西门子6ES7223-1BH22-0XA8技术参数

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自动化系统的需求 

当前，消费者更多地要求生产“链式袋子”。（“链式袋子”是指包装袋内充填好产品、袋与袋之间通过打孔方式与相邻袋子彼此串联但方便分开的一种软包装形式。）因此，OEM设备制造商将面临更大的挑战。包装袋的充填量取决于正在被称重子设备称重的成品袋。在包装机称重环节产生的错误，意味着一个包装袋可能被充填为正常充填量的两倍，或者根本不充填。这类充填错误的包装袋在串袋中很难被辨别。 

针对包装袋的充填精度问题，包米勒提供的自动化解决方案如下： 

当产品从充填机构内下落时，它的下落时间可以通过死区时间补偿的方法，在其下落前预先计算出来，而死区时间的补偿基于薄膜的速度和加速度。即使在包装袋薄膜加速减速期间，高精度的时间预算也是可以实现的。通过死区时间补偿的方法控制充填过程中充填过量或漏充填的问题，不会产生物料浪费，用户也不再需要进行手工充填。另外还在很大程度上提高了时间效率，减少了系统由于等待物料而造成的时间浪费。具有优势的平滑运动 


在反向的Flyingsaw运动路径中，运动轨迹在换向中相对传统技术做了很大的改进，以减少机器的磨损和噪音。在此过程中，时间的控制达到了较优化，运动也一直在较合适的速度和加速度中进行着。即使在方向改变时，运动也从不停止，这将产生一个流畅的平滑运动。 

上图显示了包米勒的Flyingsaw运动曲线（左侧），右边为一个竞争**系统的案例（在回动点即运动轨迹开始反向的位置，加速或减速变化存在着突破而非平滑过渡）。包米勒系统的换向运动减少了冲击，电机在反向运动时加速减速可以平滑过渡，能够实现更小的机械磨损和更高的机器速度。 

脱模功能 

包米勒VFFS模板还扩展了横封架机构的标准运动类型，其中包括脱模功能。现在，脱模子设备已经被广泛地配套安装到横封架机构的封口钳上方。横封架机构将执行一个脱模运动，该运动可以将产品的残渣从卷膜即将封口的区域中去除。 

对横封架机构的控制 

横封架机构的运动可以在任何时候、根据整个操作过程的需要、通过b maXX-HMI人机界面进行动态的修改。甚至，客户可以在机器运行过程中对封装时间进行修改，而横封架机构的较终位置能够被自动地判断出来。 

包米勒现在已经开始使用DSD电机来执行横封架机构的无冲击连续运动。这种方式不仅可以使横封架机构具有高动态特性，而且该款伺服电机的加速能力更加**。 

触摸屏的设置 

在操作期间，在成型、充填、封口袋包机上的软件模板功能，均可以通过包米勒的b maXX-HMI 40触摸屏进行设置。所有运行过程的参数能够随时被修改，而且立即生效。比如，袋长范围可以在很大程度内被设置和调整；封口时间和基于色标的封口位置可被动态地调整；运动轮廓能够在运行过程中被修改；在机器操作期间，机器的运行速度可被动态地进行修改。 

驱动级PLC的控制功能 

b maXX系列的驱动级PLC，是一个基于驱动的PLC控制器，能够快速地访问驱动，并且能够同步地作用于正在持续运行伺服轴的机器中。此外，在接线方面，在驱动中集成的PLC也大大节约了控制柜中的空间。 

驱动级PLC的控制功能还包括了： 

色标检测； 

功能； 

对放卷单元进行张力控制； 

薄膜滑差的slip控制； 

横封架机构封口钳的温度调节。 

软件模板在成型、充填、封口机械上的优势 

软件模板在成型、充填、封口机械上的优势包括了： 

用户*了解运动控制的专业知识，就可以完成卷膜的放卷输送、包装袋的封口和充填等功能； 

袋包装的整个生产过程可以通过软件功能块的方式进行控制； 

模板的功能化将使缺省的硬件和软件架构升华到机器概念的高度，并使这样的转变非常简单； 

用户的工程费用被较小化，产品进入市场的进程极大地加速了； 

可以提供给用户机器独立功能块的理念

 热矫直机辅助设备包括： 

① 带有双PLC,具有一级和二级模型控制的自动化控制系统；②高压液压装置；③中压液压装置 ；④用于支撑辊的油汽润滑系统 ；⑤供小齿轮箱和齿轮减速机的润滑系统；⑥干油系统 ；⑦供矫直辊,压力框架冷却,液压装置和油润滑系统的冷却系统；⑧用于除鳞的吹扫系统。 

2、矫直机的控制方式及工作原理 

2.1 控制过程描述 

钢板从ACC控轧控冷区域出来，由辊道传送（入口辊道），温度范围450oC－950oC。此时进行矫直机前的辊道控制权限令牌（TOKEN）的交接，矫直机控制系统进行矫直区域的辊道控制。钢板传输到矫直机的入口时，由钢板位置检测器（CMD）进行检测，此时让钢板停下，等待控制系统的指令然后才能进行钢板的咬入矫直工序。 

（1）控制指令的自动模式 

自动模式是利用Level 2计算预设置定并将计算结果发送到Level 1自动打开辊缝，按设定的矫直力进行钢板的矫直。这些预设置是根据精轧机系统的 Level 2将钢板的钢种、温度、ID号、及ACC处理后的状态经TCP/IP通讯至矫直机Level 2，矫直机的Level 2根据矫直模型进行预计算，并将计算的数值传送至矫直机的Level 1系统，进行辊缝设备及矫直力的控制，钢板信息及控制信息均在HMI上显示。这些预计算的设置包括： 

① HGC液压缸位置（入口和出口辊缝并倾斜传动侧和非传动侧） 
② 入口/出口辊位置 
③ 工作辊弯辊缸位置 
④ 咬入、抛出和矫直速度 

（2）控制指令的人工干预模式。 

当操作人员发现Level 2的不准确时，可以人工进行矫直机状态的设置。将辊缝手动打开到合适的位置，弯辊摆到有效的位置等。咬入、抛出速度按系统设定的安全值进行。 

无论何种模式定位后，由操作人员在操作台上按下“START”开始按钮，钢板开始运动，按预设置的速度执行咬入矫直机、进行矫直、最后抛出的操作。 

本张钢板矫直完成后，矫直机出口处的位置器（CMD）检测到钢板尾部时，钢板停下。操作人员可以选择结束矫直（正常情况），也可以根据钢板的板形情况要求多道次矫直。如果结束矫直，矫直机后的运输辊道与冷床操作进行控制权限的交接，由冷床操作人员控制辊道并将钢板送到冷床区。 

2.2 电机传动控制 

矫直机咬入钢板后，由主传动系统加速到矫直速度，11根工作辊由两台主电机进行分组控制。 

当钢板的尾部在**组控制分组的工作辊内时，1#电机的力矩极限根据尾部在**组辊内的位置进度减小，防止接轴过力矩，矫直速度由1#电机控制。2#电机保持速度控制，力矩被控制在正常的范围内。当钢板尾部到**组辊的第三根辊子下面时，2#电机的加速度以一定的等变率减小。计算该等变率，在尾部走出**组工作辊时取消加速度。这时，2#电机的力矩极限被提高到较大电机力矩，这样钢板速度由第二个电机按S-RAMP速度曲线进行控制。 

当钢板尾部在第二组控制分组的工作辊内时，尾部走出**组控制分组的工作辊时，第二个电机传动是速度控制。第二个传动的力矩极限逐渐从较大传动力矩减小到最后接轴的较大力矩。要按照尾部在第二组辊内的进度减小。 

当尾部走出矫直机时，力矩极限等于最后接轴的较大力矩。出口处的CMD6检测到钢板尾部时，速度主控器用S-RAMP降低矫直机辊的速度基准，入口/出口辊道速度降为0。当钢板停止时，道次宣告结束。 

2.3 液压HGC辊缝控制原理 

首先要对液压缸的位置传感器进行进零点校准，自动回零。然后将HGC系统设置到CLOSELOOP（闭环）控制状态，设置辊缝的控制程序运行于Level1 PLC S7-400上。该 PLC 通过以太网TCP-IP与Level2计算机相连接,矫直机Level1接收到预设数据之后，控制相应的伺服阀进行动作，达到设定的辊缝位置。 

操作工也可根据实际情况进行手动的辊缝设定，在HMI上人工输入辊缝值，HGC系统可接收指令自动摆到相应位置；也可以使用操作杆进行HGC系统的位置操作。 

2.4 弯辊控制原理 

弯辊系统用于补偿矫程中自然观察到的矫直辊和箱体偏差。弯辊系统可在矫程中使矫直辊保持平行。 

上矫直辊和支承辊箱体安装在一个可收缩开式框架上。该框架被分成两部分，由活动接头连接。框架顶部的偏心装置可将这两部分分离，使矫直辊弯曲。内部装有位置传感器的液压缸启动该偏心装置。两个压力传感器给出液压缸压力反馈。用一个伺服比例阀驱动弯辊缸，可控制其位置和过载保护。 

分开两部分框架的偏心运动是不可逆的。弯辊缸只能在矫直机无负载时改变位置，所以在负载条件下不允许弯辊运动。

2.5 矫直机的标定 

该功能用于校准矫直机，使上箱体与下箱体平行。这一基准位置被储存起来并用于上箱体的准确位置。操作人员在每次箱体更换后执行标定程序。 

首先将厚度为60mm的标定板放在矫直机辊系内，矫直机辊系完全打开。在HMI画面中执行矫直机的自动标定程序。在HMI画面上输入上下工作辊及支撑辊的辊径值，按下“标定”按钮，四个HGC缸自动压下，检测到标定板厚度，并保持四个HGC处于相同校准压力时，记录其位置，确定为校准位，标定程序完成后，辊缝自动打开到80mm，操作人员将标定板开出，标定完成。 

2.6 自动控制系统一级和二级的功能实现 

（1）Level 1 的主要功能设计 

为操作人员用HMI显示从生产线热矫直机上下游的情况，但以矫直机主体区域为主。显示矫直机的有关数据和参数，详细显示工艺路线和物料跟踪情况。 

操作人员可看到工艺预设置和设**，可以根据实际情况进行人工设定和修改参数。主要包括辊道控制、主机传动系统、HGC系统、弯辊系统、液压站系统、换辊系统、油汽系统、故障报警系统等多个操作画面，允许操作人员启动/停止机器，显示传动状态（OFF/READY/ON关/待机/开）。 

矫直机的使用方式有三种，全自动(投入二级L2)，半自动(辊道自动控制、手动摆辊缝)，手动。 

用户模式两种：操作模式OPERATOR（用于正常生产状态），维护模式MAINTANCE（用于检修或换辊状态） 

辊道令牌权限控制（TOKEN）：与上游的精轧机控制系统及下游的冷床控制系统的辊道进行权限的交接，利用几个主要的钢板位置检测器CMD01矫直机区域入口，HMD10精轧机出口、ACC钢板尾部信号来进行辊道权限的控制与交接。矫直区的跟踪从CMD1-CMD9，CMD1是开始跟踪，CMD4钢板咬入矫直机，CMD6钢板抛出矫直机，可以按下按钮（允许对冷床交接）对冷床进行辊道交接，冷床操作完成后按下按钮（冷床操作台）将权限交回矫直机。 

在设计中增加了钢板的游动功能，只是在操作模式下有效：钢板在咬入之前和抛出之后，若没有按下开始按钮，或者没有动操作柄，30S后辊道处于游动状态，保护辊道不被太热的钢板烤坏。