西门子PLC模块6ES7515-2AM02-0AB0技术参数

1  引言

剪折机是服装、鞋类等行业的商标加工类设备。剪折机用于带状商标剪切和折烫成型加工，首先通过切刀对商标进行冷切或者热切，然后经过模具对剪切完成的商标进行各种形状的折烫，可以实现对商标的切片、两边折、对折、中间折等，实现带状商标加工。自动剪折
机外观如图1所示。模具和各种剪折方式如图2所示。
传统的剪折机是以仪表显示为主，采用单板机等嵌入式专用系统实现控制，商标长度通过机械调节。为了市场需求和自身发展要求，应用PLC和变频器以及触摸屏等通用电气自动化平台技术开发全自动化剪折机，是剪折机设备厂家的迫切需求。

图1 自动剪折机外观图

图2 模具和各种剪折方式

2 系统设计

2.1 系统分析

原剪折机是由电机带动凸轮机构使送料机构送料、模具来回运动和切刀上下运动，一个行程完成送料、剪切和折烫等动作，电机速度、手自动启停控制、状态检测和故障判断则由单片机控制板控制，每次加工不同长度的商标之前，需要手动调整转盘，从而设置出所需长短尺寸，用户反应该电气配置存在配件采购麻烦，控制板电气保护差、维护困难的缺点，希望能通过电气改造提高机器的性能和使用便利性。

2.2 台达自动化平台设计

根据机器的特点和用户需求，项目设计基于台达自动化体系平台。选用台达的SC系列PLC来替代控制板做为控制用，M变频器进行电机控制，3.8吋触摸屏取代面板按钮；计数器，定长送料部分则由步进电机控制。

（1）PLC部分：选用台达12SC11T主机，如图1所示。

该主机是台达S系列中偏向运动控制的一款，非常适合需要高速控制定位的场合，比如伺服位置控制，数控加工等，本机配置点数比较精简，可以通过其强大的扩展功能轻易实现多点数，本项目中另外加16SP（DI 8点，DO8点）做为I/0扩展用。

（2）变频器部分：选用台达M系列015M21A型变频器，如图4所示。

M系列台达变频器家族中的迷你高功能型，应用广泛，本项目中主要利用其变频和通讯功能，通过MODBUS通讯可以很方便地实现上位机对变频器进行参数设定和读取，从而实现对机器速度的准确实时监控。

（3）人机界面：选用台达3.8吋AS3.8BSTD型触摸屏，如图5所示。

通过台达人机可以方便地控制和监视，原按钮和计数器功能都可以通过画面实现，使控制箱面板更加简洁，提高了产品的档次，适应了市场需求。

3  控制系统设计

3.1 主驱电机

主机要求速度达到0~150切/分，送料长度控制在0.2mm精度，工作长度范围在40mm-240mm。电机减速比设计为1：10，若要求达到200切/分，则当电机转速：n=150*10=1500转/分，要求输出频率为：f=n•p/60=1500•2/60=50Hz，速度要求满足。

3.2 送料步进电机

送料长度由步进电机控制，要求控制精度为0.2mm，送料辊周长115mm，减速比1:2，设置步进驱动器细分数使每转一圈对应脉冲数为600，送料辊每转1圈电机需转2圈，则每个脉冲对应送料长度为：L=115/2*600=0.096mm<0.2mm，满足控制要求。

3.2 PLC高速脉冲输出接口

送料长度范围40mm~240mm，则要求每次发送脉冲数为416~2500。大速度150切/分，每完成一次动作的短时间为0.4秒，每次送料占用时间是总行程的1/2，则送料短时间为0.2秒，由于加减速时间和找标的时间大致为0.1秒，所以要求脉冲发送频率高：2500/0.1=25000脉冲/秒，SC高可以输出频率达到200kHz，SC系列PLC高速脉冲输出接口完全满足要求。

3.4 定标实现

带状商标上有位置色标，色标间隔反应了商标的长度。定标送料就是通过光学传感器检测色标位置，每次检测到色标就停止送料，等待切刀完成剪切动作。由于步进电机的特点，当起始发送脉冲频率过高则容易出现失步堵转，因此需降低起始频率，通过一个加速和减速过程，即以较低的速度起动，而后逐渐加速到某一速度运行，再逐渐减速直至停止。进行合理、平滑的加减速控制是保证步进驱动系统可靠、高效、**运行的关键。
定标采用两步走的方式，先按设定长度高速走一段定长，通过D1340设置加减速时间，离色标还有1~2mm的距离时开始低速找标，色标检测到则产生一个中断信号进PLC，在中断程序中对M1334进行置位，使DDRVI的Y10立刻停止脉冲输出，电机马上停止。

3.5 PLC接口设计（表1）

表1 I/O接口定义

注：晶体管输出信号经过继电器转接后控制外部电路。

4  结束语

经过全新电气改造的自动剪折机，无论从产品外观还是性能上都有了提高，经过上带连续生产，证实了产品性能上完全达到了用户的要求，由于采用了人机界面使得在操作便利上有了非常大的提高，虽然产品的控制点数不多，却涵盖了台达从PLC、变频器到人机界面几大产品的应用，是台达自动化产品和机械的又一次成功结合。

 1 、引言
      灌肠机项目属于食品机械的控制系统。系统包括触摸屏、可编程控制器、伺服等。灌肠机的主要功能是把肠料**定量的灌注到肠衣中，然后按要求进行绕肠。整个设备控制的主要要求是要灌注准确。由于肠料里有混入的气泡，暂时又没有办法去除，所以设备后是通过设定偏差值的方法来修正偏差的，但是由于机械机构的配合问题，在调试时经过多次软件和硬件的改进后达到了要求，达到了使用要求。 
     2 、系统设计 
     2.1工艺控制原理设计 
     项目属于机械设备的系统，要求精度较高，工艺过程相对复杂。主要要求如下：通过设定不同档次的肠料，可以加工3种规格的产品；要求实际偏差不得超过±5g；要求可设定手动和自动连续运行；要求伺服的速度能够连续调整；偏差微调功能，并且显示微调值；
设备工作示意参见图1。触摸屏主要是用来显示和控制、设定重量、采集数据显示微调、记录产量等；PLC主要是采集数据并计算，控制伺服电机和旋转电机的动作；伺服电机的作用是用来使旋转送料器准确定量。 
     （1）系统的功能要求：可以设定伺服转速，以便可以调节产品的加工速度；可以设定输出量，来控制生产产品的规格；设定扭转电机的圈数；具有偏差微调功能，并且显示微调值；根据不同的肠料设定加工不同档次的香肠；能实现连续运行和点动的功能。 
     （2）技术关键。在以上的功能中重要的功能实现就是不同的档次的香肠的控制，这也是难的部分，因为不同的档次的香肠的肠料是不同的，不同的肠料的比重是不同的，所以设备要输出相同重量的产品旋转送料器所转的圈数是不同的，通过对不同的肠料进行做试验，统计不同的肠料对应的伺服的转数，通过几轮的试验终得到了工艺所需要的定量数据，同时还通过试验找到了概略的计量误差修正数据。

 
 图1 设备工作示意

     2.2 系统组成
系统规模：6个数字量输入；3个数字量输出；1个伺服控制。
控制系统配置：触摸屏：DOPA57GSTD；PLC：DVP12SC11T；伺服：ASD-A021LA；位置检测：接近开关。 
     2.3软件构架
      系统的软件共分两部分：HMI部分，PLC部分。 
     （1）HMI部分主要构架：主页；控制画面；参数设置画面。 
     （2）PLC部分主要构架：伺服速度设定；运行方式控制；不同产品工艺数据的区分。 
     2.4系统调试 
     调试步骤及注意事项包括：通过反复的试验得到试验值：确定了三种档次的产品单位重量所需要的脉冲数；通过反复试验得到偏差值的大概范围；调试的中需要注意灌肠的速度，因为不同的速度有可能有不同量的空气进入影响肠的重量的准确度； 
     3、 结束语 
     系统中使用了台达的SC系列PLC来控制台达伺服系统，达到了使用要求。项目使用台达系列化机电产品，系统集成性能体现出单一自动化平台总体成本优化的效益。