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一． 設(shè)備簡(jiǎn)介
上海鍋爐廠有一臺(tái)80年代末出廠的日本AMADA公司的程控四米剪板機(jī)，型號(hào)H-4013，最大剪板寬度4米，最大剪板厚度12mm(1/2英寸)。由于該設(shè)備電氣系統(tǒng)嚴(yán)重老化，故障率高，維修困難，系統(tǒng)備件價(jià)格昂貴并且不易購(gòu)買，機(jī)械部分導(dǎo)軌磨損嚴(yán)重，機(jī)床已不能保證產(chǎn)品質(zhì)量，滿足不了生產(chǎn)的需求。我公司考察后給出了機(jī)械大修和電氣改造的方案，經(jīng)過嚴(yán)格的論證后，根據(jù)用戶的習(xí)慣和特殊要求以及生產(chǎn)加工工藝，我們精心設(shè)計(jì)了包括由S7300-CPU313C-2DP，SIEMENS TP177A 5.7”寸觸摸屏，MMX440變頻器以及編碼器等組成的控制系統(tǒng)，經(jīng)改造完后，該設(shè)備已經(jīng)投產(chǎn)兩年多，運(yùn)行正常，為該企業(yè)創(chuàng)造了重大效益。下面將以此項(xiàng)目來說明西門子系列產(chǎn)品的應(yīng)用。
二． 加工界面設(shè)計(jì)組成
為了直觀和方便的操作該設(shè)備，采用西門子的TP177A觸摸屏，操作者通過觸摸屏可以完成剪板長(zhǎng)度的設(shè)置，送料機(jī)和出料機(jī)速度的調(diào)整，以及剪板時(shí)間和高度調(diào)整等，顯示當(dāng)前時(shí)間，剪板數(shù)量和當(dāng)前剪板的長(zhǎng)度。
下面圖片是從該設(shè)備諸多操作畫面中截取的比較重要的三個(gè)畫面。
（1） 圖一，剪板機(jī)起始畫面；
（2） 圖二，剪板機(jī)的主加工界面；
（3） 圖三，剪板機(jī)的工件計(jì)數(shù)畫面。
圖一，剪板機(jī)起始畫面
圖（1）
圖二，剪板機(jī)的主加工界面
圖（2）
圖三，剪板機(jī)的工件計(jì)數(shù)畫面
圖（3）
三、 電氣硬件組態(tài)
通過STEP7軟件，我們可以很方便把我們所需的硬件組織在一起，通過S7-300-313C-2DP組態(tài)出OPI總線，總線下有四個(gè)西門子的MMX440變頻器和TP177A觸摸屏設(shè)備。通訊設(shè)置的地址必須和硬件撥碼地址一致，選擇MMX440變頻器通訊協(xié)議以及控制字和狀態(tài)字起始地址等。由于該項(xiàng)目使用編碼器計(jì)數(shù)，所以還要配置計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方式，中斷及起始地址等。如圖（4）所示。
圖（4）
四、總線控制的優(yōu)點(diǎn)
由于所使用的設(shè)備全部是SIEMENS產(chǎn)品，在通訊上不存在兼容問題采用總線控制來實(shí)現(xiàn)，連接速度控制在1.5Mbaud/S就可以滿足需要，總線優(yōu)點(diǎn)就是省去了復(fù)雜的控制線路，簡(jiǎn)化布線。
五、 通訊設(shè)置注意事項(xiàng)
對(duì)于總線通訊，首先應(yīng)保證MPI/OPI電纜和總線連接器連接的正確性，這是前提條件，總線連接正確與否，可以通過如下方法檢測(cè)。
（1） 通過萬用表測(cè)量通訊電纜的阻值，在做好連接電纜頭后，不插入設(shè)備，直接測(cè)量MPI電纜里的紅線和綠線之間的電阻，阻值應(yīng)在116～120Ω左右；
（2） 保證通訊電纜連接正確，硬件組態(tài)正確后就可以插入設(shè)備的MPI通訊口，通電，此時(shí)通訊應(yīng)該正常。
六、 控制重點(diǎn)，難點(diǎn)
根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，剪板精度控制在0.1mm左右，剪板機(jī)后靠山移動(dòng)的精確定位是至關(guān)重要的，通過后靠山移動(dòng)電機(jī)的傳動(dòng)鏈上安裝的編碼器來檢測(cè)后靠山位置，實(shí)現(xiàn)我們要求的定位精度。后靠山移動(dòng)電機(jī)是通過MMX440控制，并在其傳動(dòng)鏈末端安裝編碼器檢測(cè)后靠山的位置，通過PLC計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)后靠山移動(dòng)精確定位。
下面介紹一下剪板機(jī)的加工工藝數(shù)據(jù)，最大剪板厚度13mm，最大剪板寬度4米，可精確控制的剪板長(zhǎng)度在10mm~1200mm之間，大于1200mm的長(zhǎng)度需要手動(dòng)控制。
編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)越大，精度越高，反之越小，精度越低，選擇編碼器的原則是在PLC能識(shí)別的頻率內(nèi)，越大越好，由于我們項(xiàng)目中的PLC-S7300-313C能識(shí)別的最高頻率是30KHz，這里我選擇了每轉(zhuǎn)100個(gè)脈沖的編碼器。
假設(shè)后靠山目前所停的位置存于變量MD168中，即起始位置，該變量需要斷電記憶型的，調(diào)試時(shí)應(yīng)做處理，設(shè)定長(zhǎng)度存于變量MD172中，設(shè)定長(zhǎng)度MD172減去起始位置MD168等于后靠山需要移動(dòng)的行程，該變量存于MD176中，即余程。
1. MD176=MD172-MD168
2. MD176>0變頻器控制電機(jī)正轉(zhuǎn)；
3. MD176<0變頻器控制電機(jī)反轉(zhuǎn)；
4. MD176=±10變頻器控制電機(jī)停止，實(shí)現(xiàn)定位精度達(dá)到0.1mm目的。
根據(jù)上述思路，編制控制程序，為達(dá)到精確定位目的，實(shí)現(xiàn)精確定位對(duì)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度同樣需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?/span>
比如：MD176>0時(shí)，變頻器控制電機(jī)正轉(zhuǎn)；
A-B表示余程
A-C為余程的80%，電機(jī)快速運(yùn)行到C點(diǎn)，到達(dá)C點(diǎn)減速到中速，設(shè)定C-D為余程的15%，當(dāng)?shù)竭_(dá)D點(diǎn)后減速到慢速，設(shè)定D-B為余程的5%則由慢速定位完成。上述的快速、中速、慢速根據(jù)具體情況調(diào)試而定，目的就是又快又準(zhǔn)完成定位，為了達(dá)到準(zhǔn)確定位，還可以加入前饋，即人為加入一點(diǎn)偏置量來克服慣性停車帶來的誤差。根據(jù)機(jī)械特性，正向和反向定位數(shù)據(jù)可能不一樣，根據(jù)實(shí)際情況來調(diào)整數(shù)據(jù)，如驅(qū)動(dòng)斜坡、停車等參數(shù)的調(diào)整。
七、 PLC程序?qū)崿F(xiàn)
下面的兩段梯形圖是該項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用程序的一部分。
圖（1）MD176>0變頻器控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，其中通過中間變量M45.0控制電機(jī)快速，M45.1控制電機(jī)減速到中速，M45.2控制電機(jī)減速到慢速。
圖（1）
圖（2）MD176<0變頻器控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，其中通過中間變量M45.3控制電機(jī)快速，M45.4控制電機(jī)減速到中速，M45.5控制電機(jī)減速到慢速。
圖（2）
八、 結(jié)束語
必須充分了解剪板生產(chǎn)工藝背景，來進(jìn)行系統(tǒng)選型以及構(gòu)架，以硬件配置和軟件編程為要點(diǎn)，建立好編程模型，列出重點(diǎn)。改造后的設(shè)備無論在性能、功能、可靠性、可維修性都得到了極大的提升。
