摘要：本文介紹了西門子FM350-2在紙卷包裝機上的應用，利用FM350高速計數模塊實現紙卷包裝機運動機構的運動距離和紙卷參數的精確測量。簡述了項目的工藝及控制系統的硬件配置，重點介紹了FM350模塊的硬件組態及參數設定和編程。
關鍵詞：紙卷包裝機 FM350  精確定位
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
中圖分類號：TP241.2
文獻標識碼：B

1、工藝簡介
      紙卷包裝機是造紙完成生產線必備的包裝設備之一，其主要功能是對紙卷的外層進行包裝，以便于運輸和存儲。包裝材料一般是牛皮紙，包裝層數一般為3-5層。
      紙卷包裝機由放紙、送紙、卷紙、切紙噴膠、熱壓合等部分組成。要求包裝過程中放紙、送紙和卷紙過程中放紙架、送紙輥和紙卷驅動輥的包裝紙線速度一致并保持一定的張力，張力過大容易拉斷包裝紙。

 

圖1 紙卷包裝機

    整個紙卷包裝系統從前到后由以下三大部分組成：

1）放紙部分：由工字梁滑軌、門式紙卷支架移動車、裝紙汽缸、導向輥和電機組成。

2）送紙部分：由送紙驅動輥、氣動壓輥、改向輥、托紙梁、夾紙器、送紙盒和電機組成

3）卷紙部分：由紙卷驅動輥和電機組成。

 1、控制系統構成 

 2.1 系統硬件配置 

由于I/O點數比較多，用IM153-1擴展了一個分布式I/O站。系統主要硬件配置如下：

 表1 控制系統主要硬件清單

 

名稱	訂貨號	數量
CPU315-2DP	6ES7 315-2AG10-0AB0	1
電源PS301 10A	6ES7 307-1KA01-0AA0	2
MMC存儲卡2M	6ES7 953-8LL11-0AA0	1
DI模塊 32 點24V DC	6ES7 321-1BL00-0AA0	5
DO模塊 32 點24V DC	6ES7 322-1BL00-0AA0	4
AI模塊 2點	6ES7 331-7KB02-0AB0	2
AO模塊 2點	6ES7 332-5HB01-0AB0	2
計數模塊FM350-2	6ES7 350-2AH00-0AE0	1
接口模塊IM153-1	6ES7 153-1AA03-0XB0	1
通訊卡CP5611	6GK1 5611-AA01	1
編程適配器	6ES7 972-0CB20-0XA0	1
多功能面板MP277 10英寸	6AV6643-0DD01-1AX0	1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2  FM350-2主要功能[1]
 8 通道智能型計數器模塊，用于通用
 接連接 24 伏增量編碼器和 8.2伏 NAMUR 編碼器；
 與可編程參考值的比較功能(工作方式決定比較值數量)；
 當達到比較值時，內置數字輸出端輸出響應；
 多種工作模式
 連續/ 單次/ 周期計數
 頻率/ 速度的測量
 周期測量
 比例器
      在本系統中用了7個高速計數通道，分別用于左右小車、熱壓盤、噴槍等運動機構的運行距離測量和紙卷寬度、直徑的測量以及紙卷對中位置的測量。
3、FM350組態及編程
3.1 軟件安裝
      對于FM350需要在Step7里做一些組態設置才能正常使用[2]。
      首先需要安裝FM350-2的軟件包，這里需要注意的是安裝該軟件包需要修改操作系統語言為English(United States)，否則無法安裝，安裝完畢后可以再修改回來。安裝完畢后，在庫選項下面打開庫“fm_cntli”，拷貝“FC2,FC3,FC4,FC5,UDT1” 到新建的項目中，新建一個DB1, 選擇UDT1類型，如圖2所示。

3.2 硬件組態
      打開Step7硬件組態，在空槽(4號至11號）中插入FM350-2模塊，右擊FM350-2模塊，選擇“Object Properties”，點擊“BG Adr...”，可以看到模塊地址為288，這個地址以后要用到，可以在“Address”頁中修改。點擊“Select Data Block”。選擇剛才建立的UDT1類型的數據塊：DB1，然后點擊“OK”關閉全部對話框，見圖3。

 

      首先要指定通道種類，雙擊機架上的FM350-2模塊，打開參數設置對話框，點擊FM350-2參數設置（Asisigning Parameters）對話框中“Edit”->“Specify Channels...”根據任務需求在這里設置通道0-7為單獨計數器模式，其它為默認。
      包裝機系統使用的編碼器為倍加福的增量型旋轉編碼器RV150N，在編碼器（Encoder）設置界面，選擇兩倍速旋轉編碼器（Double Rotary Transducer）模式，該模式輸入信號為A/B相正交信號，A信號超前B信號90度時增計數，B信號超前A信號90度時減計數，在A信號上升沿和下降沿到來時計數值加(減)1，其它參數默認，如圖4所示。

 

      雙擊“Operating Modes”，在該界面下選擇計數模式為單次計數（Single Counting），在該模式下門接通時，計數器僅計數一次，當計數值達到用戶設定的高限值后，計數器停止計數。如果要再次使用計數器，必須重新啟動。如圖5所示。

圖5 FM350計數模式設置

3.3 計數程序編程
      安裝軟件所帶的庫中的各功能塊的功能如表2。
      根據紙卷包裝機工藝需求，我們只需要FC2、FC4和DB1，分別用于計數控制和讀取計數值。
      最后根據工藝要求編寫相應的控制程序，在計算運動機構的運動距離和紙卷信息相關參數時調用相關的計數模塊，實現精確計算和準確定位。
4、應用體會
1）在項目的方案確定階段，考慮成本因素是必須的，但必須深刻了解設備的關鍵控制點，懂得其控制原理才能拿出最佳方案，才能保證設備達到最佳的性價比。
2）在使用時FM350-2編程時需要注意以下幾點：
(1) 每個程序循環周期都必須調用FC2，用戶可將上述程序添加到OB1中，如果有多個FM350-2模塊，FC2需要被多次調用，每個FC2對用不同的DB塊。
(2) FC2可以完成CPU與FM350-2模板之間的數據傳遞，即將Counter DB中的控制字（CONTROL_SIGNALS）傳送至模板，并將FM350-2模板的狀態（CHECKBACK_SIGNALS）讀取到Counter DB。CONTROL_SIGNALS 與 CHECKBACK_SIGNALS的詳細信息參考西門子技術手冊。
(3) JOB_RD.NO和JOB_WR.NO分別是讀、寫操作的工作任務號，初始值為B#16#0，數據類型為“BYTE”，在Counter_DB中的地址為DBD1。在寫操作時不僅需要將新的數值寫入Counter_DB，還應將工作任務號送入JOB_WR.NO以控制FC3執行不同操作。工作任務號的具體含義見西門子技術手冊。
5、結束語
      紙卷包裝機是造紙企業完成工段必備的包裝設備之一，包裝工藝對紙卷測量精度和包裝機運動機構的定位精度要求較高。利用旋轉編碼器和FM350高速計數模塊實現了紙卷的測量和包裝機運動機構的精確定位。通過用戶反饋來看該設備完全滿足了紙廠的包裝工藝要求，為紙廠節約勞動力的同時也為其創造了巨大經濟效益。

表2 各FC功能介紹

塊編號	塊名稱	功能	是否必須
FC2	CNT2_CTR	控制FM 350-2模塊做簡單計數	是
FC3	CNT2_WR	更新模塊裝載值、高低限值、比較值	否
FC4	CNT2_RD	可一次讀取4個通道的當前計數值或測量值	否
FC5	DIAG_RD	在診斷中斷中讀取FM 350-2模板診斷信息	否
DB1	Counter DB	包含所有FM 350-2模板相關數據，UDT1格式	是