西门子6ES7221-1BF22-0XA8参数介绍1 引言 上海某精密工业有限公司是电子生产设备制造商。该公司具有较高的综合开发能力和完善的体系，曾获得多级科研成果奖和发明专利。德佳精密产品各地及东南亚、中东地区，深受客户好评。主要产品有：SMT（表面安装印刷电路板）印刷机、自动送板机、自动收板机等电子行业主体设备。本文重点介绍的表面安装印刷电路板锡膏印刷机是其中的核心装备。 2 SMT印刷机自动化系统 在SMT工艺制造过程中，锡膏印刷工艺是非常关键的一环，它的品质将直接影响于是后段工序的品质，要保证整个SMT工艺的品质，首先必须保证印刷工艺品质。统计表明，PCB（印刷电路板）不能通过测试而须返工的60%原因是由于锡膏印刷质量差而造成的。因此锡膏印刷机在电子生产流水线上重要的一环。 2.1 自动化系统设计 电控系统基于台达PLC自动化系统集成。触摸屏人机界面在PLC驱动下实现全自动控制，具有操作简单、学习方便的特点。PCB传动与输送机构采用精密稳定的进口电机，多种运行模式选择设定简单。基于台达PLC自动化平台的SMT印刷机系统架构如图1所示。DVP-14SS11R是台达薄型輕巧的单元型PLC，提供簡易且基礎使用的順序控制功能。DOP-A57BSTD是台达5.7吋8灰阶触摸屏人机界面。VFD004M21A是台达M系列低噪音变频器，体积小价格低，适用于一般要求应用环境。 图1 SMT印刷机自动化系统架构2.2自动化印刷功能 （1）设备操作界面由触摸屏提供。分为全自动、半自动、手动选择3种运行模式，且在此3种模式下各有LCD、SMT子模式选择。在SMT模式下还有单向、双向模式选择，LCD模式下有停左、停右模式选择，且各自动作都是不同的，用户可以根据自己的需要灵活选择，触摸屏典型操作显示画面案例如图2所示。 2-1 2-2 图2 典型工艺画面（2）上电如在SMT模式下要求判断篮架中是否离板在上限以及刮刀是否在左右极限，如不在启动位置，按启动则会出现报警，提醒用户需手动调至启动所需要的位置。而在LCD模式下则不用判断刮刀是否在左右限，如不在左右限，则只需在人机上按启动或者停左、停右选择时就会自动根据你的选择，刮刀停在你选择的极限，如图3所示。 图3 上电侦测画面（3）设备启动自动判断刮刀在左极限还是有极限，如在左极限则启动左极限程序，如在右极限则启动右极限的动作。 2.3 典型自动化工艺流程 （1）SMT模式下单向模式（初始停在左极限）：离板下降—下降到下限—定时—下左刮刀—定时—刮刀右行—刮刀右极限—定时—收左刮刀—定时—离板上升到上限。 （2）SMT模式下双向模式（初始停在左极限）：离板下降—下降到下限—定时—下左刮刀—定时—刮刀右行—刮刀右极限—定时—收左刮刀—定时—下右刮刀—定时—刮刀左行—刮刀左极限—定时—收右刮刀—定时—离板上升到上限。 （3）LCD模式下停左模式（初始停在左极限）：离板下降—下降到下限同时下左刮刀右行—到离板下限及刮刀右限—定时—刮刀左行—刮刀左限—定时—收左刮刀—定时—离板上升到上限。 在正常的生产过程中，自动运行和手动运行切换时，系统先全部停机然后再切换到相应的工作状态，以确保操作的安全性。在设备动作过程中要进行生产计数，产量到达以后自动停机，提醒用户更换板子。 2.4 PLCI/O接口设计 PLCI/O接口设计如表1所示。表1 PLC输入输出配置 3 设计概要 3.1 编程指导 在编写程序时首先要把工艺要了解得透彻，要了解到各种情况下，应该走得流程动作（根据你所需要的模式LCD、SMT 单向、双向、停左、停右、全自动、半自动、手动各种动作，否则就会在编写程序时会杂乱无章，致使误动作层出不穷。记住各种警报变量，要把警报变量烂熟于心，调试时好判断故障。 3.2 PLC输出触点保护 一般正常的情况下,为了保护PLC的输出触电,对于直流感性负载如:24V电磁阀,在电磁阀线圈的两端应该加反向续流二极管.因为在线圈通电失电的瞬间电流变化较大,由此产生的感应电动势在闭合回路中产生的感应电流需要通过反向续流二极管续流或者用中间继电器过渡,否则长时间运行,可能回将PLC的输出点烧毁. 3.3 重视接地设计 PLC接地点是为了在整个设备包括电气柜在可靠接地的情况下,降低各种干扰对PLC的影响.但在实际客户端,可靠接地很少引起用户的足够重视,导致整个设备接地形同虚设.在这种情况下,如果将PLC的地与设备接地端连接起来,反而有时会把设备和电柜中的电气干扰引入PLC,使PLC工作不正常,甚至会导致PLC出错即ERROR灯闪烁,PLC无法运行.解决办法:建议客户将设备可靠接地,如果现场不容易做到,可以将PLC的接地端去掉或将PLC的接地端与开关电源的24V负极连接. 4 结束语 该精密公司产品过去因为新产品开发过程中电控系统OEM售前技术支持和售后服务问题，影响到公司信誉。本案使用台达机电自动化平台全套产品为其成功地开发了印刷机、送板机、收板机。锡膏印刷机。采用台达机电产品在锡膏印刷机上的成功的应用，实现了全自动控制，较大地提高了印刷机的工作效率，方便了用户操作1 引言 液体灌装机广泛应用于食品，饮料，化工，医药等行业，是目前应用非常广泛的包装机械之一。现代社会对于灌装设备的安全要求越来越高，要求灌装出的食品、饮料、药品或其他化工产品整齐、美观且具有良好的包装质量，相应的灌装机运行稳定性，维护的方便性，灌装的精度、速度是衡量灌装机控制系统好坏的重要性能指标。 传统的继电器控制设备不仅体积大，耗电多、效率低且故障率高，已无法满足现代生产快速反应、jingque度高且连续稳定运行时间长的要求。可编程序控制器（简称PLC）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。具有通用性好，可靠性高，安装灵活，扩展方便，等一系列优点，基于PLC和变频器等机电产品的控制系统可以很好地满足当前现代生产的需求。 台达目前可为客户提供PLC控制器、人机界面、变频驱动器、伺服驱动器、数控系统等系列自动化产品，可以向客户提供完善可靠的机电一体化解决方案。本文介绍的系统实现灌装机的机械结构装置与PLC、变频调速、人机界面等现代自动控制技术手段的完整结合，形成机电一体化。 2工艺分析 以瓶装饮料为例，液体灌装机的工艺如下：用以装液体的瓶子通过拨瓶星轮由冲瓶机导出并传送至灌装机。进入灌装机的瓶子由瓶颈托板卡住瓶口保持，并通过升降机构在凸轮作用下实现上升与下降。灌装机采用重力灌装方式，瓶口上升顶开灌装阀开始灌装，当物料上升到堵住回气孔位置时结束灌装。灌装结束后瓶口下降离开灌装阀，瓶子通过过渡拨轮进入旋盖机。旋盖机上的止旋刀卡住瓶颈部位，保持瓶子直立并防止旋转。旋盖头在旋盖机上保持公转并自转，在凸轮作用下实现抓盖、套盖、旋盖、脱盖动作，完成整个封盖过程。落盖导轨上设有防止反盖通过及反盖取出机构，同时装有一组光电开关，当落盖导轨上无盖时会自动停止机器运转，可以有效的避免无盖瓶的出现。同时，落盖导轨上还设有旋盖机进瓶检测开关，与落盖导轨和拨盖盘连接处的锁盖气缸连锁控制瓶盖的排出，保证无瓶时停止喂盖，减少盖子的损耗。 基本流程为：冲瓶机导出瓶子--à灌装机-à上升-à重力灌装-à下降-à进入旋盖机封盖-à进入传输带。系统需设置检查点防止空送、漏盖、漏瓶或者上盖错误等。 3 设备结构介绍 此设备结构如下图，由电机驱动动高精度食品级的不锈钢齿轮泵，通过PLC控制变频器的速度来jingque控制灌装量的多少，主要用于饮料等液体的灌装。 图1 设备全图 图2 齿轮泵结构4、电气架构图及选型说明： 根据客户的设备小巧紧凑的特点，我们给客户配置了以下产品 1. PLC: DVP14SS11R2*1 2. 人机界面：TP04GAS2 或 DOPAS57BSTD 3. 变频器: VFD007EL21A 4. 其它电气配件 图3 电气架构图选型说明： 台达EL变频器体积小巧，功能强大，并内置EMI滤波器，十分适合用在食品及药机行业，EL内置面板，且所有型号变频器都具有RS485接口，通讯协议为的MODBUS ASCII/RTU，通讯接口为RJ11/RJ45，通过485通讯，可以节约客户成本，减少客户外部的接线，还可以实时了解变频器的状态（如输出电流，频率，故障代码）。本文中变频器的频率通过台达14SS11R2 PLC通讯给定，通讯协议为38400，7，E，1，ASCII码；运行停止考虑到安全问题，通过外部端子控制。 选用14SS的原因，首先客户是被其“小身材”吸引，从上图还以看出，客户的设备由于常常是一条大生产线上的一个工作站，因此整体设计得十分紧凑，14SS在设备中占用的空间十分小；其次，14SS还标配两个通讯口，一个RS232和人机界面通讯，另一个RS485口和台达EL变频器通讯，相得益彰，既充分利用了各产品的功能，成本是也没有增加。如果选用其它厂牌PLC，要不加装通讯卡，要不加DA模块，才可控制变频器的速度，无论从成本上，还是安装的尺寸上，都不经济。而全套台达产品，可以给客户提供更灵活的功能组合，更佳的性价比。 5、设备工作原理及程序说明 灌装模式分为手动和自动两种模式。 手动模式下，按一下启动键，变频器以设定的高速频率运行，同时PLC开始计数，当计数值达到低速爬行的值后，通讯控制变频器以低速运行，直到计数值到达设定的容量后，变频器停止，灌装完成，等待下一次启动信号，此模式主要用于试生产。 自动模式，和手动过程一样，只是当一次灌装结束后，不需再按启动按钮，而是等待设定好的时间后，再自己启动，适合和生产线配合使用。 人机界面根据终客户的要求可以配台达的TP04G文本，也可配台达的触摸屏产品。界面主要用于设置工作模式（手动/自动）和运行参数，主要是运行速度，爬行速度，速度切换点。界面的设计以方便人员操作为首要因素。以下以触摸屏介绍操作画面。 主画面： 直观显示当前的参数设置，并可随时调整，如工作模式，灌装量，速度，并且以柱状图显示液位当前的状态，对操作人员来说，醒目方便。主画面如图4所示： 图4 主画面低速爬行点设置画面： 对于不同容量的瓶子，低速爬行点是不同的。设置画面如图5所示： 图5 爬行速度及速度切换点设置特殊参数： 齿轮泵运行一段时间后，其密封性能会下降，导致灌装量有偏差，因此，在程序中，我们提供一个系数给客户微调，以消除此问题。特殊参数设置画面如图6所示。 图6 特殊参数设置画面自学习功能： 为了方便客户换产品时，不知道当前容器的容量时，我们在程序中加入的学习功能。首先，客户先进入人机界面的学习画面，然后一直按住启动键，电机就一直以一定速度运行，同时文本或触摸屏上显示当前实时的灌装量，当瓶子快灌满时，松开启动按钮，再按人机界面上的保存按键，灌装量就保存了下来。这种功能尤其适合为异型容器。 自学习功能设置画面如图6所示。 图7 自学习功能设置画面PLC程序： 由于客户要灌装的产品种类很多，如果换了产品要重新输入参数，对客户来说费时以费力，因此，我们在PLC程序中为客户做了20组配方。台达触摸屏本身也提供配方功能，而且功能十分强大，可以节约PLC的程序和空间。在此设备中，配方之所以做PLC中，是因为客户的界面有时会换文本，为了程序的统一，就全做在PLC中了。PLC做配方的功能实际是通过变址寻址功能实现的，并且做成了子程序。在此程序中，用了很多子程序，目的有2，一是可以使程序模块话，方便维护；二是，子程序只在需要时（如修改参数后）才被主程序调用，因此，可以使设备在正常工作中，PLC的扫描周期短，可提高灌装的精度。 其标准梯形图程序如图8所示： 图8 标准梯形图程序画面主菜单画面如图9所示： 图9 主菜单画面6 结束语 通过使用全套产品，使该设备电气架构简单，功能丰富，性价比也很高。从去年开始，该机已批量采用台达产品，性能稳定可靠，得到终客户的认可。并且由于设备厂的客户多在海外，得知台达提供全球联保的品质服务，这进一步加强了客户的信心与满意度。