西门子S7-200 SMART在栈板焊接机上的应用.docx

聚焦

Focus

控制系统

苏州凯尔博精密机械有限公司占政文

西门子S7-200SMART在栈板焊接机

上的应用

摘要：本文介绍了西门子S7-200SMARTPLC在栈板焊接机上的应用，控制系统的配置选型、软件设计和实现的功能。经测试，该方案完全能够满足栈板焊接机的各项技术要求，运行稳定，性能良好。

关键词：S7-200SMART;栈板焊接机

1引言

塑料制品在国民生产及日常生活中应用极为广泛，大到飞机汽车，小到锅瓦瓢盆，在社会发展中扮演着极其重要的角色。塑料机械是生产塑料制品的主要设备，根据国家统计局的数据显示，2012年塑机工业总产值达462亿元，市场潜力巨大。

栈板是集装卸、堆码、搬运和运输商品的水平平台，而栈板机是一种典型的塑料焊接机械，用于将不同的栈板焊接在一起，以满足不同运输场合的需求。

苏州凯尔博公司设计生产的系列塑料焊接设备已广泛应用于汽车零配件行业、电子电器、医疗器械、航空航天、军工、环保、玩具、食品加工等行业，客户遍布全国，部分产品远销欧美，中东及东南亚国家。

2工艺要求

栈板机通过电加热的方式将栈板焊接起来，本项目根据客户的需求，采用西门子S7-200SMARTPLC控制液压、伺服、变频器、编码器和温度控制模块，能实现18段温度的单独控制，集中到触摸屏里面，分两页显示，并在报警画面里面做温度报警提示。如果其中有一段温度没有达到设定温度，或者高于设定温度，系统将提示故障。

根据客户的具体需求，如使用液压站驱动上模具、用编码器进行液压的位置控制，能方便设定各种参数、显示上模具的当前位置等，在选型时采用西门子SMART解决方案作为主要的控制、驱动主体。在热模滑动上采用变频器加编码器的方式，来控制电机的加减速位置以及焊接位置；在滑动焊接工位上采用伺服来实现精确定位；在温度控制方面，采用的是第三方的温度模块与S7-200SMARTPLC进行Modbus通信，同时将温度设定组态到显示屏中，做温度报警，显示的温度包括设定温度(用户设定期望的温度),显示温度(显示当前温度),偏置温度(允许温度偏差，客户大多要求温度控制在±5度之内),当显示温度高于或者低于偏置温度时，立刻显示报警并停止焊接动作。该功能既方便客户调试，又能保证焊接质量。栈板焊接机主要规格如表1所示。

表1栈板焊接机主要规格

外形尺寸净重

生产能力供电电压

5500×4200×2500mm

5吨

50块/lh

380V,50Hz

焊接尺寸设备总功率热模行程送料行程

800×1500mm100kW

1900mm1750mm

3工艺流程

栈板焊接共11个步骤，如图1所示：加热至设定温度--上料--按下启动按钮，自动送料到模腔--合模--上下夹具夹住产品，分模--热模前进--上下合模，栈板开始熔化并开始计时--熔接时间到，上下模具分开，热模退回--上下模具再合模，并计时开始固化--固化时间到，上夹具松开后上模分开--工位移动继续焊接下块栈板(注：在焊接的时候另外一个工位就可以上料)。

4硬件配置

该设备的I/O测点为22DI,16DO,同时需要两路单向高速计数器来接收上模和滑板编码器的信号，一般选用40点的PLC即可满足要求。另外，考虑到电控柜空间狭小，这就要求PLC的体积

30百配质AUTOMATIONPANORAMA2013.8

开

开始

上下合模，栈板开始熔化并计时

加热至设定温度

熔接时间到，上下模具分开，热

上料(下料)

模退回

按启动按钮，自动送料

到模腔

合模

固化时间到，上下夹具松开后上模分开

上下夹具夹住产品分模

焊接完成

热模前进

是否进行下一次焊接?

否

结束

上下模具再合模，并计时开始固化

图1栈板焊接工艺流程

十分紧凑。客户对成本控制要求较高，不能接受高成本的专用编程电缆。针对以上要求，选用S7-200SMART作为主控制器。

在以往的设备上，温度显示没有做到屏里面，也没有报警提示，而且需要在机器上开18个温控器的孔，连接导线多，效率低。现在采用S7-200SMARTPLC与3个第三方温度模块通过Modbus通信，既节省了空间，也提高了设备的档次，同时增加了温度报警功能(第三方的温度模块每台集成8通道，外接K型热电偶，快速固态继电器)。该焊接机配备的HMI,采用SMARTLINE触摸屏，64K色真彩显示。SMARTLINE还集成了以太网接口，可与S7-200SMART通过普通网线直接连接，比串口通讯速度有大幅提升。主要硬件配置如表2所示。

表2主要硬件配置表