西門子S7-200 SMART在棧板焊接機上的應用

時間：2019-12-21

S7-200 SMART在棧板焊接機上的應用

塑料制品在國民生產及日常生活中應用較為廣泛，大到飛機汽車，小到鍋瓦瓢盆，在社會發(fā)展中扮演著較其重要的角色。塑料機械是生產塑料制品的主要設備，根據國家統(tǒng)計局的數據顯示，2012年塑機工業(yè)總產值達462億元，市場潛力巨大。

棧板是集裝卸、堆碼、搬運和運輸商品的水平平臺，而棧板機是一種典型的塑料焊接機械，用于將不同的棧板焊接在一起，以滿足不同運輸場合的需求。

蘇州凱爾博公司設計生產的系列塑料焊接設備已廣泛應用于汽車零配件行業(yè)、電子電器、醫(yī)療器械、航空航天、**、環(huán)保、玩具、食品加工等行業(yè)，客戶遍布全國，部分產品**歐美，中東及東南亞國家。

工藝要求：

棧板機通過電加熱的方式將棧板焊接起來，本項目根據客戶的需求，采用西門子S7-200 SMART PLC控制液壓，伺服，變頻器，編碼器，溫度控制模塊，能實現18段溫度的單獨控制，集中到觸摸屏里面，分兩頁顯示，并在報警畫面里面做溫度報警提示。如果其中有一段溫度沒有達到設定溫度，或者**設定溫度，系統(tǒng)將提示故障。

根據客戶的具體需求，如使用液壓站驅動上模具、用編碼器進行液壓的位置控制，能方便設定各種參數、顯示上模具的當前位置等，在選型時采用西門子SMART解決方案作為主要的控制、驅動主體。

在熱?；瑒由喜捎米冾l器加編碼器的方式，來控制電機的加減速位置以及焊接位置；在滑動焊接工位上采用伺服來實現精確定位；在溫度控制方面，采用的是第三方的溫度模塊與S7-200 SMART PLC進行Modbus通信。

同時將溫度設定組態(tài)到顯示屏中，做溫度報警，顯示的溫度包括設定溫度（用戶設定期望的溫度），顯示溫度（顯示當前溫度），偏置溫度（允許溫度偏差，客戶大多要求溫度控制在±5度之內），當顯示溫度**或者**偏置溫度時，立刻顯示報警并停止焊接動作。該功能既方便客戶調試，又能保證焊接質量。

棧板焊接機主要規(guī)格：

外形尺寸 5500*4200*2500mm 焊接尺寸 800*1500mm

凈重 5噸設備總功率 100kw

生產能力 50塊/1h 熱模行程 1900mm

供電電壓 380V, 50Hz 送料行程 1750mm

工藝流程

棧板焊接共11個步驟：加熱至設定溫度----上料-----按下啟動按鈕，自動送料到模腔----合模----上下夾具夾住產品，分模----熱模前進-----上下合模，棧板開始熔化并開始計時----熔接時間到，上下模具分開，熱模退回-------上下模具再合模，并計時開始固化--------固化時間到，上夾具松開后上模分開----工位移動繼續(xù)焊接下塊棧板（注：在焊接的時候另外一個工位就可以上料）.

硬件配置

該設備的I/O測點為22DI，16DO，同時需要兩路單向高速計數器來接收上模和滑板編碼器的信號，一般選用40點的PLC即可滿足要求。另外，考慮到電控柜空間狹小，這就要求PLC的體積十分緊湊?？蛻魧Τ杀究刂埔筝^高，不能接受高成本的**編程電纜。針對以上要求，選用S7-200 SMART作為主控制器。

在以往的設備上，溫度顯示沒有做到屏里面，也沒有報警提示，而且需要在機器上開18個溫控器的孔，連接導線多，效率低?，F在采用S7-200 SMART PLC與3個第三方溫度模塊通過Modbus通信，既節(jié)省了空間，也提高了設備的檔次，同時增加了溫度報警功能（第三方的溫度模塊每臺集成8通道，外接K型熱電偶，快速固態(tài)繼電器）。

該焊接機配備的HMI，采用SMART LINE觸摸屏，64K色真彩顯示。SMART LINE還集成了以太網接口，可與S7-200 SMART通過普通網線直接連接，比串口通訊速度有大幅提升。

主要硬件配置表

序號型號描述訂貨號數量

1 CPU ST40 晶體管輸出，24V供電，24輸入/16輸出，4路單向60KHz高速計數 6ES7 288-1ST40-0AA0 1

2 SB CM01 通信信號板，RS232/RS485 6ES7 288-5CM01-0AA0 1

3 Smart 700 IE SMART LINE觸摸屏，7寸。64K色真彩顯示，集成以太網接口 6AV6 648-0BC11-3AX0 1

軟件開發(fā)

棧板焊接機有兩種工作模式。手動模式，在HMI里面設計有點動按鈕，每一個動作都可以單獨點動，方便模具調試。自動模式：通過人工上料以后按下啟動按鈕，整個棧板自動完成焊接，并有焊接周期，產量計數功能。實現方式如下：

PLC程序設計

液壓站控制：通過PLC的I/O點控制液壓的動作，如液壓控制并做電機過載報警。

高速計數器：本系統(tǒng)中使用了HSC0與HSC1兩個高速計數器：HSC0用于讀取加熱板前進的位置，通過讀取的位置設定熱

板減速的位置，當位置到達時在低速的情況下停止，這樣提高了設備使用的壽命，防止撞擊。HSC1用于讀取上模板下降的位置，通過讀取的位置，確定上模合模，焊接，固化的位置。

伺服控制：本設備涉及到對1臺伺服電機的控制。由于棧板焊接設備對速度和位置都有很嚴格的控制要求，所以采用**位置控制模式。棧板分兩個工位輪流焊接，棧板通過伺服被送到焊接位置，因為上模的位置是定死的，所以當行走的位置不準時會使產品出現上下錯位。參數分為左焊接位置，右焊接位置。通過走**位置讓產品走到相應的焊接位置（左工位，右工位），伺服控制部分程序如下：

控制變頻器：采用USS協(xié)議通信，在通信使用時需要對M420變頻器進行以下參數修改：P3=3；P700=5；P1000=5；P2010=7。

與溫度模塊的通信：采用Modbus-RTU通信，用PLC本體 RS485通信接口的3、8腳與溫度模塊的485通信接口相連接。在設置MBUS-CTRL時Baud=19200，Parity=2，溫度模塊先用出廠默認的通信協(xié)議通信連接后，點擊“通訊設定”修改參數，傳輸頻率=19200，位元長度=8位元，通訊格式=RTU, 以控制溫度在±2度以內。溫度模塊設置界面及Modbus-RTU如下：

HMI畫面組態(tài)

HMI設計畫面如下：開機畫面1頁，手動畫面1頁，自動畫面1頁，參數畫面2頁，報警畫面1頁，溫度畫面2頁，I/O顯示畫面2頁，總共10頁畫面，使用了182個變量。

參數設置畫面：**行參數主要用于設定焊接所需的時間參數。*二行主要用于設定上模在焊接過程中行走的位置。*三行主要用來設定滑板（加熱板）的速度，還有換模（送產品）的速度。其它的主要是滑板（加熱板）運行的位置，換模（產品）運行的焊接位置。

溫度畫面：主要用來滑板（加熱）的溫度參數，有12個溫度檢測點，既有設定的溫度也有顯示的溫度。偏置溫度是用來設定溫度的可接受誤差范圍，在誤差范圍內認為溫度可以用于焊接。

手動畫面：按對應的按鈕相應有自己的動作，如“上模升”按下則上模上升，按下“加熱關”則加熱打開。按鈕上的文字代表當前相應功能與動作的狀態(tài)?？娠@示設備的當前工作模式、設備目前是什么狀態(tài)到哪個位置。如上模升時“上模升”按鈕就會變成紅色。

應用體會

S7-200 SMART作為西門子新一代的小型PLC，集成了以太網接口，與SMART LINE觸摸屏通訊速度快，畫面響應及時。新型棧板焊接機的開發(fā)中，使用了S7-200 SMART的高速計數、運動控制、USS以及Modbus-RTU通訊功能，這些功能均可在Micro/WIN SMART中通過向導快速實現，簡單易用。

S7-200 SMART通訊接口豐富，除本體集成的以太網接口和RS485串口外，還可擴展通訊信號板，單個CPU模塊即能滿足一般用戶對于連接觸摸屏、變頻器以及第三方設備的需求，特別適合棧板機的應用。

詞條
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