V90PN 在碼垛伺服編組上的應用研究

雷豐順

（廣州達意隆包裝機械股份有限公司，廣東 廣州 510530）

傳統的碼垛機編組區多采用氣缸阻擋方式實現產品在編組區的排列，在遇到多種產品編組方式時，需要調整阻擋組件位置，氣缸組件越多，切換產品越不穩定，耗費時間也越多。針對如何高效穩定地實現切換產品生產，本文提出了一種高效快速的切換碼垛編組方式的控制方案，實現一鍵切換不同產品編組方式。

1 系統組成

本控制系統采用的PLC 為經濟型的CPU 1511-1 PN，S7-1500 運動控制功能支持旋轉軸、定位軸、同步軸和外部編碼器等工藝對象，可以輕松實現所需的定位控制。編組區采用SINAMICS V90PN 伺服驅動和伺服電機，該伺服系統可以和S7-1500 進行配合實現豐富的運動控制功能，并有以下優點：伺服性能優異、易于使用、成本低、運行可靠。采用Profinet 通訊，選用西門子報文111，通過FB284 編程實現V90PN 的EPOS 控制方式來實現定位控制功能。通過配方功能，實現一鍵切換產品。其中，V90 有個非常適用于這個工藝控制的功能，就是在運行模式1（相對定位）和運行模式3（連續恒速運行）之間可以實現無縫切換，從而非常容易實現工藝要求的產品間的間隔設計。三種模式關系如圖1 所示。

圖1

2 工藝流程

根據產品碼垛格式，在HMI 設置好編組參數，其中，編組區伺服參數畫面可以設置每包產品的伺服定位需要的距離參數，當產品往編組區行進擋住計數傳感器時，伺服按模式3（連續運行模式）恒定速度運行，同時，把相對定位距離參數傳給伺服，在產品離開傳感器時，無縫切換到伺服定位模式1（相對定位模式），運行完定位參數的距離（這個距離就是產品和產品之間的間隔）就停止，一直到下個產品進入重新觸發。當排編組滿后，伺服模式切換到模式5，（直接設為回零位置）。

3 編程控制

根據控制工藝，這里選用V90PN 的EPOS 控制方式，通過FB284 在PLC 進行編程控制。SINAMICS V-ASSISTANT 工具，用于調試和診斷帶有PROFINET 接口的SINAMICS V90 驅動（簡稱SINAMICSV90 PN）。可用于修改SINAMICS V90 PN的參數并監控其狀態。這里用V-ASSISTANT 對V90 PN 進行配置。通過數據線建立連接，然后，選擇目標驅動和電機型號，控制模式選擇EPOS 模式；設置Profinet，選擇報文111，配置網絡，設置PN 名稱，這個名稱需要跟PLC 硬件組態里的V90PN 的名稱一致，再設置IP 地址；再設置好電機減速比，軸模式為線性軸，回參考點模式為0。在測試電機界面可以點動伺服電機，測試正常，就可以用一鍵優化，實現電機參數的自動優化。編組伺服參數奇數層為A 層，偶數層為B 層，每層可以設置8 排，每排設置9 個產品的位置參數。發送給伺服的位置目標值，根據設置好的每一排每一箱的參數在產品擋住光電時自動更新。編組參數可以保存到配方，當切換產品時，選擇配方名，按下載按鈕，配方參數就會下載到PLC 的參數變量。這樣就能滿足不同產品只需一套參數變量，變量值由配方更新。這里通過全局庫調用功能塊FB284 SINA_POS，同時，便于多軸擴展，這里采用多重背景數據塊的方式編程，可以快速地添加一個新的伺服軸。以下是FB284 在FB 功能塊中的引腳編程。

#SINA_POS_Instance(ModePos:=#ModePos，

EnableAxis:=#iControl.EnableAxis，

CancelTraversing:=#iControl.CancelTransing，

IntermediateStop:=#iPause，

Positive:=1，

Negative:=0，

Jog1:=#iControl.Jog1，

Jog2:=#iControl.Jog2，

FlyRef:=0，

AckError:=#iReset，

ExecuteMode:=#iControl.ServoStart，

Position:=#iControl.Position，

Velocity:=#iControl.Velocity，

OverV:=#OverVelocity，

OverAcc:=100，

OverDec:=100，

ConfigEPos:=#iControl.ConfigEPos，

HWIDSTW:=#HwID，

HWIDZSW:=#HwID，

AxisEnabled=＞#oAxisEnabled，

AxisPosOk=＞#ioAxisPosOk，

AxisSpFixed=＞，

AxisRef=＞#ioAxisRef，

AxisWarn=＞#oAxisWarn，

AxisError=＞#oAxisError，

Lockout=＞#oLockOut，

ActVelocity=＞#oActVelocity，

ActPosition=＞#oActPosition，

ActMode=＞#oActMode，

EPosZSW1=＞#oEPosZSW1，

EPosZSW2=＞#oEPosZSW2，

ActWarn=＞#oActWarn，

ActFault=＞#oActFault，

Error=＞#oError，

Status=＞#oStatus，

DiagID=＞#oDiagID);

4 結語

SINAMICS V90 PN 是西門子推出的一款小型、高效便捷、低成本高性價比的伺服系統。本文從實用性出發，介紹了一種高效穩定，低成本高性價比的伺服控制方案。在本工藝控制中，通過使用FB284 功能塊的模式無縫切換功能，實現相對定位模式和連續恒速運行模式的不停頓切換，實現產品的高速精確定位，運行可靠，采用配方功能，實現不需要工具去調整機械位置，只需下載不同配方，就可以適應幾十種產品的快速轉換。