第１１期 ２０１７年６月 无线互联科技 ＷｉＦｅｌｅｓ ｓ ＩｎｔｅＦｎｅｔ ＴｅＣｈｎｏｌＯ Ｎｏ．１ｌ 基于西门子ＰＩＧ的切断机定长切断控制系统 陈 兰 （苏州Ｉ高等职业技术学校，江苏 苏州 ２１５０００） 摘要：在工业生产加工中，切断机是必不可少的一种设备，其在桥梁、隧道和水利等工程领域应用广泛。针对汽车制造业中 挤出生产线对于切断机能够实现定长切断、超差分拣、自动纠偏和挤出连续的要求，文章设计了一套基于西门子ｓ７．３００ＰＬＣ 的切断机定长切断控制系统。通过￣ＣＰＵ３１３—２ ＤＰ作为核心控制器，再￣ｖＴ，ＰＳ３０７ １０Ａ电源模块、Ｅ６Ｃ２．ＣＷＺ６Ｃ编码器 模块、ＦＥＳＴＯ．￣位三通电磁阀、电感式接近开关和光电开关器件，对系统硬件进行了组态设计。软件上，系统通过ＳＴＥＰ７ ５．２编程软件对系统进行封装ＳＦＢ４７的作业功能，使用循环中断测速、切断流程、分拣流程、组合切断分拣程序并设计中断 程序和启动按钮及初始化模块编程，最终完成了切断机定长切断控制系统的设计。 关键词：切断机；ＣＰＵ３１３－２ ＤＰ；ＳＴＥＰ７ ５．２ 进入２１世纪，中国工业经济得到飞速发展，切断机在国 件；切断完成后，压紧气缸驱动切断压板上行，松开工件；根 内的运用越来越多。同时随着我国加入ｗＴ０，切断机的出口 据切断误差甄选产品。如果超差，则次品分拣气缸驱动次品 量逐年增加，因此国内外对于切断机的需求不断增加。虽然 推板，把产品推下传送带，如果长度合格，则次品分拣气缸 我国切断机行业得到一定发展，但和其他发达国家相比在 不动作，产品随传送带传送到设备尾部收集整理，传送带一 技术上还存在一定差距，主要表现在：国外切断机偏心轴的 直运行；换台电动机反转驱动工作滑台以最快速度回到起始 偏心距较大，更容易管理；在承受过载荷、疲劳失效、磨损等 位置。 方面更有优势；每分钟切断次数要比国内高；切断机的控制 ２ 切断机定长切断控制系统的硬件设计 精度较高，更适合工业化加工作业；国外观质量更是精益求 精。因此，我国切断机还需不断改进。 本文设计的硬件原理框图如图１）５）Ｔ示。从图ｌ中可以看 出，系统硬件包含Ｓ７．３００系列的ＣＰＵ３１３．２ ＤＰ，ＰＳ３０７ １０Ａ电 在汽车制造中，汽车密封件生产企业使用的挤出生产线 源模块、Ｅ６Ｃ２．ＣＷＺ６Ｃ光电编码器、ＦＥＳＴＯ－－－．位三通电磁 有连续挤出、间隔切断的特点。为了生产的连续和稳定，挤 阀、光电开关和电磁式接近开关。 出机需要保持稳定的挤出速度，而最终产品需要定长切断包 装，所以切断机不仅要实现定长切断、超差分拣、自动纠偏， 还需要协调连续挤出和时间切断的运行，不能在切断过程中 ＾＾●…——。…——………一 牵扯或阻挡挤出工作。 为了满足汽车制造生产中挤出机包装定长切断的要求， 本文设计了一套基于西门子公司Ｓ７．３００系列的ＣＰＵ３１３—２ ＤＰ 控制器为核心控制器，配以气动控制和定位控制系统，再通 过ＳＴＥＰ７ ５．２编程软件对系统进行编程，最终完成切断机定 长切断控制系统的设计。 １ 切断机结构及其工作过程 ｃ Ｊｌ机械位移｝ ｛图１系统硬件原理框架 ２．１ ＰＬＣ选型 切断机的组成结构包括底座、工作滑台、工件、切断汽 缸、测量滚轮、滑台电动机、编码器、切断压板、压紧汽缸、 西门子公司的Ｓ７．３００系列的ＣＰＵ３１３．２ ＤＰ是一个用于分 布式结构的紧凑型ＣＰＵ，其微处理器处理每个二进制的指 锯片、次品分拣汽缸、推板和正品传送带等。 令时间可以达Ｎ１ｏｏ￣２ｏｏ ｎｓ，运行速度非常快；可以外扩６４ 工件紧靠测量滚轮连续挤出，编码器与测量滚轮共轴 ＫＢ的程序，为用户提供充分的程序空间；内置３２个输入输出 旋转，脉冲传送至ＰＬＣ计数并测速；达到预设计数值后，压 数字量端口，可以同时扩展３１个模块；内部３个高速计数器， 紧气缸驱动切断压板下行，压紧工件，同时滑台电动机驱动 可以对本设计的定长要求进行控制，因此，从控制点数、控 滑台按照测定的速度（即工件挤出速度）向右运动；工件被 制要求角度和成本等能够满足本文设计的要求。其控制电源 压紧后，记录此时的计数值，并与预设值比较计算误差，以 选择配套选择ＰＳ３０７ １０ Ａ模块，其１０ Ａ额定电流能够满足系 调整预设值，计数器归零，同时切断气缸驱动锯片切断工 统的控制要求。 作者简介：陈兰（１９８ｌ一），女，江苏苏州。 １４５—— 第１１期 ＮＯ．１１ ２０１７年６月 ２．２ １０设备选择 无线互联科技・技术应用 Ｊｕｎｅ，２０１７ 另外还要对变频器的启停、正反转、速度设定。 通过新增ＦＢ３，作为切断流程，通过４步执行。第一步执 ２．２．１光电编码器 光电编码器是将机械的几何位移量转换成脉冲信号的 行滑台启动、压紧汽缸启动、保存初始技术和移动到下… 传感器，主要应用于定位的精确控制。由于执行机构的移动 步；第二步执行切断汽缸输出点置位、误差计算、技术清零 速度最大８ ５００ ｍｍ／ｍｉｎ，编码器与工件牵引滚轮同轴，滚轮 和转移到下一步；第三步在锯片到达切断位置后执行，操作 直径为１５ ｍｍ，因此要求控制精度为０．０５ ｍｍ，其分辨率可 只有复位切断汽缸，并转移到下一步；第四步在锯片回到起 以选择１ ５００的编码器，按照以上要求，本文选择欧姆龙公式 始位置后执行，操作是把本模块的顺序状态转移到第一步， 的Ｅ６Ｃ２．ＣＷＺ６Ｃ，该编码器为ＮＰＮ集电极开路输出，最高响 并改变本步状态，以结束外部程序对本步的调用。 应频率为１００ ｋＨｚ，分辨率最高可以达到２ ０００ ｄｐｉ，可以满足 系统的要求。 ２．２．２其他１０设备 三通电磁阀，该电磁阀常与单作用气动执行机构配套使用， 分拣流程分５步执行。第一步是判断切断相对误差和分 拣误差标准；第二步是分拣汽缸启动，到达终点位置时，计 算误差调整值；第三步在分拣推板回到原位时执行，操作是 本文使用电磁阀作为执行元件，选用费斯托公司的二位 压紧汽缸复位、停止滑台电动机并转移到下一步；第四步在 压板回到原位时，操作只有滑台反向移动；第五步在滑台回 同时从布线方便、价格便宜等方面考虑，控制系统采用２４ Ｖ 到起始位置后，停止滑台移动，把本模块的顺序状态转移到 汽缸自带磁性开关对汽缸磁环位置进行检测，实现压紧汽 第一步。缸的控制。另外，对于滑台位置的检测和切刀的上１Ｆ位置检 ４ 结语 测，选用电感式接近开关和光电开关。 ３ 切断机定长切断控制系统的软件设计 本文首先简要阐述了国内切断机的发展状况和相比于 国外先进技术的不足。为了适应在汽车制造中挤出机的定 系统软件设计包含封装ＳＦＢ４７的作业功能、使用循环中 长切断包装要求，本文在切断机结构和工作过程的基础上 ２ ＤＰ控制器 断测速、切断流程、分拣流程、组合切断分拣程序并设计中 对本系统进行了设计。在硬件上，选用ＣＰＵ３１３．断程序和启动按钮及初始化模块。 ＳＦＢ４７是ＣＰＵ集成地告诉技术功能模块，其参数很多， 定值，再增加ＦＣ２命名为计数器清零。 为核心控制器，ＰＳ３０７ ＩＯＡ电源模块、Ｅ６Ｃ２一ＣＷＺ６Ｃ编码 器模块、ＦＥＳＴＯ￣位三通电磁阀、电感式接近开关和光电 封装ＳＦＢ４７的作业功能、使用循环中断测速、切断流程、分 本系统增加一个ＦＣ１，定义一个输入参数ＶＡＬＵＥ作为输入预 开关器件。软件上，通过ＳＴＥＰ７ ５．２编程，软件对系统进行 对于使用循环中的中断测速，该模块将在循环终端ＯＢ 拣流程、组合切断分拣程序并设计中断程序和启动按钮及 中调用，计算循环时间间隔中产生的计数值，以此作为挤出 初始化模块编程。 速度，同时增加循环中断组织块ＯＢ３５，调用调速模块ＦＢ１， 【参考文献】 ［１］罗萍，罗志勇＿西门子ｓ７—３００／４ｏ０ＰＬｃ工程实例详解［Ｍ】．北京：人民邮电出版社，２０１２． ［２］王东切断机的发展趋势［Ｊ］．商情，２０１４（１８）：２６９． ［３】睿博数据研究中心．２０１０．２０１５年中国切断机市场发展现状分析及行业前景预测报告［Ｒ］．北京：睿博数据研究中心，２０１０ 【４Ｊ刘志辉，肖似蹼，李梦奇基于ＣＡＤ的棒料自动切断机的设计［Ｊ］．液压与气动，２０１３（３）：７０—７２． Ｆｉｘｅｄ ｌｅｎｇｔｈ ｃｕｔｔｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｃｕｔ—ｏｆｆ ｍａｃｈｉｎｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＩＥＭＥＮＳ ＰＬＣ ＣｈｅｎＬａｎ （Ｓｕｚｈｏｕ Ｈｉｇｈｅｒ Ｏｃｃｕｐａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｃｈｏｏｌ，Ｓｕｚｈｏｕ ２１５０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｃｕｔ－ｏｆｆ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｓ ａ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈ ｅｎｊｏｙｓ ｗｉｄｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｆｅｌｄｓ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ，ｔｕｎｎｅｌ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｉｎ ｔｈｅ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅ ｆｏｒ ｃｕｔ－ｏｆｆ ｍａｃｈｉｎｅ ｃａｎ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｆｉｘｅｄ ｌｅｎｇｔｈ ｃｕｔｔｉｎｇ，ｕｌｔｒａ ｐｏｏｒ ｓｏｒｔｉｎｇ，ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎｓ ａ ｓｅｔ ｏｆ ｆｉｘｅｄ ｌｅｎｇｔｈ ｃｕｔｔｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｃｕｔ—ｏｆｆ ｍａｃｈｉｎｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＩＥＭＥＮＳ ＰＬＣ．Ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｉｎ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ＣＰＵ３１３—２ ＤＰ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｗｉｔｈ ＰＳ３０７ １０Ａ ｐｏｗｅｒ ｍｏｄｕｌｅ，Ｅ６Ｃ２一ＣＷＺ６Ｃ ｅｎｃｏｄｅｒ ｍｏｄｕｌｅ，ＦＥＳＴＯ ｔｗｏ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｔｈｒｅｅ ｗａｙ ｓｏｌｅｎｏｉｄ ｖａｌｖｅ，ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｔｙｐｅ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｓｗｉｔｃｈ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｗｉｔｃｈ ｄｅｖｉｃｅ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｅｓ ＳＴＥＰ７ ５．２ ｅｎｃｏｄｅｒ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｔｏ ｐａｃｋａｇｅ ＳＦＢ４７’Ｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆｊｏｂ ｔｏ ｕｓｅ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｅｒｓ ｏｆ ｃｙｃｌｉｃ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ，ｃｕｔｔｉｎｇ ｐｒｏｇｒｅｓｓ，ｓｏｒｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｃｕｔｔｉｎｇ ａｎｄ ｓｏｒｔｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎｓ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ｐｒｏｇｒａｍ，ｓｔａｒｔ ｂｕｔｔｏｎ ａｎｄ ｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｔｏ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｉｘｅｄ ｆｌｅｎｇｔｈ ｃｕｔｔｉｎｇ ｏｆｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｃｕｔ—ｏｆｆ ｍａｃｈｉｎｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｕｔ－，ｏｆｆｍａｃｈｉｎｅ；ＣＰＵ３１３・－２ ＤＰ；ＳＴＥＰ７ ５．２ 】４６—
