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西门子SIMATIC T-CPU在玻璃印刷机械中的应用

未知 2019-07-16 10:53

  本文介绍的机器是全自动高速穿梭式丝网印刷机,是针对汽车玻璃而专业打造的一款集连续自动上片、储片、精确定位、穿梭传输、自动印刷、出料检测、快速烘干、储片、二次精确定位、二次套印、高效烘干、自动下片为一体的高精度、高效率的新型玻璃印刷机。适合于大批量、高效、多色套印的家私、家电、产业等规则玻璃。特别适合轿车前后档、三角窗、侧窗和专业平板玻璃的大批量生产。

  图1为全自动高速穿梭式丝网印刷机外形图。

  图1全自动高速穿梭式丝网印刷机机器特点主要是:

  整机采用触摸屏人机界面,操作机器设备;

  多色印刷系统,采用独立多次精确定位。传输采用精确伺服系统控制,穿梭传动实现快捷传输;

  选择配置自动上片系统,自动储片系统,自动下片系统,uv或ir干燥系统。

工艺介绍

  定位

  手动预定位定位气缸上升,人工完成放片,左右定位启动,完成预定位,上升气缸左右定位气缸复位,启动输送至于储片机。

  储片机

  玻璃进入储片机,不需储片时,此机作为输送段,储片启动时有两个感应器(最大玻璃与最小玻璃)最大玻璃时,最小玻璃感应器不工作,反之最大玻璃感应器不工作。储片架每次上升距离为40mm,玻璃输送时储片架不能上升,下降。输送台有玻璃片储片架不能下降,储片架下降完成启动输送至精定位。

  精确预定位

  玻璃片进入精定位,感应器感应到玻璃,输送停止。定位托架上升(气缸驱动)此二项动作同时进行,托架上升机头下降完成,伺服电机启动。开始精定位,精定位完成,穿梭输送上升(气缸驱动)上升完成,启动真空泵,完成吸附玻璃,伺服电机复位,定位托架下降,精定位机头上升,穿梭输送启动送至印刷机。

  印刷主机

  玻璃进入印刷机,穿梭输送停止,真空吸附关闭,穿梭架下降重新复位到预定位,与此同时台板吸风启动,印刷机头下降,刮刀气缸下降,印刷启动,离网启动,离网距离可自行设定,印刷完成,防滴墨气缸启动,离网复位,机头上升,刮刀上升,回油刀气缸下降启动回油,印刷完成的同时,吸风停止,穿梭架上升,真空泵启动,穿梭架输送开始送至出料擦墨。

  擦洗网版

  擦洗网版时,松开锁紧气缸,抽出网版,推入网版时感应开关感应到网版,启动锁紧气缸完成网框定位。

  出料擦墨

  玻璃进入出料擦墨机,不需擦墨时此机作为传送带,擦墨启动时,机头锁紧气缸松开,机头输送启动,卷纸启动,输送卷纸完成,吸风启动,(气缸)机头下降,刮刀气缸下降,下降完毕,启动印刷完成擦墨,吸风停止,机头上升,机头输送启动。输送完成,机头锁紧气缸启动,完成机头复位。

  灯箱检测机

  玻璃进入灯箱检测机,不需要检测时此机作为输送段,需检测时,斜转架上的气缸升起,斜转架启动,当转动至30时,检测灯箱开启,转动灯箱,检测玻璃时不影响玻璃输送,检测完成,灯箱启动复位,斜转架下降,斜转架下降时输送台上不能有玻璃片。

控制系统构成

  整个机器多达7处需要精确的定位控制,有两个轴(印刷轴和离网轴)需要作凸轮盘同步控制,而且根据印刷的玻璃大小,凸轮盘要求很方便的通过人机界面改变凸轮形状。simatic cpu315t-2 dp集成逻辑控制和运动控制功能,它做运动控制最多可以控制8个轴、16个凸轮盘,有两个通讯口,其中一个是profibus dp(drive)口,速度可达12m bits/sec,通讯是采用isochrone mode(等时同步)模式。isochrone mode是profibus dp 通讯的新技术,它可以使profibus dp 的总线周期保持恒定,从而可以大大提高通讯的稳定性,提高传动控制系统的稳定性和精度。im174和et200均连在此口下,以满足运动控制工艺的要求。另外一个通讯口是标准的mpi/dp口,速度可达12mbits/sec。用于连接到上位机pc、hmi和其他标准的dp 从站。用户可以通过该通讯口,连接标准的et200进行s7-300 plc功能的扩展。

  在以往都会选择fm353或者fm354做定位,而做凸轮盘就要使用fm357-2,但是这种方案成本较高且编程很繁杂,使用、调试的工作难度也很大。如果选用simatic t-cpu通过im174模块控制第三方伺服,只需要一个cpu315t-2dp和2块im174就够了,还有一个通道可以用来作测量擦墨纸输送长度。这个方案及满足力系统所需要的运动控制功能,又大大的降低了成本并且大大的简化了编程和调试工作,缩短了系统开发周期。

  硬件配置如图2所示。

  控制系统结构框图如图3所示。

控制系统完成的功能

  本系统的一个技术难点就是机器在印刷不同规格的玻璃时,印数轴的工作行程要求可以是随意调整的,例如:印刷轴的最大工作行程时0~1800mm,离网的最大工作行程是0~40mm,他的同步关系如下图黑色线所示,但在印刷小玻璃时,为了提高效率,可能需要将印刷工作行程改为300~1500mm,离网同步的关系改成图4红色线所示。

  可见该系统需要一个可以在hmi就可以改变形状的凸轮盘,在simatic t-cpu凸轮盘清除和生成功能正好可以非常容易地解决这个技术难题。

项目的实施与运行

  该系统从设计到调试,一共花了一个多月的时间,实现了客户要求的所有功能,整机印刷速度达到12片/min。

应用体会

  之前笔者使用过西门子的simotion d425运动控制器,这次选用的西门子simatic t-cpu运动控制器。这两个控制器的运动控制功能都是一样的,因为它们都是采用西门子simotion kernel软件内核,但在使用上却有很大的区别。

  simotion采用专门的编程语言mcc、scl、等,需要很长一段时间去适应和学习。simatic t-cpu是一个标准的s7-300 cpu,简单地通过集成在step7环境下的工艺软件包(s7 technology)来配置和编程,是工程师所熟悉的s7-300 plc的编程语言环境,例如:梯形图lad,stl,fbd,s7-scl,cfc,sfc,s7-graph。工程师初次应用时,不用经过技术培训,上手使用就非常迅捷。

  simatic t-cpu可以很方便的同上位机通讯,跟以往用s7-300 plc一样,非常轻松就可以把位于simotion kernel内核的各个伺服轴数据显示上来。当逻辑控制需要轴的数据时,可以直接从轴的数据块db中找到,非常方便。在simatic t-cpu中轴的配置和simotion是一样的,运动控制的程序编写只是简单的调用相应的功能就可以实现。

  因为simatic t-cpu是一个标准的s7-300 plc逻辑控制器,所以在拥有了运动控制功能的同时,依然保留了强大的plc逻辑控制功能,simatic net通讯功能,而且非常容易实现。而采用simotion d作为控制器时,编写逻辑控制程序时非常复杂难以实现。例如,做一个定时功能,在plc中仅仅调用一个指令就可以实现了。但是,在simotion中做一个定时功能,需要调用一个复杂的功能块。当想用simotion来编写一些标准块时,更是难以实现。

  当定位要求不是很精确、动态响应很迅捷的时候,使用simatic t-cpu通过控制变频器,就可以完成定位功能。这样,更是大大降低了oem厂家的设备开发成本。

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