摘要：流道閘板是浮法玻璃生產(chǎn)線中的重要設(shè)備，本文詳細(xì)介紹了西門子SinamicsS120伺服控制系統(tǒng)在流道閘板控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：S120；流道閘板；

1引言

在浮法玻璃生產(chǎn)工藝中，流道閘板是生產(chǎn)線上的關(guān)鍵設(shè)備，其作用是通過調(diào)節(jié)閘板開度，控制玻璃液由熔窯通過流道流入錫槽內(nèi)，以實現(xiàn)生產(chǎn)不同厚度玻璃產(chǎn)品的要求，所以對閘板的要求是操作方便、運行可靠、定位準(zhǔn)確。

2系統(tǒng)方案設(shè)計

浮法玻璃生產(chǎn)線是一個龐大的生產(chǎn)系統(tǒng)，現(xiàn)場采西門子S7-400HDCS系統(tǒng)，監(jiān)測和控制整個生產(chǎn)線的運行。兩套S120做為DCS系統(tǒng)的ProfibusDP從站，分別控制兩套流道閘板。同時為了保證系統(tǒng)的可靠性，設(shè)置了本地、遠程切換功能。在遠程工作模式時，進行位置控制，由DCS通過ProfibusDP通訊，發(fā)送目標(biāo)位置值S120，控制流道閘板上升或下降。在本地工作模式時，進行速度控制，通過連接到S120自身IO的按鈕，按下按鈕時，流道閘板上升或下降，松開按鈕流道閘板停止。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3.系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1硬件配置

S120的控制單元選用CU310-2DP，功率單元選用PM340，配合西門子1FT7高性能電機。CU310-2DP控制單元設(shè)計用于SINAMICSS120(AC/AC)的通信及開環(huán)/閉環(huán)控制功能，它和功率模塊PM340組合在一起，便構(gòu)成了一個強大的單軸驅(qū)動器。

控制單元CU310-2DP集成了6路可設(shè)定的隔離數(shù)字量輸入和8路可設(shè)定的雙向非懸空數(shù)字量輸入/輸出，可用于外接按鈕或指示裝置。

3.2電氣原理圖

利用CU310-2DP自身集成的IO點，可以使流道閘板完全脫離DCS的控制，實現(xiàn)本地控制。同時CU310-2DP自身也集成了DP通訊接口，可以通過DCS實現(xiàn)流道閘板的遠程控制。電氣原理圖如圖2所示。

本地操作按鈕如圖3所示：

4.調(diào)試要點

S120系統(tǒng)做為DCS系統(tǒng)的從站，需要與DCS系統(tǒng)進行ProfibusDP通訊，DCS系統(tǒng)中必須安裝S120的GSD文件，才能在硬件中配置S120。通過GSD文件，使DCS系統(tǒng)中不必安裝S120的編程軟件，就可以實現(xiàn)S120的硬件配置，大大簡化的DCS系統(tǒng)中的工作，并且增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性。S120包含多種DP報文，此項目需用到S120的基本定位功能，所以將S120與DCS的通訊配置成111報文。DCS和S120中的配置如圖4、5所示。

同時在S120的配置中，需要激活基本定位功能。S120的基本定位功能主要包括下面幾個內(nèi)容：

•點動(Jog)：用于手動方式移動軸，通過按鈕使軸運行至目標(biāo)點。

•回零(Homing/Reference)：用于定義軸的參考點或運行中回零。

•限位(Limits)：用于限制軸的速度、位置，包括軟限位、硬限位。

•程序步(TraversingBlocks)：共64個程序步，可自動連續(xù)執(zhí)行一個完整的程序，也可單步執(zhí)行。

•直接設(shè)定值輸入/手動設(shè)定值輸入(DirectSetpointInput/MDI)：目標(biāo)位置及運行速度可由上位機實時控制。

在本項目中，利用S120基本定位功能中的MDI（手動設(shè)定值輸入）功能，可以輕松地通過外部系統(tǒng)來實現(xiàn)復(fù)雜的定位功能。MDI有兩種工作模式，速度模式和位置模式，可以通過參數(shù)P2653參數(shù)來在線切換這兩種工作模式。P2653為0時，為速度模式；P2653為1時，為位置模式。速度模式是指軸按照設(shè)定的速度及加、減速運行，不考慮軸的實際位置。位置模式是指軸按照設(shè)定的位置、速度、加/減速運行。位置模式又可分為絕對位置（P2648=1）和相對位置（P2648=0）兩種方式，在本項目中，當(dāng)切換到DCS遠程控制時，使用MDI的相對位置模式，當(dāng)切換在本地控制時，使用MDI的速度模式。主要參數(shù)設(shè)置如圖6所示：

只要使用到位置模式，則回零功能是必不可少的。S120的基本定位功能中包含了回零功能?；亓愎δ苤挥性谑褂迷隽烤幋a器（旋轉(zhuǎn)編碼器、正/余弦編碼器或脈沖編碼器）時需要，因為每次上電時增量編碼器與軸的機械位置之間沒有任何確定的關(guān)系，因此軸都必須被移至預(yù)先定義好的零點位置。S120中回零有三種方式：

•直接設(shè)定參考點(SetReference):對任意編碼器均可。

•主動回零(Referencepointapproach):主要指增量編碼器

•動態(tài)回零(FlyingReference)：對任意編碼器均可。

直接設(shè)定參考點功能，是用戶通過程序可設(shè)置任意位置為坐標(biāo)原點。通常情況下只有當(dāng)系統(tǒng)即無接近開關(guān)又無編碼器的零脈沖時，或者當(dāng)需要軸被設(shè)置為一個不同的位置時才使用該方式。在本項目中，就是使用回零功能中的直接設(shè)定參數(shù)點功能。在現(xiàn)場的流道閘板中，安裝有一個固定的標(biāo)尺，如果系統(tǒng)斷電后，再重新上電，可以通過人為讀取標(biāo)尺上的位置，然后將此位置設(shè)定給S120系統(tǒng)，做為系統(tǒng)的參考點。

為了使DCS和按鈕都可以實現(xiàn)控制S120的目的，需啟用S120的自由功能塊功能，自由功能塊包括邏輯運算功能塊、算術(shù)運算功能塊、保存功能塊等。利用自由功能塊，可以實現(xiàn)簡單的邏輯和算術(shù)功能。利用自由功能塊的邏輯或和邏輯與功能，實現(xiàn)簡單的邏輯功能，如圖7所示。

5.結(jié)束語

西門子運動控制產(chǎn)品的高可靠性，1FT7的高性能電機，確保設(shè)備在高溫等惡劣的生產(chǎn)環(huán)境中，長時間連續(xù)穩(wěn)定的工作。S120系統(tǒng)自帶閉環(huán)位置控制功能，定位精度高，響應(yīng)時間快，并且定位功能由S120獨立完成，降低了控制系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，簡化了機械結(jié)構(gòu)。S120系統(tǒng)做成了Profibus-DP及Profinet等現(xiàn)場總線接口，使用伺服系統(tǒng)十分容易地集成到以S7-400H為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)中去，減少了信號連線，實現(xiàn)全數(shù)字控制。

韓戰(zhàn)濤(1982-)，男，西安交通大學(xué)碩士研究生，主要從事伺服控制及工業(yè)自動化的研究。