FM353控制模块在工件分组中的应用

数控・数显——ＦＭ３５３控制模块在工件分组中的应用　机床电器２０１０．４　ＦＭ３５３控制模块在工件分组中的应用　王沂蒙，郭晓建　（山东滨州渤海活塞股份有限公司，２５６６００）　摘要：西门子的运动控制模块在自动控制领域有着广泛应用，本文从一个具体事例出发，详细介绍了ｓ７—３００的　步进控制模块ＦＭ３５３在料道分组中的具体应用，以及西门子ｓ３—３００ＰＬＣ与第三方的通讯协议格式、通讯指令处理过　程、步进控制模块ＦＭ３５３的硬件配置步骤、编程思路。　关键词：运动控制；ＦＭ３５３；波特率；组态；激光打标机　中图分类号：ＴＭ５７１．６　１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４—０４２０（２０１０）０４—００２１—０３　０　引言　ＤＢ１００１至ＤＢＩＯ０６存储区，步进电机按照程序目标值　将工件送到不同位置（１＃位至６＃位），由菲斯托的气动　当今生产流水线已高度自动化，但是产品的最终　阀将活塞推出，完成分组工作后返回工作点等待下一　分组成了制约生产的瓶颈。目前工件区分包装还大多　个分组信号。由于活塞品种经常更换，料道位置也需　依赖人工，由于人为因素的不确定性，经常出现分组差　要调整，选用西门子ＴＰ２７０触摸屏，通过ＭＰＩ总线与　错，工件混装的情况，生产效率也难以提高。滨州活塞　ＰＬＣ连接用以修改常用的参数并进行手动调整、回参　公司２００９年活塞产量达到１　２００万只，每种活塞都需　考点等操作。料道分组改造前如图１所示（增加的　要根据用户要求进行分组，时常出现操作分组错误、包　ＴＰ２７０触摸屏用于操作ＦＭ３５３）。　装不符以致造成最终用户损失。将活塞高效准确的进　行区分非常重要，要提高分组效率和准确性必须避开　人工因素而依靠自动化。　１　方案可行性分析　在料道分组改造前，使用的是激光打标机，它根据　收到来自检测机的活塞组别标记对工件进行自动打　标，然后根据激光标记来人工分组，难免出现差错。打　标机将组别信号输出打印在工件上。激光打标机有通　图１带通讯接口的激光打标机　讯端口，支持ＲＳ２３２通信，能将用户要求协议按规定输　出代码，也能接收第三方协议作为自己的控制信号。　２　调试步骤　综合性价比和工作环境的各种因素，我们选用西门子　ｓ７—３１３Ｃ的ＣＰＵ、ＣＰ３４０通讯模块、ＦＭ３５３单轴步进　２．１硬件连接及组态　电机控制模块、两相步进电机、菲斯托阀岛完成自动分　活塞推出的执行气缸使用菲斯托阀岛，通过ＰＲＯ—　组。西门子ＣＰ３４０可以接收激光打标机输出的指令代　ＦＩＢＵＳ连接ＣＰＵ，触摸屏使用ＭＰＩ方式连接ＣＰＵ，　码，并将ＰＬＣ的指令输出到激光打标机。　ＣＰ３４０与激光打标机２３２口连接。首先完成外围硬件　拟定激光打标机和ＣＰ３４０的通讯协议，由激光打　和通讯电缆连接，特别是ＦＭ３５３和驱动器及电机连　标机将组别信号（工艺要求分为６组）送至ＣＰ３４０，　接。然后运行ｓ７编程软件一建立新项目一插入Ｓ７—　ＣＰＵ收到ＣＰ３４０的来自打标机的组别信号（１组至６　３００站点，双击ＨＡＲＤＷＡＲＥ进入组态画面（图２），在　组）后，将组号信息存储至一定区域，ＰＬＣ程序按存储　底板模块里面依次加入电源模块６ＥＳ７　３０７—１　ＫＡＯ０—　顺序读取组别信号，然后根据读取的组别信号调用　０ＡＡ０、ＣＰＵ模块６ＥＳ７　３１３—６ＣＥＯ０—０ＡＢＯ（ＭＰＩ地址　ＦＭ３５３内部对应的运动程序，１至６组分别对应６段　设为２）、通讯模块６ＥＳ７３４０—１ＡＨＯ１—０ＡＥＯ步进控　运动程序。６段程序以不同的程序名保存在ＦＭ３５３的　制模块６ＥＳ７３５３—１ＡＨ０１—０ＡＥ（ＭＰＩ地址设为３），在　一２１—　机床电器２０１０．４　数控・数显——ＦＭ３５３控制模块在工件分组中的应用　表１　ＰＬＣ通讯口输入信号定义表　数据头　命令码　数据码　结束码　意义　ＭＰＩ总线挂接ＴＰ２７０触摸屏，在ＰＲＯＦＩＢＵＳ总线挂接　费斯托阀岛ＦＥＳＴＯ　ＣＰ　ＦＢ１３（ＰＲＯＦＩＢＵＳＩ地址设为　４），保存并下载至ＰＬＣ，至此，硬件配置完成。　２．２　ＦＭ３５３编程及调试　在图２硬件组态界面双击ＦＭ３５３打开硬件配置，　双击Ｐａｒａｍｅｔｅｒ标签进入ＦＭ３５３配置界面（图３），首先　‘＃’（２３ｈ）　‘１’（３１ｈ）　无意义　‘＃’（２３ｈ）　‘２’（３２ｈ）　无意义　‘ｌ’一‘９’　‘￥’（２４ｈ）　启动（自动方式有效）　‘￥’（２４ｈ）　急停（自动方式有效）　‘￥’（２４ｈ）　传输（自动方式有效）　‘＃’（２３ｈ）　‘３’（３３ｈ）　ｆ３Ｉ　ｈ一　３９ｈ）表示　１—９料道　对轴数据、驱动数据、参考点方式、编码器类型软限　‘＃’ｆ２３ｈ）　‘４’（３４ｈ）　无意义　‘￥’（２４ｈ）　结束（自动方式有效）　位丝杠螺距输入输出点定义等属性进行配置，该配置　存于ＤＢ１２００。然后双击Ｔｒａｖｅｒｓｅ　ｐｒｏｇｒａｍｅ标签，进入　程序编制界面。根据料道实际位置编制１群至６群料道　程序。分别存于ＦＭ３５３的ＤＢＩＯ０１至ＤＢＩＯ０６程序块，　最后将程序和配置保存并生成ＳＤＢ然后下载。　图２　自动料道分组的硬件组态　１　ｊ。一　｛　量值耋　｝匾　：　．剑一誊‘．＋　一　：　．　　；笪ｌ……　…　｝　　辋●■瞄暖国嗟　…Ｉ　；　ｌ‘　一　～｛　一　图３　ＦＭ３５３调试及编程程序界面示意　２．３通讯协议说明　无论ＣＰＵ接收来自激光打印机的信号也好，还是　将ＦＭ３５３必要状态发出至激光打标机也好，必须有一　个商定的协议。设定格式规定为：指令数据头＋命令　码＋数据码＋结束码，指令数据头和结束码用以过滤　不合法指令和防止外界干扰。激光打标机通过通讯口　与ＳＩＥＭＥＮＳ　ＣＰ３４０相连（ＲＳ２３２Ｃ串口通讯），它们间　的通讯数据都是３２位，格式示意如下：　命令　ｆ　数据　每次通讯长度都为４个字节，第一个字节为数据　头固定为‘＃’的ＡＳＣⅡ码‘２３Ｈ’，第四个字节为结束码　固定为‘￥’的ＡＳＣⅡ码‘２４Ｈ’，第二个字节为命令码，　第三个字节为数据码。　激光打标机到分组料道ＰＬＣ的信号定义如表１：　一２２一　‘０’（３０ｈ）　‘＃’（２３ｈ）　‘５’（３５ｈ）　自动方式　‘￥’（２４ｈ）　切换工作方式　‘１’（３１ｂ）　其他方式　分组料道ＰＬＣ到激光打标机的信号定义如表２：　表２　ＰＬＣ通讯口输出信号定义表　数据头　命令码　数据码　结束码　意义　‘＃’（２３ｈ）　‘１’（３１ｈ）　‘０’（３０ｈ）故障　‘￥’（２４ｈ）　原位信号　‘１’（３１ｈ）正常　‘＃’ｆ２３ｈ）　‘２’（３２ｈ）　‘０’（３０ｈ）故障　‘￥’（２４ｈ）　参考点信号　‘１’（３１ｈ）正常　‘＃’ｆ２３ｈ、　‘３’（３３ｈ）　‘０’（３０ｈ）故障　‘￥’（２４ｈ）　各阀开关　‘１’（３１ｈ）正常　到位信号　‘＃’ｆ２３ｈ）　‘４’（３４ｈ）　‘０’（３０ｈ）故障　‘￥’（２４ｈ）　急停信号　‘１’（３１ｈ）正常　‘＃’（２３ｈ）　‘５’（３５ｈ）　‘０’（３Ｏｈ）故障　‘￥’（２４ｈ）　ＦＭ３５３报警信号　‘１’（３１ｈ）正常　２．４　ＰＬＣ程序　首先将需要实现的程序功能一一分解，将不同的　功能分别放置在不同功能块中，以便有一个清晰地编　程思路和程序结构，也有利于功能模块单独调试。在　此重点描述几个关键功能模块。（１）ＦＣ３４０功能块主　要处理激光打标机发出的信号，在ＦＣ３４０程序块里面　调用ＦＢ１功能块，设定读人数据存储器的起始地址和　存储字长，将收到的数据缓冲区信号放入接受数据区，　并对读人数据有效性、工作模式、是否急停进行判断，　最后将有效数据送人ＦＣ２０４程序块；（２）ＦＣ２０４将读　入的有效数据存储在设定的ＤＢｘ．ｄｂｂｘ数据区里面，由　于激光打标机发出的指令快于ＦＭ３５３的处理速度，可　能存在指令排队现象，ＦＣ２１Ｎ设置了最多ｌ２个排队序　列，使接受指令分别按顺序存储，并将排队指令依次送　人ＦＣ２０５，ＦＣ２０５按先后顺序处理ＦＣ２０４发来的分组　指令，根据分组指令调用ＦＭ３５３的相应程序号，将工　件送到对应位置；（３）ＦＣ３４１负责处理ＰＬＣ到激光打　标机的发出指令，比如准备就绪、急停、暂停、ＦＭ３５３　状态、料道开关、参考点等信号状态。ＦＣ３４１里面调用　ＦＢ３功能块，设定发出指令存储区的起始地址和存储　数控・数显——ＦＭ３５３控制模块在工件分组中的应用　机床电器２０１０．４　字长，这样发出的符合通讯协议的３２位数据，就能存　储于在指定存储区，并送到激光打标机完成信号交换。　块，ＦＣ２００是Ｍ功能译码处理程序块，其它程序不做　详述。将以上功能块编程完成后，在ＯＢ１组织块中按　ＦＣ１是ＦＭ３５３接口信号程序块，ＦＣ１００是急停限位及　公共信号程序块，ＦＣＩＯ１和ＦＣ１０２是方式选择程序　Ｎｅｔｗｏｒｋ　２：ＣＡＬＬＩＮＧ　ＴＨＥ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＦＵＮＣＴＩＯＮＳ　顺序调用即可完成动作要求，这也充分显示了西门子　的结构化编程极大优越性。　ＦＭ３５３接口信号　Ｅｒｒｏｒ　ｃｏｄｅ　ＦＣ　ＰＯＳ—ＣＴＲＬ　＿＿一急停，限位及公用信号　方式选择　ＪＯＧ及ＲＥＦ方式　＿＿ＦＭ３５３接口信号　Ｅｒｒｏｒ　ｃｏｄｅ　ＦＣ　Ｐ０Ｓ—ＣＴＲＬ　＿＿急停，限位及公用信号　方式选择　Ｍ１０译码处理　自动方式加使能　料道号送入存储区　取程序功能块　删除最后一个寄存区　ｓ７接收从达标机发出的信号（从Ｐｃ到Ｐ【ＪＣ）　ｓ７发送信号给打标机（从ＰＬＣ￣ＰＣ）　１．０一六料道、八料道选择　六料道传送带及原位信号　六料道到位开关信号检测　图４料道分组ＰＬＣ程序框架示意　３　结束语　使用ＦＭ３５３进行自动分组在滨州活塞得到推广　应用如图５，使用至今活塞分组准确高效，达到了预期　效果。西门子ｓ７—３００的运动控制产品比较齐全　（ＦＭ３５０、ＦＭ３５１、ＦＭ３５２、ＦＭ３５３、ＦＭ３５４、ＦＭ３５７）。运　动控制模块大致功能如下：ＦＭ３５０属于计数模块，单通　图５使用ＦＭ３５３步进模块进行自动分组的料道现场　道计数频率高达２５０　ｋＨｚ；ＦＭ３５　１是双通道定位模块，　每通道４个数字量输出（高速、低速、正转、反转）用于　电机控制；ＦＭ３５２极高速电子凸轮控制器，可以低成本　（上接第２０页）　接口端子Ｘ１２２，Ｘ１３２的定义设定，和模拟输入端子接　口Ｘ４８２定义。在驱动配置中设定好伺服轴电机的转　替代机械式凸轮控制器，有３２个凸轮轨迹和１３个内　置数字量用于动作直接输出，反应时间２０　Ｕｓ；ＦＭ３５３　是单轴步进电机控制模块；ＦＭ３５４单轴伺服电机控制　模块；ＦＭ３５７是４轴联动伺服电机控制模块，可插补。　这些运动控制模块价格差异很大，根据现场要求有其　不同应用，在工业控制领域中应用颇广，根据现场状况　速等；　ｄ．存储项目，在线连接，将项目下载到ＣＵ３２０中，　就完成了Ｓ１２０的调试工作。此时可以用ＳＴＡＲＴＥＲ软　件中的控制面板控制伺服轴电机的运转也可以转换成　外部端子控制伺服轴电机的运转。　参考文献：　选择一个可行的方案，既能满足要求，又不显浪费，依　据可靠节省的原则选用不同配置尤其重要。　收稿日期：２０１０—０６一Ｏ１　［１］　王国海．可编程序控制器及应用［Ｍ］．北京：中国劳动　社会保障出版社，２００１．　收稿日期：２０１０—０６—２１　—作者简介：王沂蒙（１９７２一），男，电气工程师，主要从事数控　机床设计开发和软件组态的工作。　２３—