燃机电厂重油处理自动控制系统介绍

1、热胶贴标机SIMOTION D伺服控制系统介绍引言目前热胶贴标机生产线的生产速度非常快，普通贴标机的贴标速度已达到20000瓶/小时，因此高速贴标机在食品包装行业中得到广泛应用。该包装机作为独立设备安装于生产线上，提供专用输送带将生产线上准备好的产品传输到贴标机上，贴标机自动完成切标、上胶、贴标等工作并通过输送带传送到下一个工序。图1二、西门子SIMOTION介绍在运动控制领域，一般的电机驱动器提供了丰富的运动控制功能，但逻辑控制和复杂运算功能却相当弱，而一般的PLC提供了全面的逻辑控制功能，但又很难具备运动控制的全部功能。传统的应用方式是将PLC和伺服控制器配合使用，但存在高速数据传输、数据

2、同步和精确控制等方面的问题。西门子公司提出新一代的运动控制平台SIMOTION。SIMOTION是为运动控制起主导作用的机器而设计的，本身集成了逻辑控制与运动控制，可以独立完成以往PLC加电机调速器的所有功能，主要应用于那些控制要求复杂，控制速度快，要求精确运动的领域中。1SIMOTION是一种简单，灵活的控制系统，本身集成了运动控制、逻辑控制与工艺控制。具有如下的优点：逻辑控制和运动控制相结合，取消了影响响应时间的独立接口节省了为这些中间接口进行编程以及诊断的投入整个机器的编程以及诊断不仅规范，而且象PLC一样开放透明2SIMOTION系统具有三个组成部分：工程开发系统工程开发系统可以实现由

3、一个开发环境解决所有的运动控制、逻辑及工艺控制问题，并且它还能够提供所有必要的工具，从编程到参数设定，从测试到故障诊断。实时软件模块这些模块提供了众多的运动控制以及工艺控制功能。针对某一特定的机器所需要的功能，灵活地选择相关地模块。硬件平台SIMOTION DSIMOTION D的功能集成在新的SINAMICS S120多轴驱动系统的控制模板上，使之成为一个紧凑的拥有控制器及驱动器的系统。将运动控制与驱动器集成在一起，使系统具有极快的响应速度。SIMOTION D具有若干种规格，均是取决于其性能的要求。 三、系统要求鉴于包装行业设备自动化程度高，产品产量大的特点，对高速纸包机提出了如下的控制要

4、求：运行速度快由于贴标生产线的速度高，要求贴标机的速度也必须达到与之配套的水平。目前成熟的热胶贴标机可以达到标准产量20000瓶/小时，最大产量40000瓶 /小时。可靠性高鉴于生产线的连续高速生产的特殊情况，生产线上任何一个环节出现故障都会直接导致全线的故障停机，从而给用户带来巨大的经济损失，故要求设备可靠性非常高。要求配套的热胶贴标机在出厂前必须经过严格的测试，以每批次连续生产2000箱，连续生产10个批次不出现任何故障为出厂验收合格标准。切标控制精确当瓶由传送带进入标盘，需经检测确定何时切标，标纸定位要准确，从一开始找零结束后，每张标纸的误差只能在2mm以内，否则就会影响到以后的切标的精

5、度，导致废品的产生。这样，在切标过程中，如何补偿就是重点，每当检测到有误差产生时都需要进行补偿。自动化程度高切标机在工作时，从进瓶开始到出瓶结束，所有工作全部自动完成，完全不需要人工干预。运动控制系统配置1为保证整机的运行速度采，高速贴标机上采用西门子1FK7高精度同步伺服电机，变频器带动的切刀鼓转速为333转/分， 伺服电机跟随响应要快，机械结构设计成切刀鼓转一圈伺服电机带动的送标鼓送一张标长，齿轮比为4：1，即伺服电机的最大转速为1332转/分。对于上述信号直接接入到SIMOTION D445中，SIMOTION D445输入信号的响应时间为0.1ms，完全满足上述要求。2SIMOTION

6、采用一体化的连接电缆和集成化的安装方式，保证系统的高可靠性。SIMOTION的电机电缆和编码器电缆全部采用高IP等级的专用连接头，用户在使用过程中直接将电缆接头插到相应的接头上拧紧相应的螺丝即可。SIMOTION采用一体化的集成连接方式，控制器D435和驱动器SINAMACS之间采用DRIVE-CLIQ高速通讯方式，通讯速率可达到100M，响应速度快，集成化好，对于用户来说简单方便，故障率低。功率单元与电机驱动器之间的连接采用内置铜牌和DRIVE-CLIQ连接，简单方便故障率低。3系统配置整机采用一台1FK7伺服电机，为送标电机。采用TP270作为系统的人机操作界面。采用SIMOTION D4

7、45作为主控制器。采用SIMOTION S120作为电机驱动单元。 图2123456781TP270操作界面 2Profibus现场总线，速率可达到12M3CPU315-2DP 4SIMOTION D435运动控制器5伺服电机电源线 6编码器反馈线7伺服电机，1FK7系列8主轴编码器控制原理对于贴标机从开始进瓶到贴标结束出瓶，所有的动作全部由机器自动完成，完全不需要人工干预，自动化程度非常高。在整个控制过程中难点主要存在于切标、补偿两个控制方面，SIMOTION对于此控制提供了专用的功能，使得原先非常复杂的控制变得简单方便。找零控制：在贴标机上电开机前，需要有找零动作，用来确定伺服电机和主轴编

8、码器的零点。程序说明：伺服电机找零前，需要和主轴一起动作，保证标纸不会被卷走，而找零是通过色标检测到标纸上的黑斑得到信号将位置清零，清零后电机还要走一段设定好的距离，以保证切标时标纸的位置，并且主轴找零结束后不能停止，必须在伺服电机停止后才能停止。图3 图4 伺服电机找零图5 主轴编码器找零切标控制：123456879图6 机械结构图11#标盘 22#标盘3伺服电机 4切刀鼓5真空鼓 615个标头的主转盘7进瓶输送带 8出瓶输送带9贴标位置切标控制的要求如图6所示，标盘有2个，作切换用。整个控制过程为：标纸从标盘经导向辊传送到伺服电机上，由伺服电机带动向切刀鼓送标，切好的标纸传送到真空鼓，在真

9、空鼓上上胶并准备贴标。在机械上设定：当瓶从进瓶输送带进入15个标头的主转盘开始，主转盘每个标头前进一个标头的距离，则切刀鼓转动一圈，真空鼓转动两圈。伺服电机走一个标长的距离，切刀鼓要正好转一圈，这样切刀鼓上就会切下一张标纸，标纸被真空鼓吸走、上胶，瓶此时会正好到贴标位置，完成一个瓶子的贴标。针对上述控制要求，采用SIMOTION提供的标准多轴CAM曲线同步功能伺服电机与切刀鼓进行精确位置同步控制具体的控制方式如下：定切刀鼓为主轴电机，其位置作为CAM曲线的X轴；伺服电机的运行位置做Y轴做CAM曲线。由于伺服电机走一个标长的距离，切刀鼓要正好转一圈，整个生产过程实际上时不断的重复此过程。例如切2

10、50mL瓶子的标纸，即标纸长度为215mm，换算成角度为247.5177。则主轴转360，伺服电机转247.5177。具体的控制曲线如图3，图7图7 CAM曲线（单位度）上述曲线制定完毕后，伺服电机按运行曲线和主轴做严格的位置同步，保证切标的精确运行。程序说明：书写如下得MCC语句，当操作工人按下“开始同步按钮”开始执行CAM同步指令。当按下“解除同步按钮”执行解除同步指令。通过下列指令实现了伺服电机与主轴的同步。图 8在切标同步指令中做如下的设置，伺服电机feed作为从轴，切刀鼓外接编码器External_encoder做为主轴。主轴的运行方式选择绝对坐标，从轴的运行方式选择相对坐标运行，C

11、am运行过程选择循环执行。这样切标过程就按照事先设定的运行轨迹与主轴做位置同步运行。 图 9修正补偿：切标过程中会出现两个问题：当第一个瓶子或生产过程中出现空瓶，伺服电机与主轴必须取消同步控制，否则在下一个生产将出现位置错乱无法同步的情况，将导致产品浪费。由于标纸的质地问题，在伺服电机送标过程中，会出现弹性变化，即标纸被伺服电机拉长。这样就会导致送标长短不一。因此需要对伺服控制做如下的修正：在同步过程中，找零要准确，这是同步的基础，找零结束后要多走一张标纸，通过Measuring_input功能确定一个基准位置（标纸的黑斑位置）。在切每一张标纸时，都要通过Measuring_input功能检查

12、当前位置与基准位置的偏差，然后通过Superimpose功能进行补偿。当生产中出现空瓶或生产结束，都认为此时前一个瓶子为最后一个瓶子，要提前结束同步，然后通过位控功能高速完成最后一个瓶子对应标纸剩下的那段距离，这样就保证了切标的精确性。程序说明：找零结束后要多走一张标纸，通过Measuring_input功能确定一个基准位置（标纸的黑斑位置），然后通过Measuring_input测量标纸实际位置和理论位置的误差，再通过Superimpose进行补偿：图10 Measuring_input功能最后一个瓶子的控制过程如图11，当通过光电开关检测判断这是最后一个瓶子时，在伺服电机于主轴同步到150时，同步取消，同时伺服电机以一个较高的速度前进最后一张标纸剩下的距离：图11最后一个瓶子的控制过程图12 主轴位置为150时取消同步图13 伺服电机以一个较高的速度前进最后一张标纸剩下的距离图14 完成切标后，伺服电机位置偏移到零点上胶控制：上胶控制也是该机器的一大难点，在开始切标