摘要：數(shù)控前送料剪切生產(chǎn)線是重型汽車制造行業(yè)中金屬板材下料的主要設(shè)備，對成品板料精度和整線加工效率要求很高。該生產(chǎn)線控制系統(tǒng)以西門子T-CPU為主控制器，采用分布式從站的模塊化結(jié)構(gòu)，通過PROFIBUS-DP總線技術(shù)，組成了一套高精度、高效率的自動控制系統(tǒng)。本文結(jié)合數(shù)控前送料剪切生產(chǎn)線詳細介紹了基于西門子T-CPU的伺服同步送料控制系統(tǒng)的硬件組成、軟件系統(tǒng)、工作原理、系統(tǒng)配置等。

　　關(guān)鍵詞：剪切生產(chǎn)線 送料 T-CPU 伺服同步

　　0.引言

　　隨著道路交通運輸業(yè)的發(fā)展，大噸位重型汽車近年來增長趨勢迅猛，重型汽車生產(chǎn)線中對金屬板材的下料工藝提出了新的要求。新型金屬板材下料設(shè)備在精度和效率大幅度提升的同時，還必須滿足超長、超厚和高強度板材的下料需求。

　　國內(nèi)外金屬板材加工行業(yè)內(nèi)，對于超長、超厚和高強度板材的下料基本都采用剪切成型的方式，且向著高精度、高效率的方向發(fā)展。中低端數(shù)控系統(tǒng)已不能滿足當前市場對板材剪切生產(chǎn)線的控制需求，高端數(shù)控系統(tǒng)價格昂貴，且系統(tǒng)開放性較差，在該行業(yè)內(nèi)不能被廣泛使用，所以研發(fā)一套適用于超長、超厚和高強度金屬板材剪切生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)顯得尤為重要。

　　新型金屬板材剪切生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的核心就是解決超長、超厚板材剪切時的自動送料問題。傳統(tǒng)的單伺服電機驅(qū)動雙出軸減速機的同步送料方式已不能滿足用戶對加工板料的精度要求，因此，如何處理兩個(或多個)伺服電機在運行過程中速度和位置的同步問題才是關(guān)鍵所在。本文以西門子T-CPU為主控制器，結(jié)合PROFIBUS-DP(Drive)總線的時鐘同步特性，有效解決了雙伺服電機同步送料的技術(shù)難題，實現(xiàn)整套設(shè)備控制系統(tǒng)集成化，自動化和信息化。

　　數(shù)控前送料剪切生產(chǎn)線控制系統(tǒng)

　　數(shù)控前送料切生產(chǎn)線控制系統(tǒng)以西門子T-CPU(SIMATIC Technology CPU)為主控制器，通過PROFIBUS-DP總線實現(xiàn)了主站與遠程I/O從站、驅(qū)動器接口模塊(IM174)、S7控制器等從站模塊之間的數(shù)據(jù)通訊;由工業(yè)以太網(wǎng)(Ethernet)實現(xiàn)了控制系統(tǒng)與上位工控機之間的無縫集成;基于WinCC軟件和VB語言的人機界面，實現(xiàn)了生產(chǎn)工藝流程的實時顯示、故障診斷、操作向?qū)А顟B(tài)監(jiān)控等。

　　1.1系統(tǒng)硬件組成

　　數(shù)控前送料切生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件組成如圖1所示：

　　西門子T-CPU(SIMATIC Technology CPU)是該控制系統(tǒng)的主控制器，他將PLC的邏輯控制功能和運動控制功能及傳動裝置參數(shù)化功能融合為一體，組成了一個集SIMATIC PLC控制器和Technology運動控制器的雙核CPU系統(tǒng)。他提供了邏輯控制的同時，還提供了多軸聯(lián)動運動控制、壓力控制、液壓軸的控制功能，是一種實用性很強的多功能控制平臺。T-CPU還包含一個符合PLCopen標準的功能塊庫，可直接使用現(xiàn)成的運動控制指令，實現(xiàn)復(fù)雜的運動控制任務(wù)。

　　T-CPU硬件包括DP(MPI)和DP(DRIVE)連個接口。DP(MPI)接口用于連接SIMATIC附加組件，如PC、遠程I/O從站、S7控制器等，實現(xiàn)DP接口模式下擴展網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)。DP(DRIVE)接口可直接連接西門子驅(qū)動控制器，也可通過IM174(驅(qū)動器接口)模塊連接第三方驅(qū)動器，實現(xiàn)位置、速度、多軸同步等控制功能。

　　IM174是一個接口模塊，用于控制模擬驅(qū)動器或第三方帶有模擬接口的驅(qū)動器。每個模塊可以輸出4路獨立的模擬量給定信號，最多可以控制四個帶有模擬設(shè)定值接口的驅(qū)動器。每個軸有一個TTL或SSI編碼器，也可用作沒有編碼器的步進驅(qū)動器。

　　IM174模塊與T-CPU之間通過PROFIBUS-DP(Drive)總線連接，最大通訊速率可達12Mbit/s，其時鐘同步特性有效且高質(zhì)量的保證了控制系統(tǒng)的高精度和穩(wěn)定性。

　　1.2系統(tǒng)軟件介紹

　　數(shù)控前送料切生產(chǎn)線控制系統(tǒng)主控制器T-CPU是在SIMATIC可編程邏輯控制器標準軟件包STEP7(V5.5 SP4)和選件包S7-Technology V4.2的基礎(chǔ)上進行組態(tài)和編程的。該系統(tǒng)通過SIMATIC WinCC(Windows Control Center V7.0)軟件將生產(chǎn)現(xiàn)場的重要數(shù)據(jù)(如設(shè)備狀態(tài)、位置、壓力等信息)通過畫面方式顯示在計算機屏幕上，供操作人員檢查和操作，實現(xiàn)了人機交互。

　　STEP7編程軟件是一個用于SIMATIC可編程邏輯控制器的組態(tài)和編程的標準軟件包。該軟件提供了在線和離線編程的功能，對PLC控制程序進行上傳、下載在線監(jiān)控，實現(xiàn)符號編輯器、硬件診斷、編程語言、硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)等。利用STEP7 可以方便地創(chuàng)建一個自動化解決方案。

　　S7-Technology 是一個選件包，用于組態(tài) T-CPU 的運動控制功能，在安裝后完全集成到 STEP7中。其安裝包括的工具有工藝對象管理、S7-Tech庫、S7T Config等。工藝對象管理工具用于創(chuàng)建和刪除工藝DB、設(shè)置其參數(shù)，以及調(diào)用工藝對象管理工具來重命名工藝DB或分配不同的塊編號。S7-Tech 庫與符合 PLCopen 標準的工藝功能兼容，在用戶程序中作為功能塊來調(diào)用，使用這些功能控制運動控制命令。在S7T Config 中組態(tài)執(zhí)行運動控制任務(wù)所需的工藝對象，S7T Config中集成了驅(qū)動器的 STARTER 功能，實現(xiàn)了驅(qū)動器的參數(shù)化。

　　WinCC組態(tài)軟件提供了一種人機交互的方式，實現(xiàn)了對控制系統(tǒng)的監(jiān)視控制和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的管理。WinCC軟件集成的Microsoft SQL server，可以方便的對數(shù)據(jù)進行歸檔操作;同時還集成了工廠智能，極大提高生產(chǎn)數(shù)據(jù)透明度，并通過SIMATIC Information Server 進行全面的數(shù)據(jù)分析和報表制作，這項功能使得用戶可以很直觀的看到控制系統(tǒng)的運行過程，并可以進行遠程操作;全集成自動化的理念，為用戶提供了開放式標準，大大簡化了集成過程，提高了用戶的編程效率。

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