一、項目概述

    深圳市深時(shí)機電是一家專(zhuān)業(yè)從事工業(yè)自動(dòng)化工程的成套、設計、開(kāi)發(fā)及產(chǎn)品經(jīng)營(yíng)的高科技公司。同時(shí)也是德國西門(mén)子公司授權的西門(mén)子自動(dòng)化系統產(chǎn)品（AS），低壓驅動(dòng)系統產(chǎn)品（SD）、低壓電器（CD）等產(chǎn)品的一級代理商，系統集成商。

本文介紹的機器是全自動(dòng)高速穿梭式絲網(wǎng)印刷機,是針對汽車(chē)玻璃而專(zhuān)業(yè)打造的一款集連續自動(dòng)上片、儲片、精確定位、穿梭傳輸、自動(dòng)印刷、出料檢測、快速烘干、儲片、二次精確定位、二次套印、高效烘干、自動(dòng)下片為一體的高精度、高效率的新型玻璃印刷機。適合于大批量、高效、多色套印的家私、家電、產(chǎn)業(yè)等規則玻璃。特別適合轎車(chē)前后檔、三角窗、側窗和專(zhuān)業(yè)平板玻璃的大批量生產(chǎn)。
 

• 整機采用觸摸屏人機界面，操作機器設備；
• 多色印刷系統，采用獨立多次精確定位。傳輸采用精確伺服系統控制，穿梭傳動(dòng)實(shí)現快捷傳輸。
• 選擇配置自動(dòng)上片系統，自動(dòng)儲片系統，自動(dòng)下片系統，UV或IR干燥系統。

工藝介紹

    1. 手動(dòng)預定位定位氣缸上升，人工完成放片，左右定位啟動(dòng)，完成預定位，上升氣缸左右定位氣缸復位，啟動(dòng)輸送至于儲片機。

2. 儲片機

玻璃進(jìn)入儲片機，不需儲片時(shí)，此機作為輸送段，儲片啟動(dòng)時(shí)有兩個(gè)感應器(最大玻璃與最小玻璃)最大玻璃時(shí)，最小玻璃感應器不工作，反之最大玻璃感應器不工作。儲片架每次上升距離為40mm，玻璃輸送時(shí)儲片架不能上升，下降。輸送臺有玻璃片儲片架不能下降，儲片架下降完成啟動(dòng)輸送至精定位。

3. 精確預定位

玻璃片進(jìn)入精定位，感應器感應到玻璃，輸送停止。定位托架上升（氣缸驅動(dòng)）此二項動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行，托架上升機頭下降完成，伺服電機啟動(dòng)。開(kāi)始精定位，精定位完成，穿梭輸送上升（氣缸驅動(dòng)）上升完成，啟動(dòng)真空泵，完成吸附玻璃，伺服電機復位，定位托架下降，精定位機頭上升，穿梭輸送啟動(dòng)送至印刷機。

4. 印刷主機

玻璃進(jìn)入印刷機，穿梭輸送停止，真空吸附關(guān)閉，穿梭架下降重新復位到預定位，與此同時(shí)臺板吸風(fēng)啟動(dòng)，印刷機頭下降，刮刀氣缸下降，印刷啟動(dòng)，離網(wǎng)啟動(dòng)，離網(wǎng)距離可自行設定，印刷完成，防滴墨氣缸啟動(dòng)，離網(wǎng)復位，機頭上升，刮刀上升，回油刀氣缸下降啟動(dòng)回油，印刷完成的同時(shí)，吸風(fēng)停止，穿梭架上升，真空泵啟動(dòng)，穿梭架輸送開(kāi)始送至出料擦墨。

5. 擦洗網(wǎng)版

擦洗網(wǎng)版時(shí)，松開(kāi)鎖緊氣缸，抽出網(wǎng)版，推入網(wǎng)版時(shí)感應開(kāi)關(guān)感應到網(wǎng)版，啟動(dòng)鎖緊氣缸完成網(wǎng)框定位。

6. 出料擦墨

玻璃進(jìn)入出料擦墨機，不需擦墨時(shí)此機作為傳送帶，擦墨啟動(dòng)時(shí)，機頭鎖緊氣缸松開(kāi)，機頭輸送啟動(dòng)，卷紙啟動(dòng)，輸送卷紙完成，吸風(fēng)啟動(dòng)，（氣缸）機頭下降，刮刀氣缸下降，下降完畢，啟動(dòng)印刷完成擦墨，吸風(fēng)停止，機頭上升，機頭輸送啟動(dòng)。輸送完成，機頭鎖緊氣缸啟動(dòng)，完成機頭復位。

7. 燈箱檢測機

玻璃進(jìn)入燈箱檢測機，不需要檢測時(shí)此機作為輸送段，需檢測時(shí)，斜轉架上的氣缸升起，斜轉架啟動(dòng)，當轉動(dòng)至30°時(shí)，檢測燈箱開(kāi)啟，轉動(dòng)燈箱，檢測玻璃時(shí)不影響玻璃輸送，檢測完成，燈箱啟動(dòng)復位，斜轉架下降，斜轉架下降時(shí)輸送臺上不能有玻璃片。

    二、控制系統構成

整個(gè)機器多達7處需要精確的定位控制，有兩個(gè)軸（印刷軸和離網(wǎng)軸）需要作凸輪盤(pán)同步控制，而且根據印刷的玻璃大小，凸輪盤(pán)要求很方便的通過(guò)人機界面改變凸輪形狀。SIMATIC CPU315T-2 DP集成邏輯控制和運動(dòng)控制功能，它做運動(dòng)控制最多可以控制8個(gè)軸、16個(gè)凸輪盤(pán)，有兩個(gè)通訊口，其中一個(gè)是Profibus DP（DRIVE）口，速度可達12M bits/sec，通訊是采用ISOCHRONE MODE（等時(shí)同步）模式。ISOCHRONE MODE是PROFIBUS DP 通訊的新技術(shù)，它可以使PROFIBUS DP 的總線(xiàn)周期保持恒定，從而可以大大提高通訊的穩定性, 提高傳動(dòng)控制系統的穩定性和精度。IM174和ET200均連在此口下，以滿(mǎn)足運動(dòng)控制工藝的要求。另外一個(gè)通訊口是標準的MPI/DP口，速度可達12M bits/sec。用于連接到上位機PC、HMI和其他標準的DP 從站。用戶(hù)可以通過(guò)該通訊口，連接標準的ET200進(jìn)行S7-300 PLC功能的擴展。

在以往我們都會(huì )選擇FM353或者FM354做定位，而做凸輪盤(pán)就要使用FM357-2,但是這種方案成本較高且編程很繁雜，使用、調試的工作難度也很大。如果選用SIMATIC T-CPU通過(guò)IM174模塊控制第三方伺服，只需要一個(gè)CPU315T-2 DP 和2塊IM174就夠了，還有一個(gè)通道可以用來(lái)作測量摖墨紙輸送長(cháng)度。這個(gè)方案及滿(mǎn)足力系統所需要的運動(dòng)控制功能，又大大的降低了成本并且大大的簡(jiǎn)化了編程和調試工作，縮短了系統開(kāi)發(fā)周期。

硬件配置如下：

    控制系統結構框圖如下圖所示： 

    三、控制系統完成的功能

本系統的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)就是機器在印刷不同規格的玻璃時(shí)，印數軸的工作行程要求可以是隨意調整的，例如：印刷軸的最大工作行程時(shí)0～1800mm，離網(wǎng)的最大工作行程是0～40mm，他的同步關(guān)系如下圖黑色線(xiàn)所示，但在印刷小玻璃時(shí)，為了提高效率，可能需要將印刷工作行程改為300～1500mm，離網(wǎng)同步的關(guān)系改成下圖紅色線(xiàn)所示，

    可見(jiàn)該系統需要一個(gè)可以在HMI就可以改變形狀的凸輪盤(pán)，在SIMATIC T-CPU凸輪盤(pán)清除和生成功能正好可以非常容易地解決這個(gè)技術(shù)難題。

    四、項目的實(shí)施與運行

該系統從設計到調試，一共花了一個(gè)多月的時(shí)間，實(shí)現了客戶(hù)要求的所有功能，整機印刷速度達到12片／分鐘

    五、應用體會(huì )

1. 之前我使用過(guò)西門(mén)子的SIMOTION D425運動(dòng)控制器，這次選用的西門(mén)子SIMATIC T-CPU運動(dòng)控制器。這兩個(gè)控制器的運動(dòng)控制功能都是一樣的，因為它們都是采用西門(mén)子SIMOTION Kernel 軟件內核，但在使用上卻有很大的區別。

2. SIMOTION采用專(zhuān)門(mén)的編程語(yǔ)言MCC、SCL、等，需要很長(cháng)一段時(shí)間去適應和學(xué)習。SIMATIC T-CPU 是一個(gè)標準的S7-300 CPU，簡(jiǎn)單地通過(guò)集成在STEP7 環(huán)境下的工藝軟件包（S7 Technology）來(lái)配置和編程，是工程師所熟悉的S7-300 PLC的編程語(yǔ)言環(huán)境，例如：梯形圖LAD, STL，FBD，S7-SCL，CFC，SFC，S7-GRAPH。工程師初次應用時(shí)，不用經(jīng)過(guò)技術(shù)培訓，上手使用就非常迅捷。

3. SIMATIC T-CPU可以很方便的同上位機通訊，跟以往用S7-300 PLC一樣，非常輕松就可以把位于SIMOTION Kernel 內核的各個(gè)伺服軸數據顯示上來(lái)。當邏輯控制需要軸的數據時(shí)，可以直接從軸的數據塊DB中找到，非常方便。在SIMATIC T-CPU中軸的配置和SIMOTION是一樣的，運動(dòng)控制的程序編寫(xiě)只是簡(jiǎn)單的調用相應的功能就可以實(shí)現。

4. 因為SIMATIC T-CPU是一個(gè)標準的S7-300 PLC邏輯控制器，所以在擁有了運動(dòng)控制功能的同時(shí)，依然保留了強大的PLC邏輯控制功能，SIMATIC NET通訊功能，而且非常容易實(shí)現。而采用SIMOTION D作為控制器時(shí)，編寫(xiě)邏輯控制程序時(shí)非常復雜難以實(shí)現。例如，做一個(gè)定時(shí)功能，在PLC中僅僅調用一個(gè)指令就可以實(shí)現了。但是，在SIMOTION中做一個(gè)定時(shí)功能，需要調用一個(gè)復雜的功能塊。當想用SIMOTION來(lái)編寫(xiě)一些標準塊時(shí)，更是難以實(shí)現。

5. 當定位要求不是很精確、動(dòng)態(tài)響應很迅捷的時(shí)候，使用SIMATIC T-CPU通過(guò)控制變頻器，就可以完成定位功能。這樣，更是大大降低了OEM廠(chǎng)家的設備開(kāi)發(fā)成本。