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SIEMENS全集成自动化产品在高速涂布机上的应用

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[自控#检测]DOI:10.3969/.jissn.1005-2895.2010.01.011

收稿日期:2009-08-23;修回日期:2009-11-30作者简介:戚志华(1975),男,浙江绍兴人,轻工业杭州机电设计研究院工程师,主要从事轻工行业自动控制方面的研究与设计。E-mai:lqi_zhi_hua@163.com

SIEMENS全集成自动化产品在高速涂布机上的应用

戚志华 (轻工业杭州机电设计研究院,浙江杭州 310004) 摘 要:通过对高速涂布机控制系统的工艺分析,应用西门子全集成自动化产品包含网络通讯、公共直流母线、可编程序控制器、驱动等技术实现了整个生产流程的全自动分布式监控,满足了高速涂布机对高精度张力控制、自动接料控制、同步协调控制的要求。全集成自动化设计模块化,系统的扩展性强,是企业实现管控一体化的理想集成解决方案平台。图1参8关 键 词:造纸机械;高速涂布机;全集成自动化;张力控制中图分类号:TS734;TP273 文献标志码:A 文章编号:1005-2895(2010)01-0042-03

ApplicationSIEMENSTotally-integratedAutomaticProductstoHighSpeedCoatingMachine

QIZh-ihua(HangzhouProject&ResearchInstituteofElectro-mechanicinLightIndustry,Hangzhou310004,China)Abstract:Throughanalysisthehigh-speedcoatingprocesscontrolsystem,thepaperapplledSiemenstotally-integratedautomaticproductsincludingnetworkcommunications,publicDCbus,programmablelogiccontroller,driverandothertechnologytosupervisetheautomaticdistributedoftheproductionprocess,tomeettherequirementsofhighprecisiontensioncontrol,automaticaccessmaterialcontrol,synchronouscoordinationcontrolinhigh-speedcoatingmachine.Totally-integratedautomationdesignofmodular,andthestrongexpandedsystem,becametheidealintegratedsolutionplatformtorealizemanagementandcontrolofenterpriseintegration.[Ch,1fig.8re.f]Keywords:papermachinery;high-speedcoatingmachine;totallyintegratedautomation;tensioncontrol

0 引言涂布机是将成卷的基材涂上一层特定功能的胶、涂料或油墨等,烘干后并收卷的设备。主要控制环节有:恒张力放卷、涂布过程多级同步控制、温度控制、恒张力收卷。鉴于高速涂布机对控制精度、响应速度和可靠性有很高的要求,选用西门子公共直流母线、西门子工控机、S7-400PLC、SIMOVERTMASTERDRIVES6SE70工程型变频器、T400工艺板、MP277人机界面、WinCC监控软件等西门子全集成自动化产品组成控制系统。西门子全集成自动化提供了覆盖自动化应用领域的所有产品与系统,并通过统一的数据管理,统一的通讯,统一的组态和编程环境使这些产品和系统无缝的连接起来[1]。1 控制功能1.1 张力控制随着加工纸生产技术的发展和涂布加工纸设备的更新,在涂布生产过程中对运行在各生产设备间的纸张张力进行检测和控制是提高产品质量和产量的一项重要技术措施。所以在涂布机的机电性能的控制中,关键是对涂布机系统的张力进行控制。张力太大,会破坏涂布纸张的物理特性,影响纸张的的使用寿命和质量;张力太小,收卷过松,走纸不平稳,又会影响后续

第28卷第1期2010年2月 轻工机械LightIndustryMachinery Vo.l28No.1Feb.2010 工序的产品质量。在传统的张力控制系统中,如用磁粉制动器来进行收放卷张力控制,限制了设备的运行速度,也浪费了能源,而且由于磁粉本身使用寿命的原因,造成了故障率较高的情况[2-3]。由于高速涂布机的车速高,对张力有很高的动态响应速度要求,采用在6SE70工程型变频器中加装T400工艺板来进行收放卷的恒张力控制。T400工艺板是西门子SMADYN-D全数字控制系统的新一代的工艺类产品。它是为西门子交直流传动装置设计的标准选件板,可以插到这些传动装置的电子箱中,扩展其功能,进行高级工艺控制。西门子公司为其设计了3套标准软件包(剪切控制,角同步控制和卷取控制),卷取控制(包括收/放卷)选用SPW420卷取控制软件包。SPW420标准软件包灵活BICO功能可以灵活的将输出信号与输入信号连在一起,使得可根据生产过程中的实际要求自由的选择需要的功能模块,所构成的应用系统具有较强的可靠性和灵活性。T400通过双口RAM和传动装置交换数据,比其他方式效率更高,所以它适合于对驱动器进行高精度运算和高速控制的场合[4]。1.2 自动接料控制1)收卷接料。接料可以是定长接料(由PLC计算收卷长度,到设定长度时,自动接料),也可以由操作人员随时发出操作指令。当PLC接到准备接料的指令时,首先转动翻转架到接料位置,放下切刀臂,同时,根据线速度和纸筒直径,计算出新轴预驱动转速,使得新轴进入预驱动状态,其表面线速度和生产线速度相同,等待切料命令。操作员发出切料命令,压轮和裁刀动作,切料完成,PLC控制停止原料轴,并使新轴进入自动张力调节。2)放卷接料,放卷接料原理同收卷接料,只是在预驱动时,必须先得到接料轴料卷直径,预驱动速度才能准确,接料轴的表面速度和生产线速度才能相同,实现稳定、可靠接料。一般采用以下几种方法得到接料轴直径:¹每次接料前,从触摸屏上手动输入接料轴直径;º用超声波仪器测量直径,送入PLC中;»在翻转架上装一旋转电位器,把电位器阻值变化送入PLC中,由PLC算出直径。1.3 温度控制烘箱中的加热系统,是用导热油加热,通过调节导热油的油阀的开度来控制温度,温度测量信号是使用8路热电偶信号,通过PID调节,从而控制油阀,实现油温的闭环控制。1.4 传动控制1)速度协调控制。涂布机以调态缸速度为基准,其他传动点需与之协调同步运行;整机具有全数字速度链功能,传动系统停机再启动时的速度和控制参数将保持停车前的状态。2)整机控制功能。整机启动/停止操作功能;整机总运行速度/总爬行速度给定功能;总爬行/总运行转换功能;紧急停车功能。3)分部控制功能。单点具有启动/停止、微升/微降、故障复位等操作功能;包角较大的传动点还有紧纸操作功能。MP277触摸屏具有分部微调比例、设定车速SP、实际车速PV、负荷率的数字和棒图显示,实现现场参数设置、命令给定、报警显示等。2 全集成自动化通信全集成自动化采用统一集成的通信技术。PROFIBUS既适合于自动化系统与现场信号单元的通讯,也可用于可以直接连接带有接口的变送器、执行器、传动装置和其他现场仪表及设备,对现场信号进行采集和监控,并且用一对双绞线替代了传统的大量的传输电缆,大量节省了电缆的费用,也相应节省了施工调试以及系统投运后的维护时间和费用。PROFI-BUS-DP协议具有超强自诊断、显示故障的功能。诊断包括总线节点的通讯故障、电缆故障,以及现场装置和连接件的断路、短路故障,使设备维护人员可以迅速发现系统的各种故障位置和状态[5]。PROFINET是新一代基于工业以太网的自动化工业通信标准。它完全兼容工业以太网和PROFIBUS等现场总线,将工厂自动化和企业信息管理IT技术有机地集成起来,提供了完整的自动化系统网络解决方案。PROFINET成功地实现了工业以太网和实时以太网技术的统一,使得工业以太网技术向底层现场级控制的延伸成为可能。由于PROFINET完全透明的兼容传统工业以太网和办公室以太网,因此,通过使用PROFI-NET就可以在整个工厂内实现统一的网络架构,真正实现了一网到底,为企业的信息化提供了坚实的通讯平台,大大地提高了工厂的生产率[6]。3 系统配置和通讯网络3.1 公共直流母线系统硬件采用公共直流母线的方式。公共直流母线的多电机传动系统因其节能、维护量小、故障率低等优点而备受青睐。在放卷需要制动时,控制电动机进入发电运行状态,使电动机产生于旋转方向相反的制动力矩,负载侧的机械能转化为电能通过逆变器传到

#43# [自控#检测] 戚志华 SIEMENS全集成自动化产品在高速涂布机上的应用 变频柜直流母线上。当直流母线电压高于最高阀值时,制动控制单元自动将制动电阻接通,使中间直流母线之间电容器储存的多余电能以热能形式由制动电阻消耗,以维持直流母线上的电压保持恒定。这种制动方式称为回馈制动。采用公共直流母线的多电机传动系统,一个或多个电机产生的再生能量就可以被其他电机以电动的方式消耗吸收了。采用回馈装置可以充分的将直流母线上的多余能量直接反馈到电网中来。完整的公共直流母线供电系统包括:整流变压器、进线开关、进线接触器、电抗器、自耦变压器、进线快熔、整流回馈单元、逆变器等[7]。3.2 通讯网络控制系统通讯网络结构示意图,如图1所示。1)现场级。采用西门子SIMOVERTMASTER-DRIVES6SE70工程型变频器,其带PG矢量控制方式具有极高的速度控制精度(?0.01%)和极高的起动转矩(0r/min时150%),自身具有光电编码器接口,实现真正的高精度速度闭环控制。CBP2通讯板用于将SIMOVERTMASTERDRIVES连接到PROFIBUS-DP现场总线系统[8]。2)控制级。采用西门子公司S7-400PLCCPU414-2DP作为控制系统的过程控制站,主要实现对变频器的启动、停止、运行/爬行选择、微升、微降、紧纸、速度链和张力等功能的控制。CP443-1Advanced是用于连接SIMATICS7-400到PROFINET的通讯处理器。3)信息管理级。在操作台上配备SIEMENS的MP277彩色图型化人机界面,实现对各个传动点的监控,同时也可以在上面进行现场操作。WINCC上位机监控。系统配置一台PC机安装西门子公司SIMATICWinCCRT1024过程监控软件作为控制系统的操作站,同时配置一台PC机安装西门子公司SIMATICSTEP7PLC编程软件及SIMATICWinCCRC1024过程监控软件做为工程师站,用于系统维护平时可兼做操作员站。控制层与信息层采用PROFINET通讯。操作站/工程师站配置SiemensCP1613网卡通过专用双绞线与CP443-1Advanced连接。4 监控画面具有以下主要画面,并可应用户要求对有关画面进行删减和增加。1)主画面。显示整机工艺工况图,该画面为开机画面,形象、逼真地显示整机工艺状态、设备状态,并显示主要参数,如线速度、张力、收放卷直径等;2)工艺设定画面。设定生产线速度、张力大小、

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一SIEMENS贴片机简述

一SIEMENS贴片机简述

IC头: ±37.5µm@3Sigma 80F4 贴装精度: 旋转头: ±67.5µm@3Sigma
IC头: ±37.5µm@3Sigma HF3 贴装精度: 旋转头: ±55µm@4Sigma
IC头: ±30µm@4Sigma
一 SIEMENS贴片机简述
1.3 泛用机的功能简述
贴片原理 元件范围 最大贴片率 12吸嘴收集与贴片头 6吸嘴收集与贴片头 拾取与贴片头 精确到4σ 12吸嘴收集与贴片头 6吸嘴收集与贴片头 拾取与贴片头
8mm带至80（120） 交换料台 带送料器 散料送料器 振动1.4 SIEMENS 贴片机SIPLACE 80 F4介绍
印刷电路板 输送器
x y
悬臂
收集与贴片 拾取与贴片
压缩空气接口
WPC
一 SIEMENS贴片机简述
1.5 SIPLACE HS-50的介绍
区域4
±67.5µm@3Sigma (80S20不同) 贴装可靠性: 对0201吸料率≥99.5~99.8% (80S20除外)
贴片率≤100dpm
一 SIEMENS贴片机简述
1.2 多功能泛用机
多功能泛用机是用来贴装各种大尺寸,异形元件,BGA,Flip Chip等,相较与高速机,它具有更高的贴装精度 及贴装稳定性.因为它不但可以贴装高速机所能贴装的元件,而且还能贴装各种异形的元件,所以称它为 多功能泛用机. 多功能泛用机一般分为80F4,80F5,80F5HM,HF系列这几种机型. 80F4&80F5&80F5H这三种机型它们的机器结构及设计思路是完全相同的,只是80F5&80F5HM相较于 80F4其精度更高一些,这是因为80F5&80F5HM所采用的照相系统比80F4更加精密,其余部分大体相同. HF系列机器是SIEMENS公司为了迎合市场需求,于前年才推出的一种既可用来高速贴装0201等体积小 的元件,又可在保证精度的前提下高速地贴装大体积,不规则的元件.它的机器配置非常灵活,可以根据客 户的不用需求来对机器进行选配,对提高客户对机器的利用率非常有效. 80F5HM 贴装精度: 旋转头: ±52µm@3Sigma
西门子自动化与驱动产品在门式斗轮机纠偏控制系统中的应用

西门子自动化与驱动产品在门式斗轮机纠偏控制系统中的应用

本文介绍了西门子SIMATIC S7-300 PLC、MASTERDRIVES 6SE70系列变频器和MP277触摸屏等产品在门式斗轮机纠偏控制系统中所组成的系统配置和网络结构；并从软硬件方面，叙述了关键功能的成功实现。

1.项目简介长春发电设备总厂在华能九台电厂60米跨度门式斗轮堆取料机设计中采用了先进的自动纠偏控制技术，减少了门式斗轮堆取料机的啃轨现象的发生，极大地提高了设备的生产效率，减少了企业的维护费用，减轻了维护人员的工作量。

下图一为华能九台电厂门式斗轮堆取料机图。

图一 华能九台电厂60米跨度门式斗轮堆取料机2.设备工艺介绍2.1 门式斗轮堆取料机啃轨现象门式斗轮堆取料机（简称门式斗轮机）是一种大型散货料场的专用堆取料设备，具有机械结构简单，出力大，回取率高，易操作，易维护，自动化水平高，性能稳定等特点。

门式斗轮机已成为现代化大型企业贮运料场所必备的设备之一。

但啃轨问题一直是影响门式斗轮机正常运行的技术难题。

啃轨现象是指在其行走过程中，车轮边缘和轨道相互接触摩擦，发出异常响声的现象。

啃轨现象大大缩短了车轮和轨道的使用寿命，会引起门架的弯曲扭转变形。

更换车轮、轨道和加固门架不仅影响了企业的生产效率，还增加了企业的维护费用。

造成门式斗轮机啃轨的原因很多。

一般认为产生啃轨的主要原因是由于轨道和车轮的制造、安装的机械误差引起的，但只要按照门式斗轮机安装规范要求，使用一定的检测手段是可以将误差控制在一定范围内的，也就可将啃轨降低到容许的程度。

实践证明，车轮和轨道引起啃轨的因素是暂时的，门式斗轮机其自身的因素对啃轨影响是最大的。

图二 啃轨示意图图三 门式斗轮堆取料机自动纠偏控制原理图啃轨示意图如图二所示。

门式斗轮机跨度大（跨度60米），行走距离长（约200米），两侧支腿负载不平衡，刚性腿侧要带动尾车机构一起运行，所以不可避免的要比柔性腿侧所带的负载要大，这样就导致两支腿的负载不一致。

而刚性侧和柔性侧选择的电动机机械特性都是一样的，但负载却不同，所以门式斗轮机行走时，两支腿的车轮转速就不相同，会使一支腿超前而另一支腿滞后。

工业自动化中的机器人喷涂技术

工业自动化中的机器人喷涂技术

工业自动化中的机器人喷涂技术随着科技的进步，工业自动化得到了快速的发展。

在许多行业中，机器人喷涂技术已经成为了必不可少的一部分。

这种技术不仅可以提高生产效率，还可以降低成本，同时还可以提高产品的质量。

下面我们就来详细了解一下机器人喷涂技术在工业自动化中的应用和发展。

一、机器人喷涂技术的优势机器人喷涂技术相较于传统的喷涂技术，具有很多优势。

首先，机器人喷涂可以实现自动化生产，减少人工干预，避免了人为因素对喷涂质量的影响，并且可以消除因为疲劳或者失误导致的工作质量下降的问题。

其次，机器人喷涂的精度高、稳定性强、喷涂速度快、盈利高、耗材回收方便等特点使得机器人喷涂技术在自动化生产线上被广泛应用。

二、机器人喷涂技术的应用范围机器人喷涂技术广泛应用于汽车、电器、化工、航空、建材等各个领域。

在汽车制造中，机器人喷涂能够提高生产效率和品质，减少洁净度的影响。

在电器制造中，机器人喷涂能够提高设备的安全性、降低成本和提高设备的生产率，同时保证产品的一致性。

在化工领域，机器人喷涂可用于制造各种化工轻质互换器，这也成为化学工业自动化的一个重要组成部分。

在航空领域，机器人喷涂能够对飞机的外表进行表面涂层处理，在肉眼无法分辨的程度上有效避免涂料飛溅，提高喷涂工作的精度和效率。

在建材领域，机器人喷涂可用于对各种装饰材料进行涂层处理。

三、机器人喷涂技术的发展趋势随着工业自动化的不断发展，机器人喷涂技术也不断推陈出新，不断提高产品质量和生产效率。

未来，机器人喷涂技术在自动化生产线上的应用将会更加广泛。

同时，人工智能技术的发展也将会提高机器人喷涂的反应速度和精度。

四、机器人喷涂技术的未来在未来，如果机器人喷涂技术继续发展壮大，将会对全球经济产生重大作用。

同时，许多新兴产业的崛起，也将会推动机器人喷涂技术的应用发展。

鉴于目前机器人喷涂技术还存在一些不足，比如喷涂效果不稳定、生产效率低等问题，相信未来机器人喷涂技术将会继续发挥更大的作用和潜力。

自动化物流设备监控系统在卷烟厂辅料高架库中的应用

自动化物流设备监控系统在卷烟厂辅料高架库中的应用

自动化物流设备监控系统在卷烟厂辅料高架库中的应用作者：刘庆明来源：《科技与企业》2014年第02期【摘要】自动化物流设备监控系统以西门子S7-400系列PLC控制模块及其子站模块为基础，分别应用普通商用以太网、工业以太网、profibus-dp现场总线等技术，将物流系统上位管理监控计算机、现场设备控制计算机、现场设备智能控制及识别装置（S7-400系列PLC及其相应系列的交换机、丹佛斯系列变频器、GP2500系列触摸屏、CLV421系列条码扫码器等）连接构成一个管理、控制、监控网络，为企业原、辅材料及成品的高效储存、供应、管理、决策奠定了坚实基础。

【关键词】自动化物流设备监控系统；以太网；profibus-dp现场总线引言近年来，卷烟企业为了进一步加快发展速度，在原辅料及成品仓储供应方面大量采用先进技术装备，全新建设的物流设备自动化监控系统分别引进了日本丰田巷道式自动堆垛机（21米高）、德国往复式高速穿梭车（最长往复移动距离60米）、瑞典ABB自动码垛机器人、芬兰AGV激光导引自动搬运车等先进设备，还在物料输送线上应用了如CLV自动条码扫码仪、普通以太网及工业以太网、工业无线网络、西门子工业控制系统等，完成卷烟厂原辅料及成品的输送、存储，使企业物流信息得到实时共享，生产合理高效安排成为可能，有效提升了企业自动化、信息化、智能化生产管理水平，为企业生存和保持旺盛竞争力奠定了基础。

本文以宝鸡卷烟厂辅料高架库物流设备自动化监控系统为例，介绍Siemens工业以太网、S7-400系列PLC、ET200S分布式I/O及其它自动检测控制装置在本系统中的具体应用。

1、辅料高架库物流系统简介辅料高架库物流设备自动化监控系统即WCS系统，主要包含以下三个子系统：即输送机控制子系统（含穿梭车及在线配盘区域输送设备）、堆垛机控制子系统、AGV小车监控子系统。

辅料在综合库三楼在线配盘区按要求进行配盘，由输送机运送至高架库入料口，然后经由堆垛机自动进行存取，且按“先进先出”的原则进行出入库作业，出库的辅料经一楼输送机运至出料站台位，由AGV小车控制系统按各卷包机台需求将所需辅料自动运送至各卷接包机台要料站台位，余料及空托盘由AGV小车经各机台请求后自动执行回库操作。