V90PN 在码垛伺服编组上的应用研究

雷丰顺

（广州达意隆包装机械股份有限公司，广东 广州 510530）

传统的码垛机编组区多采用气缸阻挡方式实现产品在编组区的排列，在遇到多种产品编组方式时，需要调整阻挡组件位置，气缸组件越多，切换产品越不稳定，耗费时间也越多。针对如何高效稳定地实现切换产品生产，本文提出了一种高效快速的切换码垛编组方式的控制方案，实现一键切换不同产品编组方式。

1 系统组成

本控制系统采用的PLC 为经济型的CPU 1511-1 PN，S7-1500 运动控制功能支持旋转轴、定位轴、同步轴和外部编码器等工艺对象，可以轻松实现所需的定位控制。编组区采用SINAMICS V90PN 伺服驱动和伺服电机，该伺服系统可以和S7-1500 进行配合实现丰富的运动控制功能，并有以下优点：伺服性能优异、易于使用、成本低、运行可靠。采用Profinet 通讯，选用西门子报文111，通过FB284 编程实现V90PN 的EPOS 控制方式来实现定位控制功能。通过配方功能，实现一键切换产品。其中，V90 有个非常适用于这个工艺控制的功能，就是在运行模式1（相对定位）和运行模式3（连续恒速运行）之间可以实现无缝切换，从而非常容易实现工艺要求的产品间的间隔设计。三种模式关系如图1 所示。

图1

2 工艺流程

根据产品码垛格式，在HMI 设置好编组参数，其中，编组区伺服参数画面可以设置每包产品的伺服定位需要的距离参数，当产品往编组区行进挡住计数传感器时，伺服按模式3（连续运行模式）恒定速度运行，同时，把相对定位距离参数传给伺服，在产品离开传感器时，无缝切换到伺服定位模式1（相对定位模式），运行完定位参数的距离（这个距离就是产品和产品之间的间隔）就停止，一直到下个产品进入重新触发。当排编组满后，伺服模式切换到模式5，（直接设为回零位置）。

3 编程控制

根据控制工艺，这里选用V90PN 的EPOS 控制方式，通过FB284 在PLC 进行编程控制。SINAMICS V-ASSISTANT 工具，用于调试和诊断带有PROFINET 接口的SINAMICS V90 驱动（简称SINAMICSV90 PN）。可用于修改SINAMICS V90 PN的参数并监控其状态。这里用V-ASSISTANT 对V90 PN 进行配置。通过数据线建立连接，然后，选择目标驱动和电机型号，控制模式选择EPOS 模式；设置Profinet，选择报文111，配置网络，设置PN 名称，这个名称需要跟PLC 硬件组态里的V90PN 的名称一致，再设置IP 地址；再设置好电机减速比，轴模式为线性轴，回参考点模式为0。在测试电机界面可以点动伺服电机，测试正常，就可以用一键优化，实现电机参数的自动优化。编组伺服参数奇数层为A 层，偶数层为B 层，每层可以设置8 排，每排设置9 个产品的位置参数。发送给伺服的位置目标值，根据设置好的每一排每一箱的参数在产品挡住光电时自动更新。编组参数可以保存到配方，当切换产品时，选择配方名，按下载按钮，配方参数就会下载到PLC 的参数变量。这样就能满足不同产品只需一套参数变量，变量值由配方更新。这里通过全局库调用功能块FB284 SINA_POS，同时，便于多轴扩展，这里采用多重背景数据块的方式编程，可以快速地添加一个新的伺服轴。以下是FB284 在FB 功能块中的引脚编程。

#SINA_POS_Instance(ModePos:=#ModePos，

EnableAxis:=#iControl.EnableAxis，

CancelTraversing:=#iControl.CancelTransing，

IntermediateStop:=#iPause，

Positive:=1，

Negative:=0，

Jog1:=#iControl.Jog1，

Jog2:=#iControl.Jog2，

FlyRef:=0，

AckError:=#iReset，

ExecuteMode:=#iControl.ServoStart，

Position:=#iControl.Position，

Velocity:=#iControl.Velocity，

OverV:=#OverVelocity，

OverAcc:=100，

OverDec:=100，

ConfigEPos:=#iControl.ConfigEPos，

HWIDSTW:=#HwID，

HWIDZSW:=#HwID，

AxisEnabled=＞#oAxisEnabled，

AxisPosOk=＞#ioAxisPosOk，

AxisSpFixed=＞，

AxisRef=＞#ioAxisRef，

AxisWarn=＞#oAxisWarn，

AxisError=＞#oAxisError，

Lockout=＞#oLockOut，

ActVelocity=＞#oActVelocity，

ActPosition=＞#oActPosition，

ActMode=＞#oActMode，

EPosZSW1=＞#oEPosZSW1，

EPosZSW2=＞#oEPosZSW2，

ActWarn=＞#oActWarn，

ActFault=＞#oActFault，

Error=＞#oError，

Status=＞#oStatus，

DiagID=＞#oDiagID);

4 结语

SINAMICS V90 PN 是西门子推出的一款小型、高效便捷、低成本高性价比的伺服系统。本文从实用性出发，介绍了一种高效稳定，低成本高性价比的伺服控制方案。在本工艺控制中，通过使用FB284 功能块的模式无缝切换功能，实现相对定位模式和连续恒速运行模式的不停顿切换，实现产品的高速精确定位，运行可靠，采用配方功能，实现不需要工具去调整机械位置，只需下载不同配方，就可以适应几十种产品的快速转换。