实现电子凸轮的功能在包装机上的应用VIP免费

PLC实现电子凸轮的功能在包装机上的应用赵伟博福-益普生(天津)制药有限公司摘要:本文探讨了在不使用专用的电子凸轮模块的条件下,利用PLC和编码器通过Profibus-DP总线配合实现电子凸轮功能的方法和原理,并具体分析了这种方法在包装机上的应用。关键词：凸轮控制，编码器，Profibus,PLCApplicationofelectricalcamcontrolfunctionperformedbyPLCinpackagingmachineAbstract:ThisarticlediscussesthemethodsandprincipletobeusedforelectricalcamcontrolfunctionbyutilizingthePLCandencoderthroughProfibus-DP,andthenanalysethedetailedapplicationofthismethodinSIGRGS1/KG8typepackagingmachine.Keyword:camcontrolencoderProfibus-DPPLC.凸轮传动是机械传动的重要方式之一。但是机械凸轮控制器在设计完成后,其从动件的运动轨迹即被确定,若要改变运动规律必须重新设计安装凸轮。此外，机械凸轮的数量也受到机器尺寸及复杂程度的限制。如果要求在进行多工位机械传动的同时，还要在相应的位置驱动执行元件产生动作并进行监控，比如我们要求机器在高速运转过程中，每当它转过某一角度时，既要使相应的机械结构要按预定的运动规律产生动作，同时还要驱动若干气缸动作，而且在从这一角度开始的某个区间内还要检测某个光电开关的信号是否存在，这样的功能单靠机械凸轮来实现将非常困难甚至根本无法实现。而电子凸轮与机械凸轮配合，则可以轻松完成以上功能，其中机械结构的运动规律由机械凸轮实现，其他功能则由电子凸轮完成。所谓电子凸轮是指通过位置编码器获得当前驱动轴的角度或位移,然后与凸轮程序中的凸轮轨迹起始点或时间的设定值进行实时比较,从而确定凸轮轨迹的状态并产生对应的输出信号。目前许多公司都生产有专用的电子凸轮控制器作为PLC的一种可灵活配置的智能模块，如西门子的WF707模块可作为S5和S7系列PLC的智能模块，它可独立于PLC的CPU工作，扫描周期为57.6us(32cams)或115.2us(64cams),每个凸轮控制器可配置32或64个凸轮程序，可直接输出16个凸轮轨迹状态。若要增加凸轮轨迹输出，可通过PLC编程实现。模块的运行需要三种输入数据，分别是实际值、机器参数和凸轮程序。实际值由安装在机器主轴上的编码器提供。机器参数和凸轮程序由PLC传送到模块。此外，模块还需要专用的软件包进行初始化。电子凸轮控制器可在高速运动过程中进行高精度的位置控制，无论是控制精度还是配置的灵活性，都是机械凸轮无法比拟的。但是，电子凸轮控制器作为一种智能模块，它的价格较为昂贵不但增加了硬件投资，而且如果模板发生故障，还会产生高昂的维修费用并影响生产。其实根据电子凸轮的原理，我们完全可以在PLC中用程序来实现同样的功能，而不必采用专用的模块。但这样做需要一个前提，那就是PLC必须能和编码器进行通讯。这时因为专用的电子凸轮模块上都直接配置了编码器接口，而一般PLC的CPU上没有编码器接口。但是PLC的CPU上一般都集成有现场总线接口，如Profibus-DP接口，而许多编码器产品都支持Profibus-DP协议，因此采用现场总线实现PLC和编码器的通讯是一种可行的方案。下文探讨的就是这种方案的在包装机械上的具体应用。电子凸轮主要有两种类型，一种是轨迹-轨迹式凸轮（path–pathcam）,它需要在凸轮程序中为每个凸轮设置一个轨迹起点和轨迹终点。当实际位置（角度或位移）达到轨迹起点时，凸轮被置位；当实际位置到达终点时，凸轮被复位。另一种是轨迹-时间式凸轮（path-timecam）,它是在凸轮程序中为每个凸轮设置一个轨迹起点和持续时间。当实际位置达到轨迹起点时，凸轮被置位，然后经过预设的时间后，凸轮被复位。本文将主要应用第一种凸轮。SIGRG8/KG1包装机在功能上分为两部分,分别是小袋成型、装料及传送部分(以下简称RG)与小盒成型、装盒及传输部分(以下简称KG)。这两部分通过机械传动来配合动作。整机由一台SIEMENS主轴电机驱动，装料系统由8台SIEMENS伺服电机驱动喂料螺杆同时对8个小袋装料。在RG和KG的主传动轴上各安装了一只编码器，通过ProfibusDP网络与S7-400CPU进行数据通讯，将RG和KG主传动轴的当前角度值传送给CPU，在CPU内通过程序来实现电子凸轮的功能。操作...