西门子6ES7214-2AD23-0XB8接线方法

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西门子6ES7214-2AD23-0XB8接线方法1. 引言清梳联是纺纱工艺的道工序，完成棉包的开松、除杂、混合、输送和梳理等任务，制成合格的棉条(称作“生条”)供精梳和并条工序。清梳联的除杂效率可达99%，是纺出品质优良的棉纱、化纤纱或混纺纱的基础。清梳联系统由一组开清棉机联合机(抓棉机、混棉机、除杂机等)和6～12台梳棉机组合而成，以抓棉喂入为尾端、棉条输出为始端对原棉进行循序加工。在加工过程中，首先必须实现各机组之间的联锁控制，保证后方机台对前方机台喂棉不脱节、不跑空，提高单机的运转效率，制出合格的棉条；其次各机组需要配备用于操作和运行状态显示的人机界面，以实现安全防范、故障报警和处理等联锁控制，保证生产的正确性和可靠性。因此，从系统控制角度看，需要将整个清梳联系统当作一个整体，即采用一个PLC对整个系统进行控制，而各单元机可通过现场总线以远程I/O的方式进行控制。2. 控制系统方案系统由一个主PLC(Premium)和若干个从PLC(Micro)加Magelis XBTG触摸屏组成，通过FIPIO现场总线实现远程I/O方式控制。主PLC带FIPIO通讯接口(联接各单元机)和以太网接口(联接工厂自动化系统)，所有控制程序均在主PLC上编写；从PLC仅执行对主PLC的I/O映像和人机界面功能，无控制程序。3. 控制系统简介Premium PLC是施耐德电气公司推出的先进的中型可编程控制器，采用模板式结构，具有高可靠性、大存储容量、以及强大的系统扩充能力，开关量I/O大容量可达2048点 (本系统大为1024点) ，模拟量I/O大容量可达256路(本系统大为80路)；中央处理器部分采用先进的多处理器技术，具有高效的数据处理能力和处理速度(每条布尔指令0.12s)；同时，集成了伺服控制、PID闭环控制、称重系统、“透明工厂”等先进控制技术，是面向未来的理想的自动化平台。本系统采用嵌装Ethernet 和FIPIO接口的TSXP572823M CPU。Premium PLC的FIPIO接口可连接多达127个从站，传输速率为1Mbps，采用屏蔽双绞线以菊花链方式与各从PLC相联；通过功能强大的PL7 Pro编程软件进行简单配置，即可实现Micro PLC (TSX3721/22 CPU模块加TSXFPP10 FIPIO扩展卡)中64个字(32个输入字和32个输出字，见下图)在Premium PLC内存中的I/O映像，这64个字的数据交换是周期性高速自动执行的，无需编写任何通讯程序。因此，主PLC对从PLC的远程I/O的控制可以当作对自身内存的读写操作，实现对清梳联系统的整体控制。Magelis XBT-G触摸屏是施耐德电气公司新推出的高可靠性人机界面产品，有多种屏幕尺寸(5.7”~12.1”)和色彩(黑白、彩色)，采用先进的100MHz RISC CPU技术，通过bbbbbbs环境下的VijeoDesigner VJD SPUL软件配置用户界面，可提供丰富的功能和大量数据的处理、以及与PLC的高速同步链接。本系统采用5.7”蓝屏触摸屏(XBT G2110)，通过Uni-bbbway总线与Micro PLC编程端口相联。Premium PLC的以太网接口集成了施耐德电气公司先进的内置WEB Server的“透明工厂”技术，通过与工厂自动化系统网络的连接，以浏览网站的方式方便地访问系统的数据，实现“管控一体化”；更可以通过英特网等公共网络的远程访问监控系统的运行状况，降低系统维护成本。1 引言七八十年代，是中国工业经济快速发展的初期。各行各业急待发展，基础设施建设如火如荼地进行着。厂房、设备、交通设施需求急剧增加，各种金属管的需求已远远不能满足，许多金属管的形状要求也不断复杂化，从而催生了弯管机系统设计和开发。由于国内技术水平的落后，许多弯管设备开发设计只停留在初级阶段，继电器式的电气控制系统生产出来的产品质量和产量都没有达到人们对各种金属管工艺的理想要求。90年代后，中国经济水平的飞速发展和不断提高，以及PC技术在工业中广泛应用，二维式的弯管机已无法满足复杂的工业需要。三维弯管机正是在这一背景下逐渐开发成型，而可编程控制器（PLC）在弯管机控制系统中发挥了重要的作用，给复杂要求的弯管系统提供了重要的技术保证。自动三维弯管机系统要求有三组脉冲信号输入，两组脉冲信号输出，强大的档案功能。永宏PLC正是由于其单个CPU可同时处理四组硬体高速计速器，同时输出四组脉冲，实用的FUN160档案功能，满足了三维弯管机控制系统的复杂要求，广泛引用于弯管机行业。2 系统的概述（1）系统结构自动三维弯管机控制系统主要由可编程控制器（PLC）、旋转编码器、步进电机、人机界面（HMI）和液压油泵组成。旋转编码器主要用于角度量测和长度控制，步进电机主要用于旋转角度控制和驱动小车实现长度控制，电磁阀配合液压油泵用于实现弯管动力。（2）系统功能A、分手动、半自动、全自动等多种操作方式，并可满足有芯棒和无芯棒，单角度和多角度，二维角和三维角选择等不同控制要求场合的特定需要。B、可存储上百种产品型号，每种型号可设定20个弯管角度参数和20个旋转角度参数，可满足多种复杂、多角度、不同空间的要求，并可对工作进度进行实时监控显示（3）系统I/O分配系统选用1台FBs-24MCT主机，1台FBs-8EA输入输出扩展模块和1台FBs-8EY输出扩展模块。其输入输出端子分配情况如下所示。输入信号：X0 弯管编码器A相 X1弯管编码器B相X2 小车编码器A相 X3 小车编码器B相X4 旋转编码器A相 X5 旋转编码器B相X6 原点信号 X7 退芯到感应信号X8 辅推前感应信号 X9 辅推后感应信号X10 进入托料感应区 X11 小车进入辅推干涉X12 脚踏信号 X13 退弯安全开关X14管料检测信号 X15-X17 系统预留输出信号：Y0 步进电机1A相 Y1步进电机1B相Y2 夹料动作 Y3步进电机2A相Y4 步进电机2B相 Y5留慢退芯Y6 电磁铁 Y7 进芯Y8 主夹退 Y9 副夹退Y10 退弯 Y11 夹料退Y12 退芯 Y13 辅推退Y14 慢弯管 Y15 溢流阀Y16 慢退芯 Y17 慢弯管Y18 主夹进 Y19 副夹进Y20 弯管动作 Y21 油泵3 系统的软硬件实现系统主要工作步骤有弯管主副夹夹紧、有芯进芯并计时、弯管、辅推弯管、慢弯进行、主副夹退夹、步进电机动作旋转、退弯动作、退芯完成等。其主要工作流程如图4所示。（1）档案系统管理设计根据不同用户的实际要求，需要产品多样性，弯管角度参数灵活可变的特点，三维弯管机系统在设计时要求PLC拥有强大档案处理功能。在系统设计中，采用了FUN160功能指令，如图5所示。当M1=OFF，M0由0→1时，自暂存器R0开始，将长度为暂存器R101的资料写入以档案寄存器F0开始的区块中（指标暂存器R100的资料为F0的第N个区块）；当M1=ON时，M0由0→1时，自资料寄存器F0开始的第N个区块（指标暂存器R100的资料为N）的暂存器资料存入以暂存器R0开始的资料暂存器区（该区长度为R101的资料）。（2）角度参数的设计系统的每一个零件多可设定20个弯管角度和20个空间旋转角度。由于每种零件的弯管角度不可能全部设定，当一种零件的弯管角度个数少于20个（即其它角度均为0），CPU将继续进行扫描，直至20角度全部执行完毕，这在很大程度上不仅浪费了CPU的扫描时间，也降低了系统工作效率。因此，在设计过程中，采用为0参数寻找方式，程序设计如图6所示，当20个参数暂存器中第N个为0时，M2=ON，此时R4的资料为第N个参数暂存器，并告知CPU执行到时结束执行弯管命令。（3）长度量测及空间角度系统的设计系统的长度量测及空间角度采用步进电机控制。步进电机驱动小车实现长度量测功能，并把脉冲数回馈给CPU处理。而以往的空间角度控制采用人工旋转，当编码器计数到时驱动电磁铁动作，但由于电磁铁动作时间上的延时，造成了弯管精度的不足。在改进的系统中采用步进电机代替人工旋转，旋转编码器检测并回馈信号，这不仅满足了系统控制精度的要求，也大大提高了生产效率和自动化程度。（4）震动干扰的处理在系统的工作过程中，由于电机震动及弯管时偶尔力过小或过大产生的一些干扰，造成了编码器在记数上的误差，降低了弯管的精度。因此在系统中加设了辅退和慢弯，减少了较大震动带来的误差因数。4 结束语自动弯管机自成功设计以来，经多多次修改完善，现已大量投入生产应用。该控制系统在各方面与以往的弯管系统相比有着很大的优势：零件参数选择可达上百种，弯管角度可增至20个之多，加工的产品从实心的钢条到空心的金属管，从家俱工艺品到工业化工车船设备用金属管等；弯管长度和角度旋转控制实现自动化，在精度上有很大的提高，误差允许值控制在+0.2℃范围内，一个人就可实现操作，大大节约了人力成本，也大大提高的产量；操作系统方便，人-机对话简单易懂，通过简单的培训即可实现安全操作；完善的报警系统及合理的程序设计，给系统维护和调试人员带来了很大的方便，减少了大量的调试时间。通过一年多的运行验证表明，该系统技术已达到国内先进水平，并应用于交通运输、石油化工和生产生活中，收到了良好的经济效益和社会效益，是值得广泛推广和使用的设备。1．硬件设计 　　　由PLC、中文触摸屏、传感器、伺服系统及传感器等组成整个控制系统，保证了设备的正常稳定运转。 PLC：数字输人量为64条，数字输出量为48点。 触摸屏：选择中文触摸屏作为人机界面。在触摸屏上设计了手动操作、记录清除、功能设置等功能菜单，并有设备切割速度、转动角度、合格品、废品数以及设备运行情况等显示。贝加莱智能化面板Power Panel使得操作相当方便。 传感器：根据不同情况设备中采用了5种传感器:(a) 电感式接近传感器，检测物件运动或接触状态;(b) 磁开关，用于检测气缸的动作情况;(c)压力开关，检测整机压缩空气压力;(d)微动开关，检测薄膜是否被拉断;(e)安全开关，检测设备门是否闭上c 值旋转编码器：在设备工作过程中应jingque测定转台和凸轮的运行位置，使具有断电保护功能;我们选择了值编码器和对应的编码板。通过对编码板的设置，可以很方便地读出角度值。 送料电机：该设备分为左右两个上料工位，每个工位都由一个直流电机进给电容条，通过编码器角度来控制启停，送料的推力通过调整直流电机驱动器来实现。 伺服电机：转位和锯的电机均采用了伺服电机，转位电机为中惯量750 W,锯电机为小惯量1 000 W，均设置为速度控制方式。 其它电气部件：在本设备中，还设计了电清洁仪，LCR测试仪，安全防护锁，开关电源和变压器等重要部件。 2．软件设计 　　　根据设备的工艺流程，控制程序通过检测设备的工作状态，依照凸轮工作时序，进行逻辑运算，输出控制指令，完成电机运行、各执行元件的控制。本设备由于采用凸轮机构，各动作的执行严格依照凸轮逻辑时序进行，保证了系统的稳定性、jingque性。 　　　贝加莱提供的集成自动化环境使跨平台创建软件成为可能，这样不但极大程度上提高了软件的重要性，而且降低了机器整个声明周期内的开发成本。 　　　本系统使整个切割机设备具有高效率、高精度等特点，还具有完善的安全保护措施，运行安全可靠。系统概述　　插片工序是晶振等电子元器件封装过程中的重要工序，用旋转吸嘴拾取散装的石英晶片,通过视觉处理系统,进行位置和角度自动补正后，将石英晶片按照指定的方向整齐放置到统一的镀膜盘中供下一道工序使用。传统的插片机使用旋转式电机做驱动主轴及单个吸取的方式，限制插片速度，高速度0.67个/秒。而步进科技推出的新型设计方案中通过对主轴及吸取方式进行的创造性改造，使用直线伺服电机作为主轴，采取独特的4头循环吸取方式，大大提高了速度及精度，设计速度达到1.25个/秒，取放料精度达到mm。同时系统采用基于CANOPEN总线的多轴控制系统，实现了单台PLC对10个轴的控制，高效的通讯速度不仅实现电机的同步，同时降低系统的安装及维护复杂性。传动原理　　插片机主要包括工序有：　　1）  识别散料：移动摄像头及散装料盘，通过视觉系统查找散盘上散料位置，根据识别位置移动吸嘴；　　2）  取料：四吸头顺序吸取散料，延主轴运动到放料位置；　　3）  调整位置及方向：主轴传动过程中再次进行单个散料位置识别；　　4）  料盘进给：镀膜盘延轴移动到物料吸放位置；　　5）  放置到料盘：根据单个位置的的识别，进行角度调节到统一方向后放入镀膜盘。图1　插片机传动原理图方案原理图图2　插片机电气方案原理图　　如图所示，在十轴的插片机伺服控制系统中，主控制器采用的是Beckhoff PLC BX 9000,BX9000以太网口连接高速数字图像检测仪（Keyence CV2100）、CANOPEN通讯口连接10台不同型号的KINCO智能型伺服驱动器，完成闭环控制。Kinco ECOVARIO高性能伺服驱动器用来控制主轴的直线伺服电机，以实现快速、高加速、高定位精度的运动要求,一台KINCO ED200 伺服驱动器和八台ED 100驱动器则分别控制散料盘移动电机、镀膜盘移动电机、相机移动电机、四路吸头旋转电机、进/出镀膜盘升降电机，完成散装料盘的进给、摄像头移动、吸头旋转定位及镀膜料盘的进给升降动作。系统还配有eView 5.7” 彩色TFT触摸屏(MT5300T)，通过以太网口与BX9000进行通讯，实现对设备控制的操作和运行数据的监控。系统通过CANopen现场总线以1Mbps速率进行通讯，很好满足了实时性的要求。配置表 控制器：Beckhoff PLC完成逻辑控制、位置闭环、以太网及CANopen通讯，系统稳定可靠，编程简单。　　BX 9000系列PLC是Beckhoff公司推出的具有多通讯方式和强大处理能力的中型PLC。通过Beckhoff PLC CANopen端口连接ECVORARIO 及ED系列驱动器组成的CANopen现场总线，实现了多轴控制高速通讯系统。BX 9000以太网口连接Keyence CV2100高速数字图像检测仪和MT5300大大提高了系统位置控制环的通讯和显示速度。主轴移动电机：速度快和高加/减速度Kinco SLME-025-244-000直线电机。　　Kinco SLME-025直线电机不同于传统旋转式伺服电机，由于直线电机使用时无需使用连轴器，电机具有速度快（在规定的行程内，可产生大的加减速）、效率高的特点。在本系统中设定速度为1.5m/s时，加速度可达到107m/s2，加/减速过程电机不抖动,定位达到5um精度。现场总线通讯：速率高达1M的CANopen总线　　CANopen是基于CAN BUS的高层协议，CAN总线具备抗干扰性强、高速、实时的优点， CANopen通过PDO、SDO、NMT等通讯对象，方便了总线的管理和应用。Kinco的ECVORARIO 及ED系列驱动器均内置了CANopen通讯功能。CANopen大支持127个从站节点，本系统因而实现了一个PLC对多个伺服电机的控制要求，本系统中独创的4个吸头的设计构想也基于CANopen总线支持多节点的特点。整个系统中共涉及到10轴电机的控制，每个电机均通过驱动器直接连接到CANopen总线上和PLC相连，系统设计的复杂性大大降低，同时也减小了系统后期的维护成本。　　传统设计中对各个电机控制基本采取脉冲方向控制的模式，普通PLC支持脉冲数在两到三路以内，涉及到三路以上多轴系统的时候只能采取增加脉冲模块或通过RS232/485串连多个PLC进行控制。采用多个PLC控制的方法增加了系统设计的复杂性，PLC之间通讯速度也影响了系统的响应速度。另一方面脉冲控制易受干扰，在设备周围存在大的干扰源如大功率变频器时系统通讯会受影响产生丢步等现象。结语　　高性能直线伺服电机，省去了机械传动部分，电机运行加/减速有了较大的提高。采用CANopen总线系统进行多轴控制，不仅提高增强设备生产能力，同时增加系统配置灵活性。系统达到了高性能、维护方便、成本经济的特点。随着新型插片机性能的不断提高，直线电机和CANopen现场总线的设计方法在电子元件封装行业中应用将更加广泛和深入。