基于S7-300的交流伺服系統在汽車儀表板生產線上的應用

　　摘要：以西門子SIMATICS7—300PLC為核心的交流伺服系統代替原來以單片機為核心的直流伺服系統。并介紹了該系統的控制對象和控制任務，然后著重論述系統的體系結構、軟硬件設計方案及實施方法。
　　　　
　　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*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STEP7V5．1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—300PLC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*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。