6ES7216-2BD23-0XB8库存现货
1引言
纸护角用于包装纸箱的边角加固，参见图1所示。纸护角由纱管纸和牛卡纸经成套护角机定型压制而成，两端面光滑平整、无明显的毛刺，且相互垂直。纸护角广泛应用于电子电器、高科技产品、家倶等产品的包装和运输。纸护角又称纸槽钢、纸包角、护角板、护角条、纸角铁、纸角条、护角纸板、边缘板、角纸、纸角钢。纸护角可与缠绕膜、打包带、纸免熏蒸托盘等配套使用，实现中重型全纸质自然降解环保包装。纸护角包装操作简易方便，抗压堆垛承重坚固，是国际物流业的先进包装技术。
图1 纸护角
上海某包装机械设备制造商客户的数控高速护角机用于高速定长切割各种长度的护角材料。纸护角切割方式与飞剪方式不同，属于追剪控制。伺服电机往返运动，在同步区和送料速度一致，完成剪切，迅速反向返回。该客户设备原采用普通PLC控制，无法稳定实现追剪定长切割控制生产需求，主要问题在于高速运行时同步精度差。基于设备需求，台达提供了DVP-20PM00D运动控制型PLC的电子凸轮解决方案，经过实际应用，完全达到客户预期要求。
2台达DVP-20PM00D解决方案
高速数控护角机由机架、测量机构、切刀机构、皮带传动和电控系统组成，如图2所示。
图2 数控高速护角机
2.1运动控制PLC简介
台达DVP-20PM00D是一款具有运动控制专用功能的可编程控制器。DVP-20PM00D的大特点是PLC主机直接提供电子凸轮功能，或者说DVP-20PM00D是内置电子凸轮功能的PLC,有些场所直接称呼DVP-20PM00D为台达20PM运动控制器，如图3所示。
图3 台达运动控制器DVP-20PM00D
20PM具有2路500KHz的输入与输出，在电子凸轮功能中定义X轴为从轴，编码器输入轴为主轴，当定义好CAMTable后，从轴依据定义的曲线跟随主轴运动。采用高速双CPU结构形式，利用独立CPU处理运动控制算法，可以很好地实现各种运动轨迹控制、逻辑动作控制，直线/圆弧插补控制等，数控高速护角机正是利用了20PM运动控制器的电子凸轮功能很好的解决了上述高速切割时出现的不等长等问题。20PM的主要特点：
（1）20PM适用于高速、高精度、高复杂的运动控制场合；
（2）多段速执行及中断定位；
（3）64K 大容量,内置Flash存储体；
（5）两组差分脉冲输出，高脉冲输出达500KHz；
（6）两组手摇轮控制；
（7）内置电子凸轮功能，轻松实现绕线、飞剪、追剪等应用；
（8）支持PLC顺序逻辑控制及NC控制(G码与M码)。
2.2高速追剪解决方案分析
普通PLC一般利用高速计数，通过编码器输入到PLC内置高速输入点，高速输入編碼连接定长压轮,采集线速度,采集來的脈沖頻率乘以一定的速比,作為输出高速脉波驱动伺服,将动作速度与护角的线速度的速比进行简单速度同步，编码器的数值与预设长度的数值比较,达到预设值時，比如650PULSE,产生中断,就是使切刀动作。这种方法切刀動作總是在滯后動作，受線速度，PLC运算影响，同步精度差，计算量大，CPU处理时间较长，会出现定长不均匀等问题，严重影响成品的质量。在低速的情况下（10米左右速度）尚可基本达到要求，对于超过20米速度时就会长短不一，误差在2毫米以上。
20PM内置电子凸轮功能，采用独立运动处理芯片，通过硬件方式，能够实时处理主从轴之间的运动关系，2轴同步控制时间小于0.5ms，从而保证高速时主轴与从轴之间的位置和速度关系，解决高速时长短不一的问题，达到客户设备极限50米的生产速度，误差基本上在0.1MM之内。基于20PM的高速追剪解决方案硬件配置如表1所示。
表1 硬件配置
基于20PM的高速追剪解决方案电子凸轮软件设定如图4所示。图示追剪控制的CAM（数控编程）图，与飞剪控制的CAM图有些变化，观察CAM的速度关系图，运动机构反复运转，在同步区和物料送料速度一致，完成剪切后迅速反向返回，在同步区和物料送料速度一致。编码器脉冲输入与PLC脉冲输出完全按照轨迹一一对应，无须经过PLC程序扫描。克服了过去高速时定长误差大，电机经常过冲等问题。
图4 电子凸轮软件设定/p>3 结束语
通过20PM在高速护角机切割设备成功应用，可以扩展到其它类似追剪控制的场合，例如饮料填充，其动作与追剪动作相同，只机构由刀子换成了注射口。通过变换不同的控制曲线，该功还能广泛应用于各种较高要求的运动控制中,例如在纺织机械中电子凸轮细纱机、包装机械的连续灌装动作、立式包装的横切热封动作、金属加工中的弹簧变径加工、剪板折弯等中都会使用到20PM的CAM（数控编程）功能。
在应用PLC高速计数器时往往会碰到如下一系列问题，计数器与输入计数脉冲信号的脉冲电平不匹配。如旋转编码器、光栅尺数据输出是TTL电平，而PLC高速计数器为确保工业现场的高抗干扰性能，却要求接受的是0- 24v传输脉冲信号、又有的编码器为了提高编码可靠性，提供A+、A-，B+、B-，Z+、Z-对称反相的编码计数脉冲或者是提供A+、A-，B+、B-，Z+、Z-对称反向的正弦矢量差分、差模信号，但PLC高速计数器要求接收的是单相计数脉冲。而使用者没有选择用到合适的转换接口而放弃了其中一相（编码器本因为要提高系统工业现场抗干扰能力，而提供的双相计数脉冲信号）进行计数。
又如在应用旋转编码器、光栅尺的场合是非单方向匀速运动的，其运动速度是时快时慢、时动时静止、时正时反的不确定性、或者在运动速度非常低的场合，又如旋转编码器、光栅尺低速运行时计数器正确，速度高一些计数就出错，会漏计许多脉冲，所选用的PLC高速计数器的计数响应频率远远高于编码器的运动频率。如果编码器没有足够的驱动能力。接口没有匹配处理好脉冲数据传输距离稍长些，脉冲传输就会出现延迟、脉冲传输过程中会产生脉冲波形奇变，那是非常容易发生计数误差的。
有许多应用场合计数脉冲频率不高，而忽略了PLC高速脉冲计数器对计数脉冲的前后沿口是有速率要求（脉冲形成的上升、下降沿口响应速度要陡峭），尤其是在应用线数比较高的编码器在低速运行时，由于机械运动必然产生细微斗动或者编码器前级安有变速齿轮，就很容易会引起编码脉冲前后沿口上出现锯齿口。还有长期机械运动所产生机械磨损，使间隙变大也会引起编码脉冲前后沿口上出现锯齿口。又因为在工业现场的干扰是错综复杂的，由来自控制现场如电动机的启动停止、大电流接触器的切换、可控硅的调相干扰、电弧电脉冲、电磁波等等复杂的干扰群，那纵向和横向电磁干扰是罗列不完。
问题终综合反映在计数脉冲上，产生了寄生毛刺信号或寄生干扰脉冲，寄生毛刺脉冲如果没有得到有效的遏止整形。必然会导致PLC高速计数器的计数精度不稳定、不可靠、产生累计误差、经常会碰到偶发性的计数出错等一系列问题。
许多部件在实验室做模拟试验时是完好无误的，而一旦到了工业现场却出现种种不正常的现象。这往往是因为忽略了系统设计的整体概念，各个系统与系统之间的不匹配所产生的系统性干扰。它会直接影响到PLC控制精度，使得原本为了提高控制精度而设置的功能，却发挥不了本该提高精度的效果。即理论设计精度与实际得到的效果差距甚远。有时误认为PLC高速计数器质量有问题、编码器有故障、码盘线数还不够多……。且没有找到问题的真迹源头在哪里而无从着手，也没有采取有效克服措施或者没有找到有效的克服干扰的方法。
为此我们针对这些在国内电气系统、工业自动化控制系统中普遍存在而又常见的有共性的技术问题，专门精心比照分析，研究了许多国外引进的大系统集成项目，自动化控制程度比较高的比较经典的控制系统时。发现有许多是常被我们设计师所忽略的细节---中间接口，往往认为是“多余”的或者是认为可以“节省”开销的部件，似乎那些接口件去掉照样可以工作，有些部件在当下去掉确实一时是反映不出有无的变化和它的必要性。尤其是在当前市场竞争白日化，比价竞争成为竞标的不明智压力下。常常是会在做设计时从成本角度考虑被“精简”掉了。从而往往会形成许多国产化系统先天不足后天失调，在现场系统调试时常常卡口。在现场采取应急措施，此时所采取措施常常是不十分完善的治标不治本的“小疮贴”。系统不耐用也就自然的了，反倒使工程日后无形的维护费用变大，似乎前期项目投入负责到可用与后期系统的耐用，是互不关联的两家之的事。其实质原因问题还是在自身，为什么就迈这一道槛呢？非常值得我们反思。
我们对那些可“精简多余的”接口部件进行分析研究后又在工业现场实地试验后方知,它在构成系统整体集合时有存在的必要性，选好对应匹配的接口,保持各个小系统相对的独立性是确保大系统长期稳定运行的可靠保障。也给以后系统升级预留了必要的空间，尤其是jingque度要求比较高的，技术更新比较快的机械电气合一的数控项目中尤为重要。
为此我们引进了国际上先进而又成熟的接口技术，吸收消化了许多针对性细节的处理方法。专门设计了半国产化的MHM-02A/B型双高速光栅隔离耦合器接口模块和MHM-06双高速差模信号转换器接口模块，分别还有多种输入输出方式组合，可以满足国内外现有各种形式的旋转编码器、光栅尺与各种PLC控制器匹配的要求。它已经在许多PLC数控系统上，尤其是在那些“问题系统”上、和在老系统进行数控改造项目上，实际应用得到了验证。使许多项目控制精度有非常显著提高，使理论设计精度与实际得到的效果完全吻合。的确是“多”而不“余”，着实能解决掉问题，起到事半功倍立竿见影的效果。从而再回现国际上许多品牌的产品为什么和我们的同类产品相比会有相当的差距呢？细细比较，我们的确是把知其而不知其然的精华给忽略掉了。
本智能接口的开发过程中得到了上海冶金自动化研究设计院、上海重型矿山机械设计院、上海机床研究所、上海重矿连铸技术工程有限公司、上海电气股份有限公司、上海交通大学机电控制与物流装备研究所、美特斯工业系统（中国）有限公司、上海新松机器人自动化有限公司、昆山世丰精密机械有限公司、上海魏森自动化科技有限公司、杭州华新科技有限公司、上海乔信精密机械有限公司、南京斯凯汽车设备制造有责任限公司、图尔克（天津）自动化系统有限公司、上海内燃机研究所、深圳市博联达科技发展有限公司等单位和工程技术人员的大力支持和协助,在此表示衷心感谢！
Profibus是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。与其它现场总线系统相比，Profibus的大优点在于具有稳定的EN50170作保证，并经实际应用验证具有普遍性。
Profibus–DP：是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I／O的通信。使用Profibus－DP可取代办24VDC或4－20mA信号传输。Profibus协议结构是根据ISO7498，以开放式系统互联网络（OpenSystemInterconnection-OSI）作为参考模型的。该模型共有七层。Profibus－DP：定义了．二层和用户接口。第三到七层未加描述。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同Profibus－DP设备的设备行为。
倍福总线端子是一种独立于现场总线的开放式IO系统，由电子端子排组成。电子端子排的核心是带现场总线接口的总线耦合器，在UP77型1.5MW风机采用的总线耦合器为BK3150。总线耦合器使用于所有通用总线系统。通过主站端子模块，也能够以标准总线端子模块的形式提供现场总线功能。一个端子站由一个总线耦合器和多64个电子端子模块组成。通过K-BUS扩展，则可以在一个总线耦合器上连接多255个总线端子模块。电子端子模块和总线耦合器之间采用插拔式连接。
UP77型风机在厂内调试期间由1个主站和6个从站构成。下图为UP77风机的Profibus网络结构图：
其中主站为CX1020，CX1020在profibus网络中需要添加总线接口模块CX1500-M310。每个站点通过9针D-SUB型连接器宇介质连接。下表为UP77型风机的站点配置及terminalswitch位置分配：
Profibus线在进入柜体处必须屏蔽层接地，接地处接触面积越大越好。Profibus线的屏蔽层在Profibus接头处必须暴露在外皮外，并被Profibus接头压紧。
下图为Profibus接线图：
绿色线接A，红色线接B。(end)