DCCE大工計控運動控制器在包裝設備上的應用
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DCCE大工計控運動控制器在包裝設備上的應用
本文采用分布式可編程運動控制器PEC6000，使用PLC Open控制指令，保證整機的同步協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)精確、高速控制。
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大工運動控制器在包裝設備上的應用
劉勝戌
1、引言
包裝機械設備多通過復雜的齒輪、聯(lián)桿傳動，目前多使用歐美品牌的控制器，實現(xiàn)電子
凸輪、多軸同步、色標定位、位置捕捉、溫度控制、變頻調(diào)速等功能。但歐美品牌的控制器
成本一般比較高，貨期比較長，對于中小型OEM企業(yè)的應用有一定的局限性。
PEC6000分布式可編程運動控制器，具有結構緊湊、功能全面、性能穩(wěn)定等特點，大
工針對國內(nèi)客戶的應用需求，強化了網(wǎng)絡通信、從設備管理、分布式控制、控制參數(shù)自整定
等功能，形成了很高的性價比。PEC 系列產(chǎn)品每個模塊既可單獨工作，也可通過網(wǎng)絡互連
組成控制系統(tǒng)，現(xiàn)場應用方便靈活。
本文采用分布式可編程運動控制器PEC6000，使用 PLCOpen 控制指令，保證整機的
同步協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)精確、高速控制。PEC6000運動控制器在此方面表現(xiàn)了良好的性能。
2、系統(tǒng)工藝簡介
臥式包裝機是物料充填與袋子成型沿水平方向進行，由于水平式制袋、充填和封口，各
個工位均可以方便地進行調(diào)整，并可以針對不同的物料情況做許多復雜的配置變化。
圖1 臥式包裝機
3、方案介紹
PEC6000分布式可編程運動控制器，是大工計控針對國內(nèi)工控領域應用需求自主研發(fā)
的一款產(chǎn)品，其集工業(yè)以太網(wǎng)、MB+高速總線、Modbus、ZigBee 無線網(wǎng)絡為一體，在國
產(chǎn)運動控制中很有特色：
1）控制器本體有四路高速輸入，四路高速脈沖輸出（1MHZ），組成多軸運動控制系
統(tǒng)，同時可通過高速工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)多軸同步控制的擴展，實現(xiàn)分布式控制；
2）支持基于PLCOpen規(guī)范的電機控制和數(shù)控控制指令；
3）支持IEC61131-3功能塊、梯形圖、指令碼，可對網(wǎng)絡中設備統(tǒng)一編程控制；
4）在通訊方面：支持基于EPA標準的高速工業(yè)以太網(wǎng)，同時支持Modbus TCP/UDP
協(xié)議、Modbus協(xié)議。支持速率高達1M bits/s的MB+總線，網(wǎng)絡通訊具有毫秒級響應時間；
5）支持直角坐標系、四軸串聯(lián)、四軸并聯(lián)機器人控制模型及NC控制。
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圖2 系統(tǒng)架構
本系統(tǒng)中PEC6000采用高速脈沖控制3軸伺服裝置，實現(xiàn)同步控制。
兩臺施耐德變頻器通過Modbus協(xié)議與運動控制器通訊，實現(xiàn)速度控制。
HMI采用XBTGT系列觸摸屏，通過Modbus/TCP協(xié)議與運動控制器通訊。
主控制器PEC6000與PEC3000、PEC5000通過MB+高速總線連接，實現(xiàn)I/O毫秒級
映射。
現(xiàn)場溫度用PEC5000模塊采集，使用無超調(diào)PID自整定控制，溫度控制精確。
4、控制工藝
主軸變頻器驅動的電機上帶一個編碼器，在正常運行時，其他軸根據(jù)自己所處的位置相
應做跟隨運動。放膜部分采用張力控制，使放膜輥在放膜過程中，均勻放膜。
拉膜軸通過速度控制進給包裝膜，在每送一個袋子時，通過色標作為前一次袋長檢測觸
發(fā)信號，直接接入到運動控制器高速信號接口，然后通過控制器讀取實際膜長，與存儲的標
準長度進行比較，如果有偏差的話，就在下一包進行調(diào)整。
熱封軸跟隨主軸電機做相對同步運動，完成制袋功能。對應不同材質的包裝膜，可以調(diào)
節(jié)熱封的時間，確保制袋牢固、平整、美觀。
下料軸也是跟隨主軸電機做相對同步運動，在袋子到位后，對物料進行精確填充。
制袋和封口的溫度控制，需要滿足在機器高速運行中溫度控制精確、不超調(diào)。
5、變頻控制
施耐德的ATV312變頻器，支持Modbus協(xié)議，用PEC總線控制很方便。
5.1 ATV312的參數(shù)設置：
CTL-LAC：L3；
CTL-FR1：ndb；
CTL-CHCF：SIN；
CON-ADD：3；
CON-tbr：19200；
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CON-tfo：8n1；
5.2 PEC端口設置：
圖3 PEC端口設置
5.3 硬件連接：
PEC和ATV312之間用RJ45雙絞線作為通信電纜連接,兩端接120Ω終端電阻。
圖4 通信電纜
5.4 控制程序：
ATV312內(nèi)部控制字地址如下表：
類型 地址 代碼 說明
讀出變量 3201 ETA DRIVECOM狀態(tài)字
3202 RFR 電機頻率
寫入變量 8501 CMD DRIVECOM控制字
8502 LFR 設定頻率
表1 變頻器控制地址表
在PEC中編寫程序，將變頻器的內(nèi)部變量用功能塊SCR_W/SCW_W映射到本地寄存
器，通過對本地寄存器進行讀寫，來完成對變頻器的監(jiān)控。
圖5 PEC讀通信指令
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用PEC和ATV312用Modbus通訊時，在PEC側Modbus的地址需要加1。
SCR_W 和 SCW_W 串行網(wǎng)絡讀寫指令，支持 Modbus 協(xié)議，可以訪問從設備資源也
可訪問同一Modbus總線上的設備。
指令運行在Modbus總線設備映射模式下，為了保證頭頂參數(shù)L1.0能夠正確的反映當
前通訊的狀況，需要保持EN有效直到命令超時或者響應完畢。
圖6 PEC寫通信指令
MW102中的值為變頻器控制字8501的地址，當MW102的值為16#000F時電機正轉。
為16#080F時電機反轉、為16#100F時電機停止。
改變變頻器正轉、反轉、停止及當前頻率值的程序如圖7所示。
圖7 變頻器的控制程序
6、伺服控制
在對Lexium 05A伺服系統(tǒng)的控制中，這里采用脈沖方式控制，運動位置取決于驅動器
接收的脈沖數(shù)，運動速度取決于脈沖的頻率，可以實現(xiàn)點到點的位置控制和同步跟隨控制。
電機可利用PULSE方波信號的上升沿來執(zhí)行一個角增量運動，使用信號DIR來控制旋轉方
向。
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6.1硬件接線 ：
圖8 伺服的控制端口CN5
CN5是PULSE/DIR 輸入接口。
針腳1：PULSE,電機步進“脈沖”；
針腳2：DIR 旋轉方向“Dir”；
施耐德Lexium 05A伺服內(nèi)部的脈沖接口內(nèi)置有5V電源，使用中不需要串接電阻，可
以直接連接。PEC與Lexium 05A的接線圖如下圖9示：
圖9 伺服的控制接線圖
6.2 控制參數(shù)設置：
脈沖控制方式可以通過驅動器的面板或 Powersuite 軟件來設置。這里用 Powersuite
軟件設置對Lexium 05A參數(shù)進行設置。
大工運動控制器在包裝設備上的應用
劉勝戌
1、引言
包裝機械設備多通過復雜的齒輪、聯(lián)桿傳動，目前多使用歐美品牌的控制器，實現(xiàn)電子
凸輪、多軸同步、色標定位、位置捕捉、溫度控制、變頻調(diào)速等功能。但歐美品牌的控制器
成本一般比較高，貨期比較長，對于中小型OEM企業(yè)的應用有一定的局限性。
PEC6000分布式可編程運動控制器，具有結構緊湊、功能全面、性能穩(wěn)定等特點，大
工針對國內(nèi)客戶的應用需求，強化了網(wǎng)絡通信、從設備管理、分布式控制、控制參數(shù)自整定
等功能，形成了很高的性價比。PEC 系列產(chǎn)品每個模塊既可單獨工作，也可通過網(wǎng)絡互連
組成控制系統(tǒng)，現(xiàn)場應用方便靈活。
本文采用分布式可編程運動控制器PEC6000，使用 PLCOpen 控制指令，保證整機的
同步協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)精確、高速控制。PEC6000運動控制器在此方面表現(xiàn)了良好的性能。
2、系統(tǒng)工藝簡介
臥式包裝機是物料充填與袋子成型沿水平方向進行，由于水平式制袋、充填和封口，各
個工位均可以方便地進行調(diào)整，并可以針對不同的物料情況做許多復雜的配置變化。
圖1 臥式包裝機
3、方案介紹
PEC6000分布式可編程運動控制器，是大工計控針對國內(nèi)工控領域應用需求自主研發(fā)
的一款產(chǎn)品，其集工業(yè)以太網(wǎng)、MB+高速總線、Modbus、ZigBee 無線網(wǎng)絡為一體，在國
產(chǎn)運動控制中很有特色：
1）控制器本體有四路高速輸入，四路高速脈沖輸出（1MHZ），組成多軸運動控制系
統(tǒng)，同時可通過高速工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)多軸同步控制的擴展，實現(xiàn)分布式控制；
2）支持基于PLCOpen規(guī)范的電機控制和數(shù)控控制指令；
3）支持IEC61131-3功能塊、梯形圖、指令碼，可對網(wǎng)絡中設備統(tǒng)一編程控制；
4）在通訊方面：支持基于EPA標準的高速工業(yè)以太網(wǎng)，同時支持Modbus TCP/UDP
協(xié)議、Modbus協(xié)議。支持速率高達1M bits/s的MB+總線，網(wǎng)絡通訊具有毫秒級響應時間；
5）支持直角坐標系、四軸串聯(lián)、四軸并聯(lián)機器人控制模型及NC控制。
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圖2 系統(tǒng)架構
本系統(tǒng)中PEC6000采用高速脈沖控制3軸伺服裝置，實現(xiàn)同步控制。
兩臺施耐德變頻器通過Modbus協(xié)議與運動控制器通訊，實現(xiàn)速度控制。
HMI采用XBTGT系列觸摸屏，通過Modbus/TCP協(xié)議與運動控制器通訊。
主控制器PEC6000與PEC3000、PEC5000通過MB+高速總線連接，實現(xiàn)I/O毫秒級
映射。
現(xiàn)場溫度用PEC5000模塊采集，使用無超調(diào)PID自整定控制，溫度控制精確。
4、控制工藝
主軸變頻器驅動的電機上帶一個編碼器，在正常運行時，其他軸根據(jù)自己所處的位置相
應做跟隨運動。放膜部分采用張力控制，使放膜輥在放膜過程中，均勻放膜。
拉膜軸通過速度控制進給包裝膜，在每送一個袋子時，通過色標作為前一次袋長檢測觸
發(fā)信號，直接接入到運動控制器高速信號接口，然后通過控制器讀取實際膜長，與存儲的標
準長度進行比較，如果有偏差的話，就在下一包進行調(diào)整。
熱封軸跟隨主軸電機做相對同步運動，完成制袋功能。對應不同材質的包裝膜，可以調(diào)
節(jié)熱封的時間，確保制袋牢固、平整、美觀。
下料軸也是跟隨主軸電機做相對同步運動，在袋子到位后，對物料進行精確填充。
制袋和封口的溫度控制，需要滿足在機器高速運行中溫度控制精確、不超調(diào)。
5、變頻控制
施耐德的ATV312變頻器，支持Modbus協(xié)議，用PEC總線控制很方便。
5.1 ATV312的參數(shù)設置：
CTL-LAC：L3；
CTL-FR1：ndb；
CTL-CHCF：SIN；
CON-ADD：3；
CON-tbr：19200；
第 2 頁 共 10 頁中華工控網(wǎng)工控產(chǎn)品體驗中心--大工計控PLC產(chǎn)品體驗獲獎報告
CON-tfo：8n1；
5.2 PEC端口設置：
圖3 PEC端口設置
5.3 硬件連接：
PEC和ATV312之間用RJ45雙絞線作為通信電纜連接,兩端接120Ω終端電阻。
圖4 通信電纜
5.4 控制程序：
ATV312內(nèi)部控制字地址如下表：
類型 地址 代碼 說明
讀出變量 3201 ETA DRIVECOM狀態(tài)字
3202 RFR 電機頻率
寫入變量 8501 CMD DRIVECOM控制字
8502 LFR 設定頻率
表1 變頻器控制地址表
在PEC中編寫程序，將變頻器的內(nèi)部變量用功能塊SCR_W/SCW_W映射到本地寄存
器，通過對本地寄存器進行讀寫，來完成對變頻器的監(jiān)控。
圖5 PEC讀通信指令
第 3 頁 共 10 頁中華工控網(wǎng)工控產(chǎn)品體驗中心--大工計控PLC產(chǎn)品體驗獲獎報告
用PEC和ATV312用Modbus通訊時，在PEC側Modbus的地址需要加1。
SCR_W 和 SCW_W 串行網(wǎng)絡讀寫指令，支持 Modbus 協(xié)議，可以訪問從設備資源也
可訪問同一Modbus總線上的設備。
指令運行在Modbus總線設備映射模式下，為了保證頭頂參數(shù)L1.0能夠正確的反映當
前通訊的狀況，需要保持EN有效直到命令超時或者響應完畢。
圖6 PEC寫通信指令
MW102中的值為變頻器控制字8501的地址，當MW102的值為16#000F時電機正轉。
為16#080F時電機反轉、為16#100F時電機停止。
改變變頻器正轉、反轉、停止及當前頻率值的程序如圖7所示。
圖7 變頻器的控制程序
6、伺服控制
在對Lexium 05A伺服系統(tǒng)的控制中，這里采用脈沖方式控制，運動位置取決于驅動器
接收的脈沖數(shù)，運動速度取決于脈沖的頻率，可以實現(xiàn)點到點的位置控制和同步跟隨控制。
電機可利用PULSE方波信號的上升沿來執(zhí)行一個角增量運動，使用信號DIR來控制旋轉方
向。
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6.1硬件接線 ：
圖8 伺服的控制端口CN5
CN5是PULSE/DIR 輸入接口。
針腳1：PULSE,電機步進“脈沖”；
針腳2：DIR 旋轉方向“Dir”；
施耐德Lexium 05A伺服內(nèi)部的脈沖接口內(nèi)置有5V電源，使用中不需要串接電阻，可
以直接連接。PEC與Lexium 05A的接線圖如下圖9示：
圖9 伺服的控制接線圖
6.2 控制參數(shù)設置：
脈沖控制方式可以通過驅動器的面板或 Powersuite 軟件來設置。這里用 Powersuite
軟件設置對Lexium 05A參數(shù)進行設置。
