一、項目簡介

　　1. 江蘇新瑞機械有限公司坐落於(yu) 江蘇常州，是一家專(zhuan) 業(ye) 從(cong) 事數控設備的研發、生產(chan) 、銷售和服務的現代化製造型企業(ye) 。公司主要產(chan) 品覆蓋立式加工中心全部係列、數控車床全部係列、SR係列壓鑄機全部係列，具有高速度、高精度、高可靠性等特點。新瑞機械秉承“務實敬業(ye) 、合作高效、銳意進取、精益求精”的企業(ye) 精神，把一流的產(chan) 品貢獻給客戶，把永不滿足留給企業(ye) ，把信心、技術和競爭(zheng) 力來實現“構築業(ye) 界一流企業(ye) ，爭(zheng) 創業(ye) 內(nei) 第一品牌”的承諾。

　　2. 壓鑄機的主要工作原理是壓鑄成型。在高壓的作用下，使液態或半液態的金屬，以較高的速度填充壓鑄型型腔，並在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。係統有2組比例閥：比例壓力和比例流量，用來控製機器的液壓動作，如動芯一入、動芯二入、靜芯入、動芯一出、動芯二出、靜芯出、開模、合模、頂針進、頂針退；壓射動作分3步：慢壓射、快壓射和增壓射，由3個(ge) 獨立的步進電機調節油泵的開口；輔機由噴霧機械手、給湯機械手和取件機械手組成，動作速度由畫麵設定，由相應的變頻器控製輸出。

　　3. 項目當中使用的西門子自動化產(chan) 品的型號、數量、類型、何種控製對象

　　型號數量類型控製對象

　　OP270 10 110.4”，256色 HMI

　　CPU313C

　　1

　　24DI，D24V

　　16DQ，DC24V，0.5A

　　5AI

　　2AQ

　　數字量輸入

　　數字量輸出，3 PWM輸出

　　模擬量輸入：給湯機械手湯臂位置，給湯機械手湯勺位置，係統壓力

　　模擬量輸出：給湯機械手湯臂速度，給湯機械手湯勺速度

　　SM321332DI，DC24V 數字量輸入

　　SM32228DQ，DC24V，2A數字量輸出（電磁閥輸出）

　　SM322316DQ，DC24V，0.5A數字量輸出

　　SM335

　　1

　　4AI

　　4AQ

　　模擬量輸入：移模電子尺、壓射電子尺、頂針電子尺、壓射壓力檢測

　　模擬量輸出：比例壓力、比例流量

　　IM3651P-BUS擴展機架

　　RAIL2480mm導軌

　　MPI Cable15m電纜

　　4. 照片

　　新瑞SR150型壓鑄機

二、控製係統構成

　　1. 硬件配置、係統結構及選擇依據

　　係統由HMI和S7-300型PLC構成。因為(wei) 有位置、壓力、速度等曲線需要顯示，所以選擇了OP270 10。顯示效果比較好，有操作按鍵，容易維護；由於(yu) 需要3路PWM輸出控製步進電機，所以選擇了CPU313C，幾乎全部利用該CPU的數字量輸入輸出及模擬量輸入輸出，性價(jia) 比非常好；另外，由於(yu) 壓射過程非常快，通常為(wei) 10-50m/s，有時甚至可以達到100m/s以上。係統需要高速采集大量的數據進行顯示、分析和比較，因此選擇了SM335模塊，它的模擬量輸入輸出速度快、精度高，還可以產(chan) 生硬件中斷。

　　2. 附加係統的硬件配置圖，網絡結構圖，應用中的監視畫麵。

　　輔機係統主要是由3個(ge) 機械手構成：噴霧機械手、給湯機械手和取件機械手。他們(men) 根據壓鑄機的動作循環，在相應的位置進行動作。

　　3. 多種可選方案的比較：由於(yu) 有3個(ge) 步進電機需要控製，在選擇方案時考慮過用CPU313C加3個(ge) FM353模塊，該模塊是1軸步進電機定位模塊，最高脈衝(chong) 頻率可達200KHz，但此方案成本太高；考慮到本機器對脈衝(chong) 頻率要求不高，CPU313C模塊中集成的3路PWM輸出脈衝(chong) 頻率可達2.5KHz，已經完全可以滿足係統的要求。因此隻用1個(ge) CPU313C就完成控製要求，性價(jia) 比很完美！

三、控製係統完成的功能

　　1. 整個(ge) 控製係統可以分為(wei) 人機界麵顯示部分和PLC控製部分。其中PLC控製係統可以分為(wei) 以下幾個(ge) 部分：壓鑄機動作順序控製、壓射曲線顯示、PWM輸出控製和機械手控製。壓鑄機的動作控製如開模合模，是根據不同的位置送出不同的壓力和流量，通常合模分4級，開模分3級。考慮到液壓動作的平滑，本係統加了軟件斜率，在每個(ge) 動作的開始、切換和結束時都要通過斜率平滑過渡，使動作很流暢而且聲音很小。在機器的使用過程中模具的調整很麻煩，自動調模功能自動完成的繁瑣的調節過程，簡化操作；壓射過程對機器的成型非常重要，需要采集大量的位置、壓力和位置數據，壓射動作分3步：慢壓射、快壓射和增壓射，由3個(ge) 獨立的步進電機調節油泵的開口控製壓射的速度；PWM輸出是控製3個(ge) 獨立的步進電機，分別對應慢壓射、快壓射和增壓射的速度。控製上由PLC調用係統功能塊SFB49來實現；本機器配備了3個(ge) 機械手：噴霧機械手、給湯機械手和取件機械手，他們(men) 是可選的。根據壓鑄機的動作循環，在相應的位置進行動作。

　　脈寬調製功能是係統集成功能，僅(jin) 需在硬件配置中作簡單設定後，即可在PLC程序中調用SFB49，使用非常方便。

　　CALL SFB 49 ， “DI_PULSE_1”

　　// 慢壓射

　　LADDR ：=“DI_PULSE_1”.LADDR

　　// Count Address:768

　　CHANNEL ：=0

　　SW_EN ：=“DI_PULSE_1”.SW_EN

　　MAN_DO ：=“DI_PULSE_1”.MAN_DO

　　SET_DO ：=“DI_PULSE_1”.SET_DO

　　OUTP_VAL：=“DI_PULSE_1”.OUTP_VAL

　　JOB_REQ ：=“DI_PULSE_1”.JOB_REQ

　　JOB_ID ：=“DI_PULSE_1”.JOB_ID

　　JOB_VAL ：=“DI_PULSE_1”.JOB_VAL

　　STS_EN ：=“DI_PULSE_1”.STS_EN

　　STS_STRT：=“DI_PULSE_1”.STS_STRT

　　STS_DO ：=“DI_PULSE_1”.STS_DO

　　JOB_DONE：=“DI_PULSE_1”.JOB_DONE

　　JOB_ERR ：=“DI_PULSE_1”.JOB_ERR

　　JOB_STAT：=“DI_PULSE_1”.JOB_STAT

 2. 在壓射過程中如何高速采樣位置、壓力和速度數據是項目的難點。在硬件上，我們(men) 選用SM335模塊，它的模擬量輸入處理速度約為(wei) 每通道200us，精度為(wei) 14位，並產(chan) 生硬件中斷OB40。係統中設定了2ms的硬件中斷，在壓射過程中采集位置、壓力和速度數據；在PLC程序方麵，我們(men) 使用了變址尋址的編程技巧，壓縮程序空間，提高運行效率，使係統可以在2ms的中斷周期內(nei) 完成運算；在HMI方麵，配置了TREND曲線，在壓射過程結束後可以馬上更新曲線。

　　L #Index

　　SLD 4

　　LAR1

　　OPN “DB_Curve”

　　L #Act_Pos

　　T DBW ［AR1，P#0.0］ // Actual Position

　　L #Act_Prs

　　T DBW ［AR1，P#4000.0］ // Actual Pressure

　　L #Act_Pos

　　L #Act_PosPre

　　-I

　　L 33

　　*I

　　T DBW ［AR1，P#8000.0］ // Actual Speed

　　L #Act_Pos

　　T #Act_PosPre

　　L #Index

　　+ 1

　　T #Index

　　3. 附加生產(chan) 工藝當中有特點或較典型的設備或工藝照片。

四、項目運行

　　係統在2005年4月份投入使用後，運行情況良好，獲得用戶的好評。該方案將用在大型、高檔的壓鑄機上。由於(yu) 壓鑄機的使用環境非常惡劣，因此硬件很可靠性非常重要，S7-300堅固的硬件保證了係統的可靠性。而HMI方麵由於(yu) 使用了OP270 10，操作簡便，顯示效果比較好，也回避了觸摸屏的一些缺點，如不適合使用在多油汙、金屬碎片的環境等。

五、應用體(ti) 會(hui)

　　項目進行當中，深深地感到西門子自動化產(chan) 品無與(yu) 倫(lun) 比的靈活性。STEP 7強大而便捷的編程功能和PROTOOL靈活自如的組態性能使項目的編程和調試進展非常快。更改容易，維護方便。在PLC的編程中，使用了符號編程，簡單明了，易學易懂易維護。為(wei) 了節約成本，編程中使用模塊化編程和變址尋址，大量壓縮程序空間，否則必須使用更高一擋的CPU314C-2DP。

　　當然在調試的過程中，也在所難免地遇到了麻煩。PWM輸出原本是集成功能，很方便使用。但由於(yu) 我們(men) 節約成本，使用CPU313C上的數字量輸入點，在沒有配置使用硬件門的情況下，CPU313C上的部分數字量輸入點還是會(hui) 影響3通道的PWM輸出。由於(yu) 西門子手冊(ce) 上的描述也不確切，在求助無門的情況下，對CPU313C上的數字量輸入點一一進行測試並與(yu) 3通道的PWM輸出對照，終於(yu) 弄清楚了硬件門的準確定義(yi) ，完滿解決(jue) 了問題。