基于S7-300的交流伺服系统在汽车仪表板生产线上的应用
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摘 要:以西门子SIMATIC S7—300 PLC为核心的交流伺服系统代替原来以单片机为核心的直流伺服系统。并介绍了该系统的控制对象和控制任务, 然后着重论述系统的体系结构、软硬件设计方案及实施方法。
关键词:PLC;交流伺服;直流伺服
0 引言
以前的伺服驱动系统多以直流系统为主,这是因为直流电机调速比较方便,本身的机械特性较硬,但直流电机由于有电刷换向,不适用于防爆场合,且结构复杂,维修不便。近年来由于电子技术飞速发展,交流调速技术日趋成熟,其调速性能可与直流系统相媲美,并正逐步取代直流电机调速。
我公司的原系统为CANN0N公司独立研制,以STD总线、Z80CPU为核心的单片机组成的直流伺服控制系统。该系统抗干扰能力差,软硬件资料不详, 维修困难, 且备件价格贵, 采购周期长, 经常造成停机。因此我们采用西门子S7—300PLC及位控模块FM357、SIM0DRIVE611A伺服驱动模块、1FK6伺服电机构成的数控系统对原系统进行了改造。
1 系统组成和工艺流程
1.1系统组成
系统组成框图如图1。
由图可知, 机械手控制系统是整个汽车仪表板生产线的核心, 它主要完成高精度的定位控制、与上位机通讯、数据采集、故障报警, 以及控制发泡机高压循环及浇注时间, 接收来自转盘线的速度信号以适应转盘不同运行方式。高压发泡机系统主要完成ISO (异氰酸酯)和POL (聚醚多元醇)2种发泡料的流量、压力调节及原料循环控制。转盘控制系统主要完成转盘速度调节及模具开合控制。
机械手控制系统是此次改造的重点,该系统的主要构成如图2。
硬件配置如下:
(1)上位机采用研祥EWS.843P一体化工控机,体积小巧,操作方便,主要完成参数设定,故障显示等。(2)以西门子S7.300PLC为核心,CPU模块为CPU316-2DP,主要具有与上位机通讯、处理I/O模块、控制计数器模块、位置控制模块的功能。(3)输入模块为32点的SM32l,输出模块为l6点的SM322主要完成数字量的I/O控制。(4)FM357位置控制模块主要完成高精度的定位控制。(5)FM350计数模块主要采集来自转盘的光电码盘信号,以便完成与转盘的协调控制。(6)SIMODRIVE6l1A伺服驱动模块主要接受FM357的控制信号,为伺服电机提供动力。(7)1FK6交流伺服电机为执行电机。
1.2 系统工艺流程
系统工艺流程如图3。
2 系统软件构成
2.1系统的动作时序
系统的动作时序图如图4。
2.2 程序框图及系统软件
系统上位机监控软件采用西门子公司WINCCV5.0软件, 运用该软件设计显示浇注轨迹及示教参数输入等, 中文人机界面, 操作方便。
下位机PLC程序采用西门子公司STEP7 V5.1软件,实现编程监控。程序框图如图5。
3 结束语
由于采用西门子S7—300 PLC为核心的交流伺服系统代替原来的以单片机为核心的直流伺服系统,大大提高了控制可靠性。改造后的系统能完全满足与发泡机、转盘的协调控制, 符合注模工艺要求,系统性价比高, 操作方便, 经济效益显著。
参考文献
[1]西门子公司.SIMATIC S7—300可编程控制器硬件和安装手册,1 999
[2]西门子公司.SIMATIC WINCC V5.0编程手册,2001
[3]西门子公司.FM357—2 MULTl-AXIS MODULE FOR SERVO AND STEPPER DRIVES MANUAL,1999
[4]西门子公司.SIMATIC STEP7 V5.1编程手册,2001