基于S7-300的交流伺服系統(tǒng)在汽車儀表板生產線中的應用
以前的伺服驅動系統(tǒng)多以直流系統(tǒng)為主,這是因為直流電機調速比較方便,本身的機械特性較硬,但直流電機由于有電刷換向,不適用于防爆場合,且結構復雜,維修不便。近年來由于電子技術飛速發(fā)展,交流調速技術日趨成熟,其調速性能可與直流系統(tǒng)相媲美,并正逐步取代直流電機調速。
我公司的原系統(tǒng)為CANN0N公司獨立研制,以STD總線、Z80CPU為核心的單片機組成的直流伺服控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)抗干擾能力差,軟硬件資料不詳, 維修困難, 且備件價格貴, 采購周期長, 經常造成停機。因此我們采用西門子S7—300PLC及位控模塊FM357、 SIM0DRIVE611A伺服驅動模塊、1FK6伺服電機構成的數(shù)控系統(tǒng)對原系統(tǒng)進行了改造。
1 系統(tǒng)組成和工藝流程
1.1系統(tǒng)組成
系統(tǒng)組成框圖如圖1。
由圖可知, 機械手控制系統(tǒng)是整個汽車儀表板生產線的核心, 它主要完成高精度的定位控制、與上位機通訊、數(shù)據(jù)采集、故障報警, 以及控制發(fā)泡機高壓循環(huán)及澆注時間, 接收來自轉盤線的速度信號以適應轉盤不同運行方式。高壓發(fā)泡機系統(tǒng)主要完成ISO (異氰酸酯)和POL (聚醚多元醇)2種發(fā)泡料的流量、壓力調節(jié)及原料循環(huán)控制。轉盤控制系統(tǒng)主要完成轉盤速度調節(jié)及模具開合控制。
機械手控制系統(tǒng)是此次改造的重點,該系統(tǒng)的主要構成如圖2。
硬件配置如下:
?。?)上位機采用研祥EWS.843P一體化工控機,體積小巧,操作方便,主要完成參數(shù)設定,故障顯示等。(2)以西門子S7.300PLC為核心,CPU模塊為CPU316-2DP,主要具有與上位機通訊、處理I/O模塊、控制計數(shù)器模塊、位置控制模塊的功能。(3)輸入模塊為32點的 SM32l,輸出模塊為l6點的SM322主要完成數(shù)字量的I/O控制。(4)FM357位置控制模塊主要完成高精度的定位控制。(5)FM350計數(shù)模塊主要采集來自轉盤的光電碼盤信號,以便完成與轉盤的協(xié)調控制。(6)SIMODRIVE6l1A伺服驅動模塊主要接受FM357的控制信號,為伺服電機提供動力。(7)1FK6交流伺服電機為執(zhí)行電機。
1.2 系統(tǒng)工藝流程
系統(tǒng)工藝流程如圖3。
2 系統(tǒng)軟件構成
2.1系統(tǒng)的動作時序
系統(tǒng)的動作時序圖如圖4。
2.2 程序框圖及系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)上位機監(jiān)控軟件采用西門子公司WINCCV5.0軟件, 運用該軟件設計顯示澆注軌跡及示教參數(shù)輸入等, 中文人機界面, 操作方便。
下位機PLC程序采用西門子公司STEP7 V5.1軟件,實現(xiàn)編程監(jiān)控。程序框圖如圖5。
3 結束語
由于采用西門子S7—300 PLC為核心的交流伺服系統(tǒng)代替原來的以單片機為核心的直流伺服系統(tǒng),大大提高了控制可靠性。改造后的系統(tǒng)能完全滿足與發(fā)泡機、轉盤的協(xié)調控制, 符合注模工藝要求,系統(tǒng)性價比高, 操作方便, 經濟效益顯著。