基于S7-300的交流伺服系統在汽車儀表板生產線上的應用

0 引言

以前的伺服驅動系統多以直流系統為主，這是因為直流電機調速比較方便，本身的機械特性較硬，但直流電機由于有電刷換向，不適用于防爆場合，且結構復雜，維修不便。近年來由于電子技術飛速發展，交流調速技術日趨成熟，其調速性能可與直流系統相媲美，并正逐步取代直流電機調速。

我公司的原系統為CANN0N公司獨立研制，以STD總線、Z80CPU為核心的單片機組成的直流伺服控制系統。該系統抗干擾能力差，軟硬件資料不詳， 維修困難， 且備件價格貴， 采購周期長， 經常造成停機。因此我們采用西門子S7—300PLC及位控模塊FM357、SIM0DRIVE611A伺服驅動模塊、1FK6伺服電機構成的數控系統對原系統進行了改造。

1 系統組成和工藝流程

1．1系統組成

系統組成框圖如圖1。

由圖可知， 機械手控制系統是整個汽車儀表板生產線的核心， 它主要完成高精度的定位控制、與上位機通訊、數據采集、故障報警， 以及控制發泡機高壓循環及澆注時間， 接收來自轉盤線的速度信號以適應轉盤不同運行方式。高壓發泡機系統主要完成ISO （異氰酸酯）和POL （聚醚多元醇）2種發泡料的流量、壓力調節及原料循環控制。轉盤控制系統主要完成轉盤速度調節及模具開合控制。

　　機械手控制系統是此次改造的重點，該系統的主要構成如圖2。

硬件配置如下：

（1）上位機采用研祥EWS．843P一體化工控機，體積小巧，操作方便，主要完成參數設定，故障顯示等。（2）以西門子S7．300PLC為核心，CPU模塊為CPU316-2DP，主要具有與上位機通訊、處理I／O模塊、控制計數器模塊、位置控制模塊的功能。（3）輸入模塊為32點的SM32l，輸出模塊為l6點的SM322主要完成數字量的I／O控制。（4）FM357位置控制模塊主要完成高精度的定位控制。（5）FM350計數模塊主要采集來自轉盤的光電碼盤信號，以便完成與轉盤的協調控制。（6）SIMODRIVE6l1A伺服驅動模塊主要接受FM357的控制信號，為伺服電機提供動力。（7）1FK6交流伺服電機為執行電機。

1．2 系統工藝流程

系統工藝流程如圖3。


2 系統軟件構成

2．1系統的動作時序

系統的動作時序圖如圖4。


2．2 程序框圖及系統軟件

系統上位機監控軟件采用西門子公司WINCCV5．0軟件， 運用該軟件設計顯示澆注軌跡及示教參數輸入等， 中文人機界面， 操作方便。

下位機PLC程序采用西門子公司STEP7 V5．1軟件，實現編程監控。程序框圖如圖5。


3 結束語

由于采用西門子S7—300 PLC為核心的交流伺服系統代替原來的以單片機為核心的直流伺服系統，大大提高了控制可靠性。改造后的系統能完全滿足與發泡機、轉盤的協調控制， 符合注模工藝要求，系統性價比高， 操作方便， 經濟效益顯著。