西门子控制器SIMOTIOND在飞剪中的应用研究

西门子控制器 SIMOTIOND在飞剪中的应
用研究
摘要：本文讨论了基于嵌入式西门子控制器的simotiond系统的体系结构。

在深入研究的基础上，开发了相应的运动控制软件，给出了运动控制软件的基本功能模型。

实现了SIMOTION、PROFIBUS DP模块和PLC在飞剪仿真系统中的应用模式。

关键词：飞剪；嵌入式西门子控制器SIMOTIOND；PLC；Profibus-DP
1.
前言
本文讨论了基于嵌入式西门子控制器的simotiond系统的体系结构。

在深入研究的基础上，开发了相应的运动控制软件，给出了运动控制软件的基本功能模型。

实现了SIMOTION、PROFIBUS DP模块和PLC在飞剪仿真系统中的应用模式。

1.
西门子控制器SIMOTIOND系统架构
SIMOTION体系结构的核心是古高公司开发的嵌入式SIMOTION。

simotiond控制器的核心是基于PC-104总线和高速DSP芯片的开放式同步运动控制卡。

它与古高公司开发的PROFIBUS-DP通信从卡一致，构成具有现场总线通信功能的嵌入式控制器。

Simotiond提供4通道16位D/a模拟电压（± 具有6个4倍频差分光电编码器反馈信号接口，输入信号频率可达8MHz。

可编程数字PID+速度前向碰撞+加速度前向碰撞滤波模式，卡上的DSP芯片有专门的同步控制程序，基本上可以监控进给计数编码器和剪刀位置编码器，并对剪刀驱动电机进行高频实时调节，使剪刀在高速板达到设定的裁切长度时能移动到裁切点，并在同步区域与板材保持同步运动。

基于PROFIBUS通信从卡和pc104与运动控制卡相连的通信主卡，构建了一个典型的PROFIBUS-DP单主从控制西门子控制器的仿真系统。

PC-104与西门子控制器simotion通信。

一方面，SIMOTION收集的数据和状态被
发送到主机进行监控。

另一方面，将主机的参数设定、电机调整和误差补偿指令
发送给simotiond控制器，对送料和剪切电机进行控制。

由于Profibus-DP协议，主从模块和标准PLC逻辑控制可以实现远程高速通信。

SIMOTION系统的硬件连接
简单，满足SIMOTION系统的要求。

由于开卷电机、卷取电机、输送电机远离主控柜，控制位置分散。

根据生产
线的布置特点，采用触摸屏（人机界面）的PLC集散控制方案。

现场接线、调试、维护非常方便。

西门子控制器SIMOTIOND系统架构见图1所示：
图1 飞剪西门子控制器SIMOTIOND系统架构图
2西门子控制器SIMOTIOND系统控制软件
在纯DOS环境下，利用C语言开发了simotiond系统的控制软件。

DOS-Siemens控制器SIMOTION系统的单任务、准确的时钟中断管理和长期稳定为工业
生产提供了可靠的保证。

飞剪控制西门子控制器SIMOTION系统由同步剪切控制子西门子控制器SIMOTION系统、辅助设备控制子西门子控制器SIMOTION系统和异常状态处理子
西门子控制器SIMOTION系统组成。

Simotiond系统是一个专业的同步剪切控制功
能模块。

西门子控制器SIMOTION系统功能树如图2所示，为方便西门子控制器
SIMOTION系统的维护和生产管理，设计了辅助设备控制SIMOTION系统和异常工
况处理SIMOTION系统。

用户在生产时，只需要切割长度。

它可以产生进给速度
和PID参数。

该系统操作简单，西门子控制器的SIMOTION系统具有高度自动化。

西门子控制器SIMOTION系统的内外关系与边界见图3所示：
图2 飞剪的西门子控制器SIMOTIOND系统功能
图3 飞剪西门子控制器SIMOTIOND系统功能模型
3实验应用与结果分析
下面给出了送料速度，剪切长度，加工时剪刀位置跟
随误差值图；剪刀的实际速度图；剪刀的实际位置图：
图4 剪刀的位置跟随误差
图5剪刀的实际速度
图6剪刀的实际位置
从图4可以看出，剪刀的位置跟踪误差收敛速度快，重复精度高，能够满足SIMOTION D系统的要求。

如图5所示，剪刀的实际速度曲线为梯形曲线规划，平滑稳定。

图6显示了剪刀的实际位置曲线。

可以看出，对于相同的进给速度和剪切长度，重复性更好。

总结
西门子控制器SIMOTION控制系统已成功应用于飞剪生产线。

其特点是：采用专用控制器和PLC控制方式，降低了西门子控制器SIMOTION控制系统的施工难度，缩短了开发调试周期，提高了可靠性；结构配置符合标准化、简化、模块化的原则，提高了整个系统的可扩展性、可靠性和可维护性；控制模块之间的通
信采用高效的通信模块，提高了通信速度，保证了仿真系统的控制精度；主机采用专用同步控制器，提供了一个高效的人机界面，实现状态监测、参数调整和自诊断。

采用现场总线通信方式简化现场连接，降低维修成本。

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