西门子FM350在纸卷包装机上的应用

摘要：本文介绍了西门子FM350-2在纸卷包装机上的应用，利用FM350高速计数模块实现纸卷包装机运动机构的运动距离和纸卷参数的精确测量。简述了项目的工艺及控制系统的硬件配置，重点介绍了FM350模块的硬件组态及参数设定和编程。
关键词：纸卷包装机 FM350  精确定位
Abstract: In this paper, the application of siemens FM350-2 in paper packaging machine was introduced. The exact distance of motion parts of the paper packaging machine and parameters of the paper roll was acquired with using of high-speed counter module FM350 Briefly described the project technology and the hardware selection, focuses on the hardware configuration, parameter settings and programming of the  model FM350-2.
Key Words : Paper Packaging Machine, FM350, Accurate Positioning
中图分类号：TP241.2
文献标识码：B

1、工艺简介
      纸卷包装机是造纸完成生产线必备的包装设备之一，其主要功能是对纸卷的外层进行包装，以便于运输和存储。包装材料一般是牛皮纸，包装层数一般为3-5层。
      纸卷包装机由放纸、送纸、卷纸、切纸喷胶、热压合等部分组成。要求包装过程中放纸、送纸和卷纸过程中放纸架、送纸辊和纸卷驱动辊的包装纸线速度一致并保持一定的张力，张力过大容易拉断包装纸。

图1 纸卷包装机

    整个纸卷包装系统从前到后由以下三大部分组成：

1）放纸部分：由工字梁滑轨、门式纸卷支架移动车、装纸汽缸、导向辊和电机组成。

2）送纸部分：由送纸驱动辊、气动压辊、改向辊、托纸梁、夹纸器、送纸盒和电机组成

3）卷纸部分：由纸卷驱动辊和电机组成。

 1、控制系统构成 

 2.1 系统硬件配置 

由于I/O点数比较多，用IM153-1扩展了一个分布式I/O站。系统主要硬件配置如下：

 表1 控制系统主要硬件清单

2.2  FM350-2主要功能[1]
 8 通道智能型计数器模块，用于通用
 接连接 24 伏增量编码器和 8.2伏 NAMUR 编码器；
 与可编程参考值的比较功能(工作方式决定比较值数量)；
 当达到比较值时，内置数字输出端输出响应；
 多种工作模式
 连续/ 单次/ 周期计数
 频率/ 速度的测量
 周期测量
 比例器
      在本系统中用了7个高速计数通道，分别用于左右小车、热压盘、喷枪等运动机构的运行距离测量和纸卷宽度、直径的测量以及纸卷对中位置的测量。
3、FM350组态及编程
3.1 软件安装
      对于FM350需要在Step7里做一些组态设置才能正常使用[2]。
      首先需要安装FM350-2的软件包，这里需要注意的是安装该软件包需要修改操作系统语言为English(United States)，否则无法安装，安装完毕后可以再修改回来。安装完毕后，在库选项下面打开库“fm_cntli”，拷贝“FC2,FC3,FC4,FC5,UDT1” 到新建的项目中，新建一个DB1, 选择UDT1类型，如图2所示。

3.2 硬件组态
      打开Step7硬件组态，在空槽(4号至11号）中插入FM350-2模块，右击FM350-2模块，选择“Object Properties”，点击“BG Adr...”，可以看到模块地址为288，这个地址以后要用到，可以在“Address”页中修改。点击“Select Data Block”。选择刚才建立的UDT1类型的数据块：DB1，然后点击“OK”关闭全部对话框，见图3。

      首先要指定通道种类，双击机架上的FM350-2模块，打开参数设置对话框，点击FM350-2参数设置（Asisigning Parameters）对话框中“Edit”->“Specify Channels...”根据任务需求在这里设置通道0-7为单独计数器模式，其它为默认。
      包装机系统使用的编码器为倍加福的增量型旋转编码器RV150N，在编码器（Encoder）设置界面，选择两倍速旋转编码器（Double Rotary Transducer）模式，该模式输入信号为A/B相正交信号，A信号超前B信号90度时增计数，B信号超前A信号90度时减计数，在A信号上升沿和下降沿到来时计数值加(减)1，其它参数默认，如图4所示。

      双击“Operating Modes”，在该界面下选择计数模式为单次计数（Single Counting），在该模式下门接通时，计数器仅计数一次，当计数值达到用户设定的高限值后，计数器停止计数。如果要再次使用计数器，必须重新启动。如图5所示。

图5 FM350计数模式设置

3.3 计数程序编程
      安装软件所带的库中的各功能块的功能如表2。
      根据纸卷包装机工艺需求，我们只需要FC2、FC4和DB1，分别用于计数控制和读取计数值。
      最后根据工艺要求编写相应的控制程序，在计算运动机构的运动距离和纸卷信息相关参数时调用相关的计数模块，实现精确计算和准确定位。
4、应用体会
1）在项目的方案确定阶段，考虑成本因素是必须的，但必须深刻了解设备的关键控制点，懂得其控制原理才能拿出最佳方案，才能保证设备达到最佳的性价比。
2）在使用时FM350-2编程时需要注意以下几点：
(1) 每个程序循环周期都必须调用FC2，用户可将上述程序添加到OB1中，如果有多个FM350-2模块，FC2需要被多次调用，每个FC2对用不同的DB块。
(2) FC2可以完成CPU与FM350-2模板之间的数据传递，即将Counter DB中的控制字（CONTROL_SIGNALS）传送至模板，并将FM350-2模板的状态（CHECKBACK_SIGNALS）读取到Counter DB。CONTROL_SIGNALS 与 CHECKBACK_SIGNALS的详细信息参考西门子技术手册。
(3) JOB_RD.NO和JOB_WR.NO分别是读、写操作的工作任务号，初始值为B#16#0，数据类型为“BYTE”，在Counter_DB中的地址为DBD1。在写操作时不仅需要将新的数值写入Counter_DB，还应将工作任务号送入JOB_WR.NO以控制FC3执行不同操作。工作任务号的具体含义见西门子技术手册。
5、结束语
      纸卷包装机是造纸企业完成工段必备的包装设备之一，包装工艺对纸卷测量精度和包装机运动机构的定位精度要求较高。利用旋转编码器和FM350高速计数模块实现了纸卷的测量和包装机运动机构的精确定位。通过用户反馈来看该设备完全满足了纸厂的包装工艺要求，为纸厂节约劳动力的同时也为其创造了巨大经济效益。

表2 各FC功能介绍