许利民
广州宝丰井汽车钢材加工有限公司 广东广州 510000
摘要：本文讨论了基于嵌入式西门子控制器的simotiond系统的体系结构。在深入研究的基础上，开发了相应的运动控制软件，给出了运动控制软件的基本功能模型。实现了SIMOTION、PROFIBUS DP模块和PLC在飞剪仿真系统中的应用模式。
关键词：飞剪；嵌入式西门子控制器SIMOTIOND；PLC；Profibus-DP
1.前言
本文讨论了基于嵌入式西门子控制器的simotiond系统的体系结构。在深入研究的基础上，开发了相应的运动控制软件，给出了运动控制软件的基本功能模型。实现了SIMOTION、PROFIBUS DP模块和PLC在飞剪仿真系统中的应用模式。
2.西门子控制器SIMOTIOND系统架构
SIMOTION体系结构的核心是古高公司开发的嵌入式SIMOTION。simotiond控制器的核心是基于PC-104总线和高速DSP芯片的开放式同步运动控制卡。它与古高公司开发的PROFIBUS-DP通信从卡一致，构成具有现场总线通信功能的嵌入式控制器。Simotiond提供4通道16位D/a模拟电压（± 具有6个4倍频差分光电编码器反馈信号接口，输入信号频率可达8MHz。可编程数字PID+速度前向碰撞+加速度前向碰撞滤波模式，卡上的DSP芯片有专门的同步控制程序，基本上可以监控进给计数编码器和剪刀位置编码器，并对剪刀驱动电机进行高频实时调节，使剪刀在高速板达到设定的裁切长度时能移动到裁切点，并在同步区域与板材保持同步运动。基于PROFIBUS通信从卡和pc104与运动控制卡相连的通信主卡，构建了一个典型的PROFIBUS-DP单主从控制西门子控制器的仿真系统。PC-104与西门子控制器simotion通信。一方面，SIMOTION收集的数据和状态被发送到主机进行监控。另一方面，将主机的参数设定、电机调整和误差补偿指令发送给simotiond控制器，对送料和剪切电机进行控制。由于Profibus-DP协议，主从模块和标准PLC逻辑控制可以实现远程高速通信。SIMOTION系统的硬件连接简单，满足SIMOTION系统的要求。
由于开卷电机、卷取电机、输送电机远离主控柜，控制位置分散。根据生产线的布置特点，采用触摸屏（人机界面）的PLC集散控制方案。现场接线、调试、维护非常方便。西门子控制器SIMOTIOND系统架构见图1所示：
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2西门子控制器SIMOTIOND系统控制软件
在纯DOS环境下，利用C语言开发了simotiond系统的控制软件。DOS-Siemens控制器SIMOTION系统的单任务、准确的时钟中断管理和长期稳定为工业生产提供了可靠的保证。
飞剪控制西门子控制器SIMOTION系统由同步剪切控制子西门子控制器SIMOTION系统、辅助设备控制子西门子控制器SIMOTION系统和异常状态处理子西门子控制器SIMOTION系统组成。Simotiond系统是一个专业的同步剪切控制功能模块。西门子控制器SIMOTION系统功能树如图2所示，为方便西门子控制器SIMOTION系统的维护和生产管理，设计了辅助设备控制SIMOTION系统和异常工况处理SIMOTION系统。用户在生产时，只需要切割长度。它可以产生进给速度和PID参数。该系统操作简单，西门子控制器的SIMOTION系统具有高度自动化。西门子控制器SIMOTION系统的内外关系与边界见图3所示：
3实验应用与结果分析
下面给出了送料速度，剪切长度，加工时剪刀位置跟随误差值图；剪刀的实际速度图；剪刀的实际位置图：
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从图4可以看出，剪刀的位置跟踪误差收敛速度快，重复精度高，能够满足SIMOTION D系统的要求。如图5所示，剪刀的实际速度曲线为梯形曲线规划，平滑稳定。图6显示了剪刀的实际位置曲线。可以看出，对于相同的进给速度和剪切长度，重复性更好。
总结
西门子控制器SIMOTION控制系统已成功应用于飞剪生产线。其特点是：采用专用控制器和PLC控制方式，降低了西门子控制器SIMOTION控制系统的施工难度，缩短了开发调试周期，提高了可靠性；结构配置符合标准化、简化、模块化的原则，提高了整个系统的可扩展性、可靠性和可维护性；控制模块之间的通信采用高效的通信模块，提高了通信速度，保证了仿真系统的控制精度；主机采用专用同步控制器，提供了一个高效的人机界面，实现状态监测、参数调整和自诊断。采用现场总线通信方式简化现场连接，降低维修成本。
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