摘要：本文介紹了西門子FM350-2在紙卷包裝機(jī)上的應(yīng)用，利用FM350高速計(jì)數(shù)模塊實(shí)現(xiàn)紙卷包裝機(jī)運(yùn)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動距離和紙卷參數(shù)的精確測量。簡述了項(xiàng)目的工藝及控制系統(tǒng)的硬件配置，重點(diǎn)介紹了FM350模塊的硬件組態(tài)及參數(shù)設(shè)定和編程。
關(guān)鍵詞：紙卷包裝機(jī) FM350  精確定位
Abstract: In this paper, the application of siemens FM350-2 in paper packaging machine was introduced. The exact distance of motion parts of the paper packaging machine and parameters of the paper roll was acquired with using of high-speed counter module FM350 Briefly described the project technology and the hardware selection, focuses on the hardware configuration, parameter settings and programming of the  model FM350-2.
Key Words : Paper Packaging Machine, FM350, Accurate Positioning
中圖分類號：TP241.2
文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1、工藝簡介
      紙卷包裝機(jī)是造紙完成生產(chǎn)線必備的包裝設(shè)備之一，其主要功能是對紙卷的外層進(jìn)行包裝，以便于運(yùn)輸和存儲。包裝材料一般是牛皮紙，包裝層數(shù)一般為3-5層。
      紙卷包裝機(jī)由放紙、送紙、卷紙、切紙噴膠、熱壓合等部分組成。要求包裝過程中放紙、送紙和卷紙過程中放紙架、送紙輥和紙卷驅(qū)動輥的包裝紙線速度一致并保持一定的張力，張力過大容易拉斷包裝紙。

 

圖1 紙卷包裝機(jī)

    整個紙卷包裝系統(tǒng)從前到后由以下三大部分組成：

1）放紙部分：由工字梁滑軌、門式紙卷支架移動車、裝紙汽缸、導(dǎo)向輥和電機(jī)組成。

2）送紙部分：由送紙驅(qū)動輥、氣動壓輥、改向輥、托紙梁、夾紙器、送紙盒和電機(jī)組成

3）卷紙部分：由紙卷驅(qū)動輥和電機(jī)組成。

 1、控制系統(tǒng)構(gòu)成 

 2.1 系統(tǒng)硬件配置 

由于I/O點(diǎn)數(shù)比較多，用IM153-1擴(kuò)展了一個分布式I/O站。系統(tǒng)主要硬件配置如下：

 表1 控制系統(tǒng)主要硬件清單

 

名稱	訂貨號	數(shù)量
CPU315-2DP	6ES7 315-2AG10-0AB0	1
電源PS301 10A	6ES7 307-1KA01-0AA0	2
MMC存儲卡2M	6ES7 953-8LL11-0AA0	1
DI模塊 32 點(diǎn)24V DC	6ES7 321-1BL00-0AA0	5
DO模塊 32 點(diǎn)24V DC	6ES7 322-1BL00-0AA0	4
AI模塊 2點(diǎn)	6ES7 331-7KB02-0AB0	2
AO模塊 2點(diǎn)	6ES7 332-5HB01-0AB0	2
計(jì)數(shù)模塊FM350-2	6ES7 350-2AH00-0AE0	1
接口模塊IM153-1	6ES7 153-1AA03-0XB0	1
通訊卡CP5611	6GK1 5611-AA01	1
編程適配器	6ES7 972-0CB20-0XA0	1
多功能面板MP277 10英寸	6AV6643-0DD01-1AX0	1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2  FM350-2主要功能[1]
 8 通道智能型計(jì)數(shù)器模塊，用于通用
 接連接 24 伏增量編碼器和 8.2伏 NAMUR 編碼器；
 與可編程參考值的比較功能(工作方式?jīng)Q定比較值數(shù)量)；
 當(dāng)達(dá)到比較值時，內(nèi)置數(shù)字輸出端輸出響應(yīng)；
 多種工作模式
 連續(xù)/ 單次/ 周期計(jì)數(shù)
 頻率/ 速度的測量
 周期測量
 比例器
      在本系統(tǒng)中用了7個高速計(jì)數(shù)通道，分別用于左右小車、熱壓盤、噴槍等運(yùn)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)行距離測量和紙卷寬度、直徑的測量以及紙卷對中位置的測量。
3、FM350組態(tài)及編程
3.1 軟件安裝
      對于FM350需要在Step7里做一些組態(tài)設(shè)置才能正常使用[2]。
      首先需要安裝FM350-2的軟件包，這里需要注意的是安裝該軟件包需要修改操作系統(tǒng)語言為English(United States)，否則無法安裝，安裝完畢后可以再修改回來。安裝完畢后，在庫選項(xiàng)下面打開庫“fm_cntli”，拷貝“FC2,FC3,FC4,FC5,UDT1” 到新建的項(xiàng)目中，新建一個DB1, 選擇UDT1類型，如圖2所示。

3.2 硬件組態(tài)
      打開Step7硬件組態(tài)，在空槽(4號至11號）中插入FM350-2模塊，右擊FM350-2模塊，選擇“Object Properties”，點(diǎn)擊“BG Adr...”，可以看到模塊地址為288，這個地址以后要用到，可以在“Address”頁中修改。點(diǎn)擊“Select Data Block”。選擇剛才建立的UDT1類型的數(shù)據(jù)塊：DB1，然后點(diǎn)擊“OK”關(guān)閉全部對話框，見圖3。

 

      首先要指定通道種類，雙擊機(jī)架上的FM350-2模塊，打開參數(shù)設(shè)置對話框，點(diǎn)擊FM350-2參數(shù)設(shè)置（Asisigning Parameters）對話框中“Edit”->“Specify Channels...”根據(jù)任務(wù)需求在這里設(shè)置通道0-7為單獨(dú)計(jì)數(shù)器模式，其它為默認(rèn)。
      包裝機(jī)系統(tǒng)使用的編碼器為倍加福的增量型旋轉(zhuǎn)編碼器RV150N，在編碼器（Encoder）設(shè)置界面，選擇兩倍速旋轉(zhuǎn)編碼器（Double Rotary Transducer）模式，該模式輸入信號為A/B相正交信號，A信號超前B信號90度時增計(jì)數(shù)，B信號超前A信號90度時減計(jì)數(shù)，在A信號上升沿和下降沿到來時計(jì)數(shù)值加(減)1，其它參數(shù)默認(rèn)，如圖4所示。

 

      雙擊“Operating Modes”，在該界面下選擇計(jì)數(shù)模式為單次計(jì)數(shù)（Single Counting），在該模式下門接通時，計(jì)數(shù)器僅計(jì)數(shù)一次，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到用戶設(shè)定的高限值后，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。如果要再次使用計(jì)數(shù)器，必須重新啟動。如圖5所示。

圖5 FM350計(jì)數(shù)模式設(shè)置

3.3 計(jì)數(shù)程序編程
      安裝軟件所帶的庫中的各功能塊的功能如表2。
      根據(jù)紙卷包裝機(jī)工藝需求，我們只需要FC2、FC4和DB1，分別用于計(jì)數(shù)控制和讀取計(jì)數(shù)值。
      最后根據(jù)工藝要求編寫相應(yīng)的控制程序，在計(jì)算運(yùn)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動距離和紙卷信息相關(guān)參數(shù)時調(diào)用相關(guān)的計(jì)數(shù)模塊，實(shí)現(xiàn)精確計(jì)算和準(zhǔn)確定位。
4、應(yīng)用體會
1）在項(xiàng)目的方案確定階段，考慮成本因素是必須的，但必須深刻了解設(shè)備的關(guān)鍵控制點(diǎn)，懂得其控制原理才能拿出最佳方案，才能保證設(shè)備達(dá)到最佳的性價(jià)比。
2）在使用時FM350-2編程時需要注意以下幾點(diǎn)：
(1) 每個程序循環(huán)周期都必須調(diào)用FC2，用戶可將上述程序添加到OB1中，如果有多個FM350-2模塊，F(xiàn)C2需要被多次調(diào)用，每個FC2對用不同的DB塊。
(2) FC2可以完成CPU與FM350-2模板之間的數(shù)據(jù)傳遞，即將Counter DB中的控制字（CONTROL_SIGNALS）傳送至模板，并將FM350-2模板的狀態(tài)（CHECKBACK_SIGNALS）讀取到Counter DB。CONTROL_SIGNALS 與 CHECKBACK_SIGNALS的詳細(xì)信息參考西門子技術(shù)手冊。
(3) JOB_RD.NO和JOB_WR.NO分別是讀、寫操作的工作任務(wù)號，初始值為B#16#0，數(shù)據(jù)類型為“BYTE”，在Counter_DB中的地址為DBD1。在寫操作時不僅需要將新的數(shù)值寫入Counter_DB，還應(yīng)將工作任務(wù)號送入JOB_WR.NO以控制FC3執(zhí)行不同操作。工作任務(wù)號的具體含義見西門子技術(shù)手冊。
5、結(jié)束語
      紙卷包裝機(jī)是造紙企業(yè)完成工段必備的包裝設(shè)備之一，包裝工藝對紙卷測量精度和包裝機(jī)運(yùn)動機(jī)構(gòu)的定位精度要求較高。利用旋轉(zhuǎn)編碼器和FM350高速計(jì)數(shù)模塊實(shí)現(xiàn)了紙卷的測量和包裝機(jī)運(yùn)動機(jī)構(gòu)的精確定位。通過用戶反饋來看該設(shè)備完全滿足了紙廠的包裝工藝要求，為紙廠節(jié)約勞動力的同時也為其創(chuàng)造了巨大經(jīng)濟(jì)效益。

表2 各FC功能介紹

塊編號	塊名稱	功能	是否必須
FC2	CNT2_CTR	控制FM 350-2模塊做簡單計(jì)數(shù)	是
FC3	CNT2_WR	更新模塊裝載值、高低限值、比較值	否
FC4	CNT2_RD	可一次讀取4個通道的當(dāng)前計(jì)數(shù)值或測量值	否
FC5	DIAG_RD	在診斷中斷中讀取FM 350-2模板診斷信息	否
DB1	Counter DB	包含所有FM 350-2模板相關(guān)數(shù)據(jù)，UDT1格式	是