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(shí)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(yùn)行可靠、定位準(zhǔn)確。

2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

浮法玻璃生產(chǎn)線是一個(gè)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(gè)生產(chǎn)線的運(yùn)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(shí)為了保證系統(tǒng)的可靠性，設(shè)置了本地、遠(yuǎn)程切換功能。在遠(yuǎn)程工作模式時(shí)，進(jìn)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(shí)，進(jìn)行速度控制，通過連接到S120自身IO的按鈕，按下按鈕時(shí)，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(jì)

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(jī)。CU310-2DP控制單元設(shè)計(jì)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(gè)強(qiáng)大的單軸驅(qū)動(dòng)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(diǎn)，可以使流道閘板完全脫離DCS的控制，實(shí)現(xiàn)本地控制。同時(shí)CU310-2DP自身也集成了DP通訊接口，可以通過DCS實(shí)現(xiàn)流道閘板的遠(yuǎn)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(diǎn)

S120系統(tǒng)做為DCS系統(tǒng)的從站，需要與DCS系統(tǒng)進(jìn)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(shí)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(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。S120包含多種DP報(bào)文，此項(xiàng)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(bào)文。DCS和S120中的配置如圖4、5所示。

同時(shí)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(gè)內(nèi)容：

•點(diǎn)動(dòng)(Jog)：用于手動(dòng)方式移動(dòng)軸，通過按鈕使軸運(yùn)行至目標(biāo)點(diǎn)。

•回零(Homing/Reference)：用于定義軸的參考點(diǎn)或運(yùn)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(gè)程序步，可自動(dòng)連續(xù)執(zhí)行一個(gè)完整的程序，也可單步執(zhí)行。

•直接設(shè)定值輸入/手動(dòng)設(shè)定值輸入(DirectSetpointInput/MDI)：目標(biāo)位置及運(yùn)行速度可由上位機(jī)實(shí)時(shí)控制。

在本項(xiàng)目中，利用S120基本定位功能中的MDI（手動(dòng)設(shè)定值輸入）功能，可以輕松地通過外部系統(tǒng)來實(shí)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(shí)，為速度模式；P2653為1時(shí)，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(yùn)行，不考慮軸的實(shí)際位置。位置模式是指軸按照設(shè)定的位置、速度、加/減速運(yùn)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(xiàng)目中，當(dāng)切換到DCS遠(yuǎn)程控制時(shí)，使用MDI的相對位置模式，當(dāng)切換在本地控制時(shí)，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(shí)需要，因?yàn)槊看紊想姇r(shí)增量編碼器與軸的機(jī)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(diǎn)位置。S120中回零有三種方式：

•直接設(shè)定參考點(diǎn)(SetReference):對任意編碼器均可。

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

•動(dòng)態(tài)回零(FlyingReference)：對任意編碼器均可。

直接設(shè)定參考點(diǎn)功能，是用戶通過程序可設(shè)置任意位置為坐標(biāo)原點(diǎn)。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(shí)，或者當(dāng)需要軸被設(shè)置為一個(gè)不同的位置時(shí)才使用該方式。在本項(xiàng)目中，就是使用回零功能中的直接設(shè)定參數(shù)點(diǎn)功能。在現(xiàn)場的流道閘板中，安裝有一個(gè)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(diǎn)。

為了使DCS和按鈕都可以實(shí)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(yùn)算功能塊、算術(shù)運(yùn)算功能塊、保存功能塊等。利用自由功能塊，可以實(shí)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(shí)現(xiàn)簡單的邏輯功能，如圖7所示。

5.結(jié)束語

西門子運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的高可靠性，1FT7的高性能電機(jī)，確保設(shè)備在高溫等惡劣的生產(chǎn)環(huán)境中，長時(shí)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(shí)間快，并且定位功能由S120獨(dú)立完成，降低了控制系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，簡化了機(jī)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(shí)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(dòng)化的研究。