西门子6ES7232-0HD22-0XA0接线图形 本文介绍的机器是全自动高速穿梭式丝网印刷机,是针对汽车玻璃而打造的一款集连续自动上片、储片、jingque定位、穿梭传输、自动印刷、出料检测、快速烘干、储片、二次jingque定位、二次套印、高效烘干、自动下片为一体的高精度、高效率的新型玻璃印刷机。适合于大批量、高效、多色套印的家私、家电、产业等规则玻璃。特别适合轿车前后档、三角窗、侧窗和平板玻璃的大批量生产。整机采用触摸屏人机界面，操作机器设备；多色印刷系统，采用独立多次jingque定位。传输采用jingque伺服系统控制，穿梭传动实现快捷传输。选择配置自动上片系统，自动储片系统，自动下片系统，UV或IR干燥系统。工艺介绍1. 手动预定位定位气缸上升，人工完成放片，左右定位启动，完成预定位，上升气缸左右定位气缸复位，启动输送至于储片机。2. 储片机 玻璃进入储片机，不需储片时，此机作为输送段，储片启动时有两个感应器(大玻璃与小玻璃)大玻璃时，小玻璃感应器不工作，大玻璃感应器不工作。储片架每次上升距离为40mm，玻璃输送时储片架不能上升，下降。输送台有玻璃片储片架不能下降，储片架下降完成启动输送至精定位。3. jingque预定位 玻璃片进入精定位，感应器感应到玻璃，输送停止。定位托架上升（气缸驱动）此二项动作进行，托架上升机头下降完成，伺服电机启动。开始精定位，精定位完成，穿梭输送上升（气缸驱动）上升完成，启动真空泵，完成吸附玻璃，伺服电机复位，定位托架下降，精定位机头上升，穿梭输送启动送至印刷机。4. 印刷主机 玻璃进入印刷机，穿梭输送停止，真空吸附关闭，穿梭架下降重新复位到预定位，台板吸风启动，印刷机头下降，刮刀气缸下降，印刷启动，离网启动，离网距离可自行设定，印刷完成，防滴墨气缸启动，离网复位，机头上升，刮刀上升，回油刀气缸下降启动回油，印刷完成的吸风停止，穿梭架上升，真空泵启动，穿梭架输送开始送至出料擦墨。5. 擦洗网版 擦洗网版时，松开锁紧气缸，抽出网版，推入网版时感应开关感应到网版，启动锁紧气缸完成网框定位。6. 出料擦墨 玻璃进入出料擦墨机，不需擦墨时此机作为传送带，擦墨启动时，机头锁紧气缸松开，机头输送启动，卷纸启动，输送卷纸完成，吸风启动，（气缸）机头下降，刮刀气缸下降，下降完毕，启动印刷完成擦墨，吸风停止，机头上升，机头输送启动。输送完成，机头锁紧气缸启动，完成机头复位。7. 灯箱检测机 玻璃进入灯箱检测机，不需要检测时此机作为输送段，需检测时，斜转架上的气缸升起，斜转架启动，当转动至30°时，检测灯箱开启，转动灯箱，检测玻璃时不影响玻璃输送，检测完成，灯箱启动复位，斜转架下降，斜转架下降时输送台上不能有玻璃片。二、控制系统构成 整个机器多达7处需要jingque的定位控制，有两个轴（印刷轴和离网轴）需要作凸轮盘同步控制，根据印刷的玻璃大小，凸轮盘要求很方便的通过人机界面改变凸轮形状。SIMATIC CPU315T-2 DP集成逻辑控制和运动控制功能，它做运动控制多可以控制8个轴、16个凸轮盘，有两个通讯口，其中一个是Profibus DP（DRIVE）口，速度可达12M bits/sec，通讯是采用ISOCHRONE MODE（等时同步）模式。ISOCHRONE MODE是PROFIBUS DP 通讯的新技术，它可以使PROFIBUS DP 的总线周期保持恒定，从而可以大大tigao通讯的稳定性, tigao传动控制系统的稳定性和精度。IM174和ET200均连在此口下，以满足运动控制工艺的要求。一个通讯口是标准的MPI/DP口，速度可达12M bits/sec。用于连接到上位机PC、HMI和其他标准的DP 从站。用户可以通过该通讯口，连接标准的ET200进行S7-300 PLC功能的扩展。 在以往我们都会选择FM353或者FM354做定位，而做凸轮盘就要使用FM357-2,这种方案成本较高且编程很繁杂，使用、调试的工作难度也很大。如果选用SIMATIC T-CPU通过IM174模块控制第三方伺服，只需要一个CPU315T-2 DP 和2块IM174就够了，还有一个通道可以用来作测量摖墨纸输送长度。这个方案及满足力系统所需要的运动控制功能，又大大的降低了成本并且大大的简化了编程和调试工作，缩短了系统开发周期。硬件配置如下：控制系统结构框图如下图所示：三、控制系统完成的功能 本系统的一个技术难点就是机器在印刷不同规格的玻璃时，印数轴的工作行程要求可以是随意调整的，例如：印刷轴的大工作行程时0～1800mm，离网的大工作行程是0～40mm，他的同步关系如下图黑色线所示，但在印刷小玻璃时，为了tigao效率，可能需要将印刷工作行程改为300～1500mm，离网同步的关系改成下图红色线所示， 可见该系统需要一个可以在HMI就可以改变形状的凸轮盘，在SIMATIC T-CPU凸轮盘清除和生成功能正好可以非常容易地解决这个技术难题。四、项目的实施与运行 该系统从设计到调试，一共花了一个多月的时间，实现了客户要求的所有功能，整机印刷速度达到12片／分钟五、应用体会1. 之前我使用过西门子的SIMOTION D425运动控制器，这次选用的西门子SIMATIC T-CPU运动控制器。这两个控制器的运动控制功能都是一样的，因为它们都是采用西门子SIMOTION Kernel 软件内核，但在使用上却有很大的区别。2. SIMOTION采用专门的编程语言MCC、SCL、等，需要很长一段时间去适应和学习。SIMATIC T-CPU 是一个标准的S7-300 CPU，简单地通过集成在STEP7 环境下的工艺软件包（S7 Technology）来配置和编程，是工程师所熟悉的S7-300 PLC的编程语言环境，例如：梯形图LAD, STL，FBD，S7-SCL，CFC，SFC，S7-GRAPH。工程师初次应用时，不用经过技术培训，上手使用就非常迅捷。3. SIMATIC T-CPU可以很方便的同上位机通讯，跟以往用S7-300 PLC一样，非常轻松就可以把位于SIMOTION Kernel 内核的各个伺服轴上来。当逻辑控制需要轴的数据时，可以直接从轴的数据块DB中找到，非常方便。在SIMATIC T-CPU中轴的配置和SIMOTION是一样的，运动控制的程序编写只是简单的调用相应的功能就可以实现。4. 因为SIMATIC T-CPU是一个标准的S7-300 PLC逻辑控制器，在拥有了运动控制功能的依然保留了强大的PLC逻辑控制功能，SIMATIC NET通讯功能，非常容易实现。而采用SIMOTION D作为控制器时，编写逻辑控制程序时非常复杂难以实现。例如，做一个定时功能，在PLC中仅仅调用一个指令就可以实现了。在SIMOTION中做一个定时功能，需要调用一个复杂的功能块。当想用SIMOTION来编写一些标准块时，更是难以实现。5. 当定位要求不是很jingque、动态响应很迅捷的时候，使用SIMATIC T-CPU通过控制变频器，就可以完成定位功能。这样，更是大大降低了OEM厂家的设备开发成本。 一、 引 言 随着当今科学技术的迅猛发展, 特别是控制技术，工业IT技术，数据库技术，网络技术等普及应用，对现代化企业的工业过程控制要求越来越高,全自动计量配料控制系统在各行业的应用已屡见不鲜，它是成品生产的首要环节，特别是有连续供料要求的行业，其配比的过程控制直接影响了成品的质量，它是企业取得佳经济效益的先决条件。行业各自不同的工艺特点对配料控制要求也不同，但其高可靠性，先进性，开放性，免维护性，可扩展性是各行业所追求的一致目标。而西门子SIMATIC工业自动化产品正是符合当今这一潮流的代表。 二、 项目简介 在配煤炼焦生产工艺过程中，需要将各种不同的精煤如：肥煤、气煤、瘦煤、焦煤、贫煤等以适当比例配合成混合煤称之为自动配煤过程，它是整个焦化生产的一个重要环节，对生产高质量的焦炭、合理利用煤炭资源及生产成本控制具有重大意义。山西太钢焦化有限公司（太钢合资经营企业─惠晋焦业）7.63米焦炉有着“中国炉”之称，乃至亚洲大焦炉，它属于先进环保的捣固焦炉，该工程由德国伍德公司提供焦炉技术,负责初步设计，终形成年产全焦115万吨的生产能力，可确保太钢300万吨/年 不锈钢生产所需优质铁水对焦炭低硫高强度的要求，实现大型、高效、环保、节能的清洁生产目标，是太钢实施全力打造全球具竞争力的不锈钢企业战略步骤之一。为使焦炉煤料的配比更加准确及系统可靠，实现自动配煤装置智能化、数字化、网络化，向企业级实时数据库和管理数据库提供准确的数据来源，为此在反复比较了当今市场流行的自动化方案优劣基础上，后选择西门子SIMATIC自动化产品解决方案，由上海大和衡器有限公司进行系统设计集成。 焦化厂外景照 三、 系统工艺要求 1. 工艺概述 每个储煤槽中的单种煤通过圆盘给料机均匀地落到定量给料机皮带上，称量和速度信号分别进入到控制系统，经过乘积运算处理计算出实际给料量，将实际给料量与设定的给料量不断进行比较输出两路PID控制信号，分别对圆盘给料机和定量给料皮带机进行双变频调速控制，使之jingque地以恒定的期望给料速率出料，保持每台CFW给料liuliang的恒定，以确保所设定总配比的要求。自动配煤装置实现24套圆盘给料机、定量给料机的顺序起停、报警以及模拟量的输入、输出，实现系统全自动、半自动及手动的控制，完成不同原煤料混匀给料、煤比计算及配煤liuliang控制并实现配料系统与带式输送机的起停连锁。圆盘及定量给料皮带机原理如图1所示： 2.计量控制原理 CFW定量给料机主要分为四大单元：称重单元、皮带测速单元、积算控制单元、驱动单元,其中称重单元，皮带测速单元，驱动单元作为给料机的部件安装在机械本体上。 称重单元主要由计量托辊和两个应变式荷重传感器组成。称重传感器安装在高精度的平台上，其测量出输送带上物料的单位长度重量；皮带测速单元采用高精度脉冲编码器安装在从动滚筒的轴端，通过滚筒转动产生脉冲信号，以上重量信号（毫伏级）及脉冲信号分别传送至积算控制系统。 其积算称重原理如下所示：Q：输送量 (重量范围 0～t1) (kg)q：瞬时输送量 (kg/min)W：物料的单位长度重量 (kg/m) (载荷密度)V：皮带速率 (m/min)设输送带的运行长度为[l]，输送带的速度为[v]，输送带运行时间为[t],其关系为l=vt在输送带运行了t1时间后，输送带的运行长度为l1=vt1，那么，输送liuliang可用下列方程式表示：给料机的输送量为A，B，C三点所包围的面积。如下图所示。W = f (l) : 在任选的单位运行长度 [l] 上的载荷密度Wdl : 在微小运行距离(dl)上的输送量 上述表明：要计算获得输送量，需通过称量传感器检测到煤流的单位长度的瞬时重量信号，速度传感器检测到速度脉冲信号。通过控制仪表将重量信号与速信号进行乘积运算，从而求得输送量，并通过输送量积算求得累积量。 3.工艺设备主要参数物料粒度： 0～80mm物料散密度： 800kg/m3物料水分： 10～12％物料温度： 常温给料方式： 圆盘给料皮带驱动电机： 3.7KW 3φAC380V圆盘驱动电机： 15KW 3φAC380V轴端编码器: 600P/R DC12V～24V 给料机输送带宽度： 800mm输送机能力范围： 10～100t/h输送机速度： 0.1m/s～1m/s输送机倾斜角度： 0℃输送机头、尾滚筒中心距： 3m～3.5m配料秤系统精度： 优于0.5% 四、 控制系统构成 1．系统总貌 整个自动配煤装置为生产现场无人化管理，所有的操作和监视均在中央控制室中进行，系统采用分布式计算机监控管理方式，主要由两套西门子S7-300PLC、两套WINCC V6.0监控软件及工控机、48套SIMOVERT MASTERDRIVES 6SE70工程型变频器、24台CFC-200回路调节控制器、3套OSM等控制单元构成一个基于TCP/IP 100M光纤工业以太环网的SCADA系统。其中各关键装置如：PLC、变频器、调节控制器、分布式I/O之间数据传输采用Profibus-DP协议通讯方式，以确保高实时性和高动态响应要求，Profibus通讯速率高可达12Mbit/S, 8个节点网络系统的总线循环时间快可至0.2ms，在全球制造业自动化和流程工业自动化的总安装站点数已突破1千万，比任何其它现场总线标准高出许多，它的节点设备数量占有率目前稳具全球，它是全球范围内目前唯一能够以标准方式应用于所有领域并贯穿整个过程链的现场总线。这种系统架构充分利用发挥了西门子SIMATIC自动化产品的资源，具有高可靠性，强抗干扰能力和灵活的可扩充性，可独立完成对设备的数据采集，精度控制，监控联锁。上位机WINCC V6.0组态软件作为HMI，通过操作画面对实时数据进行监控，报警，实现生产工艺过程参数的实时曲线、历史趋势显示、报警记录、配方管理、产量统计、各类数据归档和安全连锁保护，通过VBA编程实现Excel报表输出、打印及预览等功能。系统需要监测重量、速度、位置、缺料、堵料、皮带打滑、电机启停、电流、转距和转速等一千多个模拟量I/O和数字量I/O控制点,具有48个PID闭环控制回路和2套远程监控系统操作站。整套系统通过光纤交换机进入Ethernet与焦业公司的其它焦化工艺段及厂级管理网进行衔接，达到管控一体化水平。自动配煤装置系统结构如图2所示： 2．系统配置 本系统24台配煤秤分为两个工艺段各为12台，每个工艺段控制单元由1个S7-315-2DP CPU主站（含1个本地扩展主站）及2个ET200M从站、12个CFC-200及6SE70变频器配带CBP2从站所组成，两个工艺段控制单元经光纤工业以太网进行互连，两台带有WinCC V6.0的工控机组成配煤系统操作员站，其中一台兼有工程师站功能。 （1）硬件配置组成（2套控制柜） 控制系统主要采用西门子SIMATIC系列产品，其硬件主要配置如下： 工控机：ADVANTECH IPC-610、P4/2.8GHz/80Gb/512Mb/CP1613网卡/19’LCD 2套。 电源：SITOP电源 24VDC/10A 2个；PS307 24VDC/5A电源模块 6套； UPS 3KVA在线式 2套。 PLC： CPU 315-2DP 2套； SM 321 DI模板 18块； SM 322 DO模板 8块； SM 331 AI模板 4块； CP343-1 以太网模板 2块； CP342-5 DP模板 2块； ET200M IM 153-1分布式接口模板 4块。 （2）驱动配置组成（8套变频柜） 变频器采用西门子SIMOVERT MASTERDRIVES矢量控制系列产品，其产品配置如下： 变频器：SIEMENS 6SE70234EC61 15KW 24台（控制圆盘驱动）； SIEMENS 6SE70210EA61 4KW 24台（控制皮带驱动）。 Profibus-DP通讯板：CBP2 48块。 变频操作面板：OP1S 2块。 SITOP电源：380V AC/24VDC/10A 8个。 驱动装置：SEW-EURODRIVE 轴装式电机/减速机一体化装置 48套。 （3）网络及软件配置 OSM光纤交换机： TP22 6GK1105-2AE00 2套；TP62 6GK1105-2AB10 1套。 软件: STEP7 V5.3 1套； WINCC V6.0+SP3 RT 64K 2套； RC 64K 1套； SOFTNET-S7 V6.2 2套。 （4）称重部件配置 计量称重检测部件主要采用Yamato系列产品 称重传感器：UB2-100kg 48个。 测速单元：LE-627 24套。 回路调节控制单元：CFC-200C 24套。 自动标定驱动单元：ORIENTAL-MOTOR 2RK6GN 24套。 3．网络通讯 为了满足在设备层、控制层及信息层的不同要求，西门子具有多种通信网络及解决方案供我们选择，主要有Industrial Ethernet、PROFINET、OPEN IE、Profibus、AS-I、EIB、MPI、PtP、MODBUS和3964R等通信方式。 根据本系统的网络通讯要求和特点，在设备层与控制层之间我们选用了Profibus-DP通讯方式，其优点是适合实时性要求高、多个从站设备位置分散、快速周期性数据交换等场合，每套SIMATIC S7-315-2DP CPU所集成的DP口作为分布式I/O ET200M（2套）和CFC-200回路调节控制器（12套）的DP1主站，另一路由扩展CP342-5模块作为DP2主站，连接SIMOVERT MASTERDRIVES矢量变频器 SIEMENS 6SE70+CBP2（24套从站），以上两路Profibus-DP网络确保了配煤系统的综合精度、快速数据交换、同步响应、可靠性、故障诊断和维护等方面的总体性能要求。 控制层与信息层采用TCP/IP工业以太网通讯，CP343-1以太网模板使S7-300 PLC成为工业以太网的一个节点并通过Siemens OSM TP62光纤交换机建立起PC站对控制层的访问通道，操作站/工程师站配置Siemens CP1613网卡通过专用双绞线与OSM连接，3台OSM交换机通过光纤连接构成一个100M环形的主网，工业以太网适用于大规模数据的交换和远距离传输,是目前实现自动化系统与计算机系统间通讯的理想选择。 OSM具有如下特点：•通讯可靠，网络出错后可迅速重构（
