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S7-300在高檔壓鑄機上的應用
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一、項目簡介

1.    江蘇新瑞機械有限公司坐落于江蘇常州,是一家專業(yè)從事數(shù)控設備的研發(fā)、生產、銷售和服務的現(xiàn)代化制造型企業(yè)。公司主要產品覆蓋立式加工中心全部系列、數(shù)控車床全部系列、SR系列壓鑄機全部系列,具有高速度、高精度、高可靠性等特點。新瑞機械秉承“務實敬業(yè)、合作高效、銳意進取、精益求精”的企業(yè)精神,把一流的產品貢獻給客戶,把永不滿足留給企業(yè),把信心、技術和競爭力來實現(xiàn)“構筑業(yè)界一流企業(yè),爭創(chuàng)業(yè)內第一品牌”的承諾。

2.    壓鑄機的主要工作原理是壓鑄成型。在高壓的作用下,使液態(tài)或半液態(tài)的金屬,以較高的速度填充壓鑄型型腔,并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。系統(tǒng)有2組比例閥:比例壓力和比例流量,用來控制機器的液壓動作,如動芯一入、動芯二入、靜芯入、動芯一出、動芯二出、靜芯出、開模、合模、頂針進、頂針退;壓射動作分3步:慢壓射、快壓射和增壓射,由3個獨立的步進電機調節(jié)油泵的開口;輔機由噴霧機械手、給湯機械手和取件機械手組成,動作速度由畫面設定,由相應的變頻器控制輸出。

3.    項目當中使用的西門子自動化產品的型號、數(shù)量、類型、何種控制對象

型號

數(shù)量

類型

控制對象

OP270 10 

1

10.4”,256 

HMI

CPU313C

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

24DI,D24V

16DQ,DC24V,0.5A

5AI

 

 

2AQ

 

數(shù)字量輸入

數(shù)字量輸出,3 PWM輸出

模擬量輸入:給湯機械手湯臂位置,給湯機械手湯勺位置,系統(tǒng)壓力 

模擬量輸出:給湯機械手湯臂速度,給湯機械手湯勺速度

SM321

3

32DI,DC24V 

數(shù)字量輸入 

SM322

2

8DQ,DC24V,2A

數(shù)字量輸出(電磁閥輸出)

SM322

3

16DQ,DC24V,0.5A

數(shù)字量輸出

SM335

 

 

 

 

1

 

 

 

 

4AI

 

 

4AQ

 

模擬量輸入:移模電子尺、壓射電子尺、頂針電子尺、壓射壓力檢測

模擬量輸出:比例壓力、比例流量

IM365

1

P-BUS

擴展機架

RAIL

2

480mm

導軌

MPI Cable

1

5m

電纜

4.    照片

新瑞SR150型壓鑄機

二、控制系統(tǒng)構成

1.    硬件配置、系統(tǒng)結構及選擇依據(jù)

系統(tǒng)由HMIS7-300PLC構成。因為有位置、壓力、速度等曲線需要顯示,所以選擇了OP270 10。顯示效果比較好,有操作按鍵,容易維護;由于需要3PWM輸出控制步進電機,所以選擇了CPU313C,幾乎全部利用該CPU的數(shù)字量輸入輸出及模擬量輸入輸出,性價比非常好;另外,由于壓射過程非?欤ǔ10-50m/s,有時甚至可以達到100m/s以上。系統(tǒng)需要高速采集大量的數(shù)據(jù)進行顯示、分析和比較,因此選擇了SM335模塊,它的模擬量輸入輸出速度快、精度高,還可以產生硬件中斷。
  
2.    附加系統(tǒng)的硬件配置圖,網絡結構圖,應用中的監(jiān)視畫面。

輔機系統(tǒng)主要是由3個機械手構成:噴霧機械手、給湯機械手和取件機械手。他們根據(jù)壓鑄機的動作循環(huán),在相應的位置進行動作。

 3.    多種可選方案的比較:由于有3個步進電機需要控制,在選擇方案時考慮過用CPU313C3FM353模塊,該模塊是1軸步進電機定位模塊,最高脈沖頻率可達200KHz,但此方案成本太高;考慮到本機器對脈沖頻率要求不高,CPU313C模塊中集成的3PWM輸出脈沖頻率可達2.5KHz,已經完全可以滿足系統(tǒng)的要求。因此只用1CPU313C就完成控制要求,性價比很完美!

三、控制系統(tǒng)完成的功能

      1.    整個控制系統(tǒng)可以分為人機界面顯示部分和PLC控制部分。其中PLC控制系統(tǒng)可以分為以下幾個部分:壓鑄機動作順序控制、壓射曲線顯示、PWM輸出控制和機械手控制。壓鑄機的動作控制如開模合模,是根據(jù)不同的位置送出不同的壓力和流量,通常合模分4級,開模分3級?紤]到液壓動作的平滑,本系統(tǒng)加了軟件斜率,在每個動作的開始、切換和結束時都要通過斜率平滑過渡,使動作很流暢而且聲音很小。在機器的使用過程中模具的調整很麻煩,自動調模功能自動完成的繁瑣的調節(jié)過程,簡化操作;壓射過程對機器的成型非常重要,需要采集大量的位置、壓力和位置數(shù)據(jù),壓射動作分3步:慢壓射、快壓射和增壓射,由3個獨立的步進電機調節(jié)油泵的開口控制壓射的速度;PWM輸出是控制3個獨立的步進電機,分別對應慢壓射、快壓射和增壓射的速度?刂粕嫌PLC調用系統(tǒng)功能塊SFB49來實現(xiàn);本機器配備了3個機械手:噴霧機械手、給湯機械手和取件機械手,他們是可選的。根據(jù)壓鑄機的動作循環(huán),在相應的位置進行動作。脈寬調制功能是系統(tǒng)集成功能,僅需在硬件配置中作簡單設定后,即可在PLC程序中調用SFB49,使用非常方便。
     
  CALL  SFB   49 , "DI_PULSE_1"       

 // 慢壓射

       LADDR   :="DI_PULSE_1".LADDR    

// Count Address:768

       CHANNEL :=0

       SW_EN   :="DI_PULSE_1".SW_EN

       MAN_DO  :="DI_PULSE_1".MAN_DO

       SET_DO  :="DI_PULSE_1".SET_DO

       OUTP_VAL:="DI_PULSE_1".OUTP_VAL

       JOB_REQ :="DI_PULSE_1".JOB_REQ

       JOB_ID  :="DI_PULSE_1".JOB_ID

       JOB_VAL :="DI_PULSE_1".JOB_VAL

       STS_EN  :="DI_PULSE_1".STS_EN

       STS_STRT:="DI_PULSE_1".STS_STRT

       STS_DO  :="DI_PULSE_1".STS_DO

       JOB_DONE:="DI_PULSE_1".JOB_DONE

       JOB_ERR :="DI_PULSE_1".JOB_ERR

      JOB_STAT:="DI_PULSE_1".JOB_STAT
2.    在壓射過程中如何高速采樣位置、壓力和速度數(shù)據(jù)是項目的難點。在硬件上,我們選用SM335模塊,它的模擬量輸入處理速度約為每通道200us,精度為14位,并產生硬件中斷OB40。系統(tǒng)中設定了2ms的硬件中斷,在壓射過程中采集位置、壓力和速度數(shù)據(jù);在PLC程序方面,我們使用了變址尋址的編程技巧,壓縮程序空間,提高運行效率,使系統(tǒng)可以在2ms的中斷周期內完成運算;在HMI方面,配, 置了TREND曲線,在壓射過程結束后可以馬上更新曲線。

 

      L     #Index

      SLD   4

      LAR1 

 

      OPN   "DB_Curve"

 

      L     #Act_Pos

      T     , DBW [AR1,P#0.0]&nbs, p;            // Actual Position

 

      L     #Act_Prs

      T     DBW [AR1,P#4000.0]          // Actual Pressure

 

      L     #Act_Pos

      L     #Act_PosPre

      -I   

      L     33

      *I   

      T     DBW [AR1,P#8000.0]          // Actual Speed

 

      L     #Act_Pos

      T     #Act_PosPre

 

      L     #Index

      +     1

      T     #Index

        3.    附加生產工藝當中有特點或較典型的設備或工藝照片。

四、項目運行

    系統(tǒng)在20054月份投入使用后,運行情況良好,獲得用戶的好評。該方案將用在大型、高檔的壓鑄機上。由于壓鑄機的使用環(huán)境非常惡劣,因此硬件很可靠性非常重要,S7-300堅固的硬件保證了系統(tǒng)的可靠性。而HMI方面由于使用了OP270 10,操作簡便,顯示效果比較好,也回避了觸摸屏的一些缺點,如不適合使用在多油污、金屬碎片的環(huán)境等。

五、應用體會

    項目進行當中,深深地感到西門子自動化產品無與倫比的靈活性。STEP 7強大而便捷的編程功能和PROTOOL靈活自如的組態(tài)性能使項目的編程和調試進展非?。更改容易,維護方便。在PLC的編程中,使用了符號編程,簡單明了,易學易懂易維護。為了節(jié)約成本,編程中使用模塊化編程和變址尋址,大量壓縮程序空間,否則必須使用更高一擋的CPU314C-2DP。

    當然在調試的過程中,也在所難免地遇到了麻煩。PWM輸出原本是集成功能,很方便使用。但由于我們節(jié)約成本,使用CPU313C上的數(shù)字量輸入點,在沒有配置使用硬件門的情況下,CPU313C上的部分數(shù)字量輸入點還是會影響3通道的PWM輸出。由于西門子手冊上的描述也不確切,在求助無門的情況下,對CPU313C上的數(shù)字量輸入點一一進行測試并與3通道的PWM輸出對照,終于弄清楚了硬件門的準確定義,完滿解決了問題。


 

狀 態(tài): 離線

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產品目錄
供應信息

公司名稱: 西門子(中國)有限公司
聯(lián) 系 人: 技術支持
電  話: 010-64731919
傳  真: 010-64731096
地  址: 北京市朝陽區(qū)望京中環(huán)南路7號 郵政信箱: 8543
郵  編: 100102
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