6ES7214-2AS23-0XB8參數(shù)詳細(xì)

系統(tǒng)配置

根據(jù)以上的選型，組成了如下的控制結(jié)構(gòu)圖：

三、控制系統(tǒng)

按照下面的設(shè)備布置圖，簡要闡述系統(tǒng)的控制過程

　　1.此項目中的系統(tǒng)是一個以矯直傳動為基準(zhǔn)的速度隨動系統(tǒng)，要求放料，張力，預(yù)彎，收料裝置能夠隨時動態(tài)跟蹤矯直速度。由于放料料籃中的管材是散亂的，故在放料擺臂上設(shè)置一個DANCE電位器用來跟蹤管材所處位置，根據(jù)它反饋的信號，PLC對驅(qū)動速度進(jìn)行實時修正。由于放料是一個大慣量系統(tǒng)，在減速過程中，變頻器需通過外接制動電阻來及時地釋放能量，以滿足其快速的響應(yīng)能力。

　　2.矯直系統(tǒng)作為速度基準(zhǔn)，由PLC通過DP通訊輸出速度給定，總線速率設(shè)為1.5Mbps,使驅(qū)動有足夠高的快速響應(yīng)能力。其它部分系統(tǒng)的速度給定都由矯直的速度反饋經(jīng)過適當(dāng)?shù)谋壤拚蟮贸觥？紤]到感應(yīng)加熱部分輸出功率的響應(yīng)速度，矯直的斜坡時間設(shè)為60S，并在變頻器內(nèi)設(shè)置“S”曲線，使得設(shè)備的啟動和加減速更加平穩(wěn)。而其它裝置的斜坡時間則設(shè)得盡可能的短，以保證其足夠靈敏的跟隨性。

　　3.張力裝置用于對管材產(chǎn)生一定的張力，防止出現(xiàn)堆管及斷管，故其速度要大于矯直速度。設(shè)備在調(diào)試過程中經(jīng)常出現(xiàn)堆管現(xiàn)象，經(jīng)過仔細(xì)考慮，認(rèn)為是在啟動過程中，由于張力裝置的速度給定來源于矯直裝置的速度反饋，雖然通訊速率很高，斜坡加速時間設(shè)得很短，但仍存在滯后性，因此在程序中加以彌補。在啟動設(shè)備時，同步地將矯直速度給定傳送至張力裝置，待速度起來后再切換成速度跟隨，即一開始張力裝置的速度給定來源于矯直速度給定，速度起來后切換成矯直速度反饋，經(jīng)實踐驗證，效果很好，沒有再出現(xiàn)堆管現(xiàn)象。

　　4.為了適應(yīng)下一道工序的生產(chǎn)需要，用戶要求收料籃中的管材應(yīng)有序排放，故專門做了一個均勻布料的FC功能塊及觸摸屏設(shè)置界面。如下圖所示：

　　主要思路是先在料籃底部構(gòu)建一個BOX區(qū)域，然后在BOX區(qū)域的上面讓管材在更寬的區(qū)域里排放，最終使其形成一個三角形的形狀，在這種狀況下，會使下一道工序的生產(chǎn)更加順暢。下面來闡述一下實現(xiàn)的過程：

收料是一個速度跟隨系統(tǒng)，其線速度表達(dá)式為V=K×n÷I×D
K:修正系數(shù)
n:電動機轉(zhuǎn)速
I：減速比
D：管材所處位置的料籃直徑

　　由上式可推導(dǎo)出，在V、K、I都不變的情況下，D與n成反比關(guān)系，通過改變D即可改變n。均勻布料實現(xiàn)方法：按照管材所處料籃直徑D（D是料籃每轉(zhuǎn)一圈都發(fā)生變化的）計算出n作為電機給定速度，電機給定速度有規(guī)律的變化使管材的排放有序進(jìn)行。

BOX區(qū)域構(gòu)建:

　　收料處裝有一個接近開關(guān)，在機組運行過程中實時地檢測料籃轉(zhuǎn)動的圈數(shù)（N）。根據(jù)在觸摸屏中設(shè)置的“BOX管材排放外徑”（D1）和“間距”（D2），先從右至左排放，其實際直徑D=D1-D2×N，當(dāng)N=“BOX寬度”時，層數(shù)加1，N清零，并將D賦值給D’;然后開始從左至右排放，其實際直徑D=D’+ D2×N 。如此循環(huán)，直到累計層數(shù)=“BOX高度”，則此區(qū)域構(gòu)建完成。

三角形構(gòu)建：

　　BOX區(qū)域上方的排放方式同上，只是其寬度更廣（“上層管材排放內(nèi)徑”與“上層管材排放外徑”區(qū)間為其排放區(qū)域）;由于其底下是一個寬度比它小的矩形（并不是一個十分規(guī)則的矩形區(qū)），超出矩形寬度部分的管材會自然掉落在料籃的底部，在矩形寬度內(nèi)的部分會向上堆積，由此形成三角形狀“⊿”。

　　通過在HMI中設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，用戶可以自行調(diào)整BOX區(qū)域的大小，以及上層區(qū)域的寬度及排放的緊密度，由此地解決了用戶的需求。在觸摸屏中也設(shè)置了相應(yīng)的觀察項（圖中的白底部分），如當(dāng)前層數(shù)，當(dāng)前圈數(shù)，當(dāng)前收料直徑，便于針對具體管材排放情況對參數(shù)設(shè)置進(jìn)行修改。

　　5.為了保證退火時管材表面溫度的恒定，感應(yīng)加熱功率輸出的設(shè)定必須跟隨管材運動的實際線速度及管材規(guī)格，由于鋁管規(guī)格很多，在HMI中運用配方功能來實現(xiàn)，某一規(guī)格一旦調(diào)試好后下次用戶只需調(diào)用即可，非常方便,如下圖所示：

　　速度段內(nèi)的感應(yīng)加熱功率輸出通過斜率計算得出，非常地柔性化，使整個加熱輸出平穩(wěn)可靠。通過加熱修正可以對加熱功率輸出做補償，修正值則自動存放在當(dāng)前配方中，方便下次調(diào)用。

四、項目運行

　　系統(tǒng)自2008年6月投入使用，經(jīng)過連續(xù)不間斷的運轉(zhuǎn)，一直保持穩(wěn)定運行；同時由于操作簡便，適應(yīng)性強，深受用戶好評。在我們的出口機型中，采用了MASTERDRIVE變頻器替代MM440，運用帶速度反饋的矢量控制模式，能夠取得更高的速度精度，更好的低頻特性及更高的啟動轉(zhuǎn)矩，并運用DP/DP COUPLER來與用戶系統(tǒng)協(xié)作。與現(xiàn)在的方案相比，在檔次提升的同時成本也會顯著增加。

五、應(yīng)用體會

通過本項目的設(shè)計、調(diào)試，也有了一些心得體會：
1.退火溫度應(yīng)采用鋁業(yè)專用紅外測溫儀測量，由于管材在高速運動過程中不可避免地產(chǎn)生抖動，導(dǎo)致測量的溫度產(chǎn)生些許波動，通過在程序中增加采樣次數(shù)，使得溫度顯示更加平穩(wěn)。值得一提的是采樣程序是從S7-200的系統(tǒng)手冊里搬來的，非常實用。
2.觸摸屏組態(tài)軟件以前用的是Protool，現(xiàn)在改用Wincc Flexible 2005了,感覺確實象它的名字一樣，非常地柔性化而且功能也更加強大了。
2.1用Protool編寫的界面可以直接移植到WINCC FLEXIBLE項目中;
2.2采用Wincc Flexible組態(tài)時可以設(shè)置成與多臺PLC通訊;
2.3在功能組態(tài)時，可以把功能進(jìn)行 Copy ，直接復(fù)制到另一個執(zhí)行元件中，很是方便;
2.4應(yīng)對雙語環(huán)境，Wincc Flexible 可在組態(tài)環(huán)境中直接進(jìn)行多語言的對比翻譯輸入，這在與國外客戶協(xié)作的項目中非常實用，因為國外客戶要看他本國的語言，而國內(nèi)的操作工要看中文。
3. 項目中既有變頻器又有中頻電源，因此在抗干擾方面就顯得非常重要。對此SIMOREG DC master使用說明書中關(guān)于“驅(qū)動裝置EMC安裝指導(dǎo)”的描述非常值得深讀并借鑒。在此項目中我們也盡量按照其規(guī)則來實施，因而在整個調(diào)試過程中沒有遇到這方面的麻煩。

　　總之，通過本項目的成功開發(fā)與應(yīng)用，體現(xiàn)了西門子自動化產(chǎn)品的穩(wěn)定性，易用性，靈活性以及較高的性價比