jī)，示教器，工業(yè)機(jī)器人配件..........
有福之州-福州聚福興供應(yīng)自動(dòng)化供應(yīng)進(jìn)口品牌：羅克韋爾AB， Prosoft，西門(mén)子SIEMENS，施耐德SCHNEIDER，通用電氣GE FANUC， 發(fā)那科FANUC，安川Yaskawa，歐姆龍Omron，三菱Mitsubishi，基恩士Keyence，東方步進(jìn)Vexta，邁創(chuàng)Matrox，美家儀器NI，研華Advantech，莫迪康Modicon，思科Cisco，大隈Okuma，瑞士ABB，力士樂(lè) Bosch Rexroth，臺(tái)達(dá)Delta，福克斯波羅Foxboro，富士Fuji，霍尼韋爾Honeywell，惠普Hp，瑞恩 Reliance...........
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E32-T542M
歐姆龍
本文介紹了西門(mén)子 S7-200 SMART PLC、SMART LINE 觸摸屏以及 SINAMICS V20 變頻器在套標(biāo)機(jī)上的應(yīng)用，闡述了設(shè)備工藝流程、控制系統(tǒng)的配置選型、軟件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的功能。經(jīng)測(cè)試，該方案能完全滿(mǎn)足高速套標(biāo)機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)要求，運(yùn)行穩(wěn)定，性能良好。
關(guān)鍵詞：S7-200 SMART SMART LINE SINAMICS V20 套標(biāo)機(jī)
1 引言
套標(biāo)機(jī)是一種將熱縮塑膠商標(biāo)桶卷自動(dòng)切斷，準(zhǔn)確套入容器的包裝機(jī)械，配合后熱收縮工序，將標(biāo)簽完好地固定于容器適當(dāng)位置。
上世紀(jì) 90 年代以來(lái)，我國(guó)的快速消費(fèi)品包裝工業(yè)得到了迅速發(fā)展，快速消費(fèi)品企業(yè)的生產(chǎn)集中度和自動(dòng)化程度在不斷提高，包裝設(shè)備在向大型化、快速化、高效化、自動(dòng)化方向發(fā)展。套標(biāo)機(jī)作為后段包裝技術(shù)含量較高的設(shè)備之一，其優(yōu)良的高速穩(wěn)定性能，獨(dú)特的靈巧化設(shè)計(jì)，人機(jī)協(xié)和的安全模式，得到了廣大客戶(hù)的充分肯定。套標(biāo)機(jī)的使用大大降低了套標(biāo)環(huán)節(jié)的人力物力，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于啤酒飲料、化工、醫(yī)藥等行業(yè)。
2 套標(biāo)機(jī)工藝原理
2.1 套標(biāo)機(jī)結(jié)構(gòu)
從工藝功能的角度進(jìn)行劃分，套標(biāo)機(jī)的結(jié)構(gòu)可分成以下 9 單元。并如圖 1 所示。
(1) 供料組：由變頻器帶動(dòng)供料電機(jī)旋轉(zhuǎn)，用以傳送標(biāo)簽?zāi)ち?
(2) 電眼架組：使用光纖電眼傳送信號(hào)，提供下標(biāo)伺服做定尺寸輸送，電眼位置可高低調(diào)整;
(3) 驅(qū)動(dòng)組：采用雙驅(qū)送料機(jī)構(gòu)，由下標(biāo)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。用于固定中心柱和下標(biāo)動(dòng)力傳動(dòng);
(4) 刀盤(pán)組：采用同步輪機(jī)構(gòu)，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)進(jìn)瓶光電 7 給出信號(hào)時(shí)，切刀電機(jī)帶動(dòng)刀片旋轉(zhuǎn)一周將標(biāo)簽切斷;
(5) 刷下組：采用同步調(diào)整機(jī)構(gòu)，將刷下兩組傳送輪調(diào)整至中心柱下方與滾輪輕微接觸，待標(biāo)簽通過(guò)時(shí)以較高轉(zhuǎn)速將標(biāo)簽套入瓶子;
(6) 分瓶螺桿：將欲套標(biāo)瓶做等距分開(kāi)，進(jìn)入帶瓶組，速度由變頻器控制，與輸送帶同步;
(7) 照瓶電眼：檢測(cè)是否有瓶子通過(guò)，當(dāng)有瓶子經(jīng)過(guò)時(shí)輸出訊號(hào)使切刀開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，左右位置可以調(diào)整;
(8) 輸送帶：使用變頻器調(diào)整輸送帶速度，以適用于各產(chǎn)能的速度匹配;
(9) 帶瓶組：采用兩側(cè)同步傳動(dòng)，標(biāo)簽高低與夾瓶定位各一只手輪調(diào)整，目的使瓶子輸送時(shí)不搖晃和控制套標(biāo)簽高度，速度由變頻器控制，與輸送帶同步。
2.2 套標(biāo)機(jī)工藝流程
當(dāng)輸送帶上有瓶子經(jīng)過(guò)照瓶電眼時(shí)，由伺服控制的切標(biāo)電機(jī)會(huì)將標(biāo)簽切斷，切標(biāo)完成后下標(biāo)伺服電機(jī)開(kāi)始動(dòng)作，等到光纖信號(hào)到來(lái)時(shí)停止送標(biāo)，同時(shí)刷下料輪會(huì)將已經(jīng)切斷的標(biāo)簽刷下套入瓶子上，完成一次動(dòng)作。具體工藝流程如圖 2 所示。
硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 硬件系統(tǒng)分析
本系統(tǒng)需要兩路高速脈沖輸出，分別控制切刀和下料伺服;一路高速計(jì)數(shù)器，用于控制切刀停止的位置，切刀停止位置應(yīng)不影響下標(biāo)的動(dòng)作，否則會(huì)造成堵標(biāo)。
以往套標(biāo)機(jī)的調(diào)速方式普遍采用電位器控制，用三個(gè)電位器分別控制輸送帶電機(jī)，定位皮帶電機(jī)和螺桿電機(jī)，供料電機(jī)的速度因?yàn)椴唤?jīng)常調(diào)節(jié)，所以用變頻器本身自帶的電位器調(diào)速。每次輸送帶速度變更時(shí)，都需要重新調(diào)節(jié)螺桿和定位皮帶的速度。調(diào)節(jié)時(shí)主要依靠調(diào)試人員的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和不斷的放瓶測(cè)試，才能使其線(xiàn)速度基本同步。本項(xiàng)目中設(shè)備的 I/O 清單如表 1 所示。
3.2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在本項(xiàng)目的電控方案中，選用西門(mén)子 SMART 解決方案，包括 S7-200 SMART PLC、SMART LINE 觸摸屏和 SINAMICS V20 變頻器。根據(jù)上述 I/O 需求，總共 12DI/12DO，選用 CPU ST40(24DI/16DO) 即可滿(mǎn)足需求。 SINAMICS V20 變頻器通過(guò) USS 協(xié)議與 PLC 進(jìn)行通訊，不僅控制更加方便，也節(jié)省了 PLC 的 I/O 點(diǎn)。通過(guò)計(jì)算可將電機(jī)角速度轉(zhuǎn)化為輸送帶線(xiàn)速度。PLC 和觸摸屏通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，只需要在觸摸屏上輸入生產(chǎn)速度，其他電機(jī)將會(huì)自動(dòng)進(jìn)行線(xiàn)速度同步。該方案大大縮短調(diào)試時(shí)間，降低調(diào)試難度。硬件結(jié)構(gòu)如圖 3 所示，主要硬件配置表如表 2 所示。
4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1 運(yùn)動(dòng)控制配置
S7-200 SMART 集成了三路 100kHz 的高速脈沖輸出，在本系統(tǒng)中切刀伺服占用 Q0.0，下標(biāo)伺服占用 Q0.1。打開(kāi) Micro/WIN SMART 集成的運(yùn)動(dòng)控制向?qū)В渲幂S 1 和軸 2，選擇單向相對(duì)脈沖，最大速度 50K，最小速度 1K，加減速時(shí)間 30ms，然后生成子程序。
4.2 高速計(jì)數(shù)配置
S7-200 SMART 集成了 4 路高速計(jì)數(shù)器，在本系統(tǒng)中只使用了高速計(jì)數(shù)器 HSC0，用于接收切刀的脈沖輸出，占用輸入點(diǎn) I0.0。打開(kāi) Micro/WIN SMART 集成的 HSC 向?qū)В渲?HSC0，選擇工作模式 0，預(yù)設(shè)值為 80000，當(dāng)前值為 0，計(jì)數(shù)方向向上，勾選 PV=CV 時(shí)中斷，步數(shù) 1，然后生成。當(dāng)切刀伺服啟動(dòng)后檢測(cè)到刀盤(pán)原點(diǎn)光電時(shí)，利用外部中斷快速更新高速計(jì)數(shù)器 HSC0 的當(dāng)前值和目標(biāo)值，目標(biāo)值等于當(dāng)前值加上偏置值。PV=CV 中斷時(shí)停止脈沖輸出，同時(shí)啟動(dòng)下標(biāo)伺服。
4.3 USS 通訊
S7-200 SMART 自帶庫(kù)文件 USS 協(xié)議，只需調(diào)用 USS 功能塊即可實(shí)現(xiàn) PLC 與西門(mén)子變頻器的通訊。通過(guò) USS_INIT 進(jìn)行通訊參數(shù)初始化設(shè)置，包括與變頻器通訊的波特率，激活的變頻器個(gè)數(shù)，所占用的端口等，通信參數(shù)必須與變頻器設(shè)置的一致，否則無(wú)法通訊。每次通信參數(shù)的更改都需要重新執(zhí)行此命令，本項(xiàng)目中的通訊參數(shù)固定，所以只上電執(zhí)行一次。通過(guò)調(diào)用 USS_ CTRL 指令可以直接控制變頻器的啟動(dòng)、停止以及頻率，每條 USS_CTRL 指令只能控制一臺(tái)變頻器。
4.4 SINAMICS V20 變頻器的配置
設(shè)置V20變頻器的連接宏為Cn010—USS控制，分別設(shè)置螺桿、皮帶、供料、輸送帶變頻器地址 P2011[0] 為 1、2、3、4。同時(shí)，設(shè)置應(yīng)用宏為 AP030—傳送帶控制，SINAMICS V20 可自動(dòng)配置適合傳送帶應(yīng)用的控制參數(shù)。
DRC 700-1000
Nipron BU-300P-24P ENSP-300P
Inb 82599-SFP+
ZKS-250A
P-900234
D-LINK DFE-530TX
1492-XIM120-8R BUL.1667-PANELCONNECT INPMOD,INTERFACE
軟啟動(dòng)器 3RW44586BC35
20AC5P0A0NYNNNC0 PowerFlex 70 AC Drive 5 A at 2.2 kW 20A
GC646MRC075 Proficy GlobalCare Complete for Logic PC & View Runtime 75 I/O
HE693STP111 Discontinued Part. Check with GE IP on migration path.
IC610PER151RR Printer Interface Unit (Snap On)
IC647HSTSS1KM-35 Historian v3.5 Standard Server 1000 Points (M4 Key)
IC660BBR101 Block Relay Output Normally Open 16 Circuits. Module does not have UL approval.
IC695ALG312 Isolated Thermocouple Input module provides twelve isolated differential thermocouple b channels. Each channel can be individually configured for bs from: Thermocouple types: J, K, T, E, R, S, B, N, or C and Voltage: +/-150mV or +/-50mV. Mod
IC756WDS000J-25 DV Development Suite, Jap v2.5
CompactLogix System 1769-OB16P 16 PT. 24 VDC ELECTRONICALLY FUSED SOURCING OUTPUT
PLC-5/1771 System 1771-XL MODULE GROUP, SET OF 1 LABEL FOR 8 PT. I/O
Distributed I/O 1799-D10U10B 24 VDC 20 POINT SRC OUT I/O BOARD
Operator Interface 2711P-K6M3D PV PLUS 600 GRAYSCALE, KEYPAD, DH485, DC PS
Support 9325-L5140R SUPT REINSTATEMENT CONTRACT FOR 9325L5140
Support 9358-PBBK60S SUPT RENEWAL CONTRACT FOR 9358PBBK60ENE
Support F1775-S4BSERB FIRMWARE UPGRADE FOR 1775-S4B PLC3 PROCESSOR MODUL
RSI Software Products 9301-2SE2100 RSVIEW32 WORKS 150
RSI Software Products 9701-VWMR030AFRE RSVIEW ME STATION RT 30 DISP-WINDOWS 2000 (FRENCH)
RSI Software Products 9359-PORTCL5ENE RSPRODUCTION PORTAL 5 SINGLE CLIENT USER EXPANSION
Motion Control 2094-XNSHT-1 SHUNT MODULE SPARE CONNECTORS
A06B-6093-K301 Connector Kit, Beta or I/O Link Amplifiers (CX11)
IC200UEX212-24 Qty of 24, 28 point expansion. (16) 24VDC In, (12) Relay Out, 24VDC Power Supply (includes IC200CBL501)
IC752CSI101 Siemens S7-200 cable for DataPanel 30/50
MTR-3N32-H-R-0-N-S MTR series servo motor with resolver and shaft seal
ZA06B-0158-B175#7008 A40/2000 servo motor with fan package and brake and 64k serial encoder
20BD8P0A3AYNACC0 PowerFlex 700 AC Drive 8 A 5 Hp 20B
20G14NC367JN0NNNNN PowerFlex 755 AC Packaged Drive
25-PM2-A8P0 PowerFlex 520 1.5kW (2Hp) Power Module
TLXCDSTOFS33 Quantum 10 LICENSES SMALL OPC (max.1000 items)
FRN1.5C1S-4C 2. 8KVA 3.7A 1.5KW 3相AC380V/50Hz/60Hz
AH22-PR2B(G,R)11 圓手柄選擇開(kāi)關(guān)兩位1開(kāi)1閉
ATV38-HD46N4X 37
USB-6356
AMPLICON PCI247H
DSXI0/3000
MW-Q-60D
DAQ-2010-007
EPIA-5000
1492-SJ5B-10 IEC Term Blck 10 pole Side Jumper
人機(jī)界面 6ES7862-0AC01-0YA0 S7 軟件冗余 V1.2
20AB4P2A0AYNNNG0 PowerFlex 70 AC Drive 4.2 A at 1 Hp 20A
GA647IFPRDV00300 GCA iFIX Profsnl SCADA 300 I/O Dev
GP647IFESGDVUNLMT GCP iFIX Optn: ESig & ERec Unl I/O Dev
IC600BF902RR 24Vdc Sink Output Module (8 points)
IC647HSTCR10000KM Collector Redundancy Option for Historian - Standard Server 10,000,000 Points (M4 Key)
IC647TIEC TIE:Texas Instrument TI/5 CTI or Siemens
IC693NIU004CA Series 90-30 Ethernet NIU Conbal Coated. 10/100Mbit Ethernet.
IC756LDV010E64-925 DV-Draw Development on Inb Linux/Red Hat 64 bit, English v9.25
MicroLogix 1000/1761 System 1761-L10BXB ML1000 6-24VDC IN, 2-DC FET & 2-RELAY OUT, DC PWR
PLC-5/1771 System 1771-OX POWER CONTACT OUTPUT MODULE, 4 SELECTABLE CONTACTS
Distributed I/O 1791-NDC BLOCK I/O, 24V DC, 6 POINT ANALOG MODULE
Communications 1786-RPFM CONTROLNET FIBER REPEATER - MEDIUM
Operator Interface 9399-WTDGR RSTREND GETTING RESULTS GUIDE
