施耐德电气M238PLC在塑料门窗数控八角焊接机的应用

       施耐德电气针对针对该塑料门窗焊接机提供的控制系统，核心为M238PLC，其通过集成的CANopen通讯端口连接7个Lexium23A伺服驱动器和2个OTB远程IO站。其中7个Lexium23A伺服电机分别控制机架和6个焊接机头，实现点动、回原点、绝对定位控制等功能。

        客户介绍

        该客户系专业从事塑料门窗加工设备的研发、制造和销售的中国顶级品牌企业，在国内率先研发出塑料门窗焊接清理自动线、铝塑型材锯铣加工中心等高精尖设备，填补了行业空白，产品出口80多个国家和地区。
        关键词：
        M238、远程IO、LXM23A、绝对定位控制

        工艺简介
        塑料门窗数控八角焊接机SHP8W-CNC-3000是生产塑料门窗的主要设备，可完成 等型式的焊接工序，可对门窗从单点到八点任意参数设定进行焊接。

        结构特点
        该设备由定位机构、热控、电控及气控系统组成，可实现型材的精确定位和自动化生产。
        电控系统采用施耐德电气PLC为核心的整体解决方案，伺服电机及上位人机界面均采用通讯控制，安装方便，抗干扰能力强。
        工作原理
        本机采用塑料型材加热熔融的原理制作塑料门窗。其主要焊接工序为：型材定位、压紧、熔融、对焊。
        设备传动系统采用气压传动和伺服电机传动，数字温控表调节焊接温度，通过上位组态软件设定各加工步参数。
        工艺流程
        1、设备上电后，首先各机头回原点，通过“机头回零”按钮，6个机头电机和1个机架电机回到原点。
        2、通过人机界面设定加工型材的类型及加工数据，或者选择以前保存好的配方数据，点击“加工数据下载”按钮，把所有加工数据下载到PLC中。
        3、按动“定位运行”按钮，在传动系统带动下，机架及各机头水平移动——定位块上——压钳座进。
        4、按照门窗的组装类型，放入后型材，按动“后压钳”按钮，后压钳压紧后型材；放入前型材，按动“前压钳”按钮，前压钳压紧前型材。
        5、再次按动“定位运行”按钮，压钳座退——定位块下——焊块下——压钳座进——加热熔融——压钳座退——取下型材。

        控制系统要求
        IO点：
        总共DI54点和DO66点，其中主站48点，两个远程IO站分别为36点。
        伺服电机：
        7个伺服电机，分别控制1个机架和6个焊接机头。
        上位组态软件：
        上位工控机的组态软件为VB编程，需要与PLC实现实时数据交换。

        施耐德电气方案
        该控制系统的核心为M238PLC，其通过集成的CANopen通讯端口连接7个Lexium23A伺服驱动器和2个OTB远程IO站。其中7个Lexium23A伺服电机分别控制机架和6个焊接机头，实现点动、回原点、绝对定位控制等功能。由于M238PLC控制3台以上的Lexium23A，在CANopen模式(P1-01：000B)下联动运行时出现通讯中断现象，而在Pr模式(P1-01：0001)下却可以正常联动运行，故此案例中，7台Lexium23A设定为Pr模式挂在M238PLC的CANopen总线上，由PLC通过CANopen总线的PDO或SDO数据交换方式，修改及调用伺服驱动器内的各内部运动任务，实现设备控制需求。
        上位组态软件通过工控机的串口与PLC集成的串口经Modbus通讯协议交换数据，实现对设备各工艺环节的监控。

        总结

        施耐德电气整体解决方案的典型特征为各通讯协议的高度集成，核心为集成CANopen通讯端口和2个串口的高性能小型PLC TM238LFDC24DT，伺服为集成CANopen菊花链通讯端口的Lexium23A系列。而该客户原有的方案为PLC+脉冲轴控模块+伺服，其伺服通过脉冲的方式由PLC和轴控模块控制。
        施耐德电气方案相比原有方案具有以下优势：
        提高了系统集成性。利用PLC集成的CANopen端口，省却了扩展的轴控模块。
        简化了电气安装。一根CANopen总线电缆连接7个伺服和2个远程IO站。一是减少了大量的伺服脉冲和控制信号线；二是2个远程IO站相比原方案的集中控制，减少了很多信号线。
        提高了设备运行的稳定性。由于原方案的7台伺服都采用脉冲信号控制，设备经常出现运行不稳定现象，施耐德电气方案改善了此弊端。
        提高了设备生产效率。采用AB的控制系统时生产速度16m/min，采用施耐德电气方案后，生产速度为18m/min，生产速度提高12.5%。设备运行稳定性相比以前提高15%。

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