摘要：流道閘板是浮法玻璃生產線中的重要設備，本文詳細介紹了西門子SinamicsS120伺服控制系統在流道閘板控制系統中的應用。
關鍵詞：S120；流道閘板；

1 引言

在浮法玻璃生產工藝中，流道閘板是生產線上的關鍵設備，其作用是通過調節閘板開度，控制玻璃液由熔窯通過流道流入錫槽內，以實現生產不同厚度玻璃產品的要求，所以對閘板的要求是操作方便、運行可靠、定位準確。

2系統方案設計

浮法玻璃生產線是一個龐大的生產系統，現場采西門子S7-400HDCS系統，監測和控制整個生產線的運行。兩套S120做為DCS系統的ProfibusDP從站，分別控制兩套流道閘板。同時為了保證系統的可靠性，設置了本地、遠程切換功能。在遠程工作模式時，進行位置控制，由DCS通過ProfibusDP通訊，發送目標位置值S120，控制流道閘板上升或下降。在本地工作模式時，進行速度控制，通過連接到S120自身IO的按鈕，按下按鈕時，流道閘板上升或下降，松開按鈕流道閘板停止。系統網絡結構圖如圖1所示。

3.系統硬件設計

3.1硬件配置

S120的控制單元選用CU310-2DP，功率單元選用PM340，配合西門子1FT7高性能電機。CU310-2DP控制單元設計用于SINAMICSS120(AC/AC)的通信及開環/閉環控制功能，它和功率模塊PM340組合在一起，便構成了一個強大的單軸驅動器。
控制單元CU310-2DP集成了6路可設定的隔離數字量輸入和8路可設定的雙向非懸空數字量輸入/輸出，可用于外接按鈕或指示裝置。

3.2電氣原理圖

利用CU310-2DP自身集成的IO點，可以使流道閘板完全脫離DCS的控制，實現本地控制。同時CU310-2DP自身也集成了DP通訊接口，可以通過DCS實現流道閘板的遠程控制。電氣原理圖如圖2所示。

本地操作按鈕如圖3所示：

4.調試要點

S120系統做為DCS系統的從站，需要與DCS系統進行ProfibusDP通訊，DCS系統中必須安裝S120的GSD文件，才能在硬件中配置S120。通過GSD文件，使DCS系統中不必安裝S120的編程軟件，就可以實現S120的硬件配置，大大簡化的DCS系統中的工作，并且增強系統的穩定性。S120包含多種DP報文，此項目需用到S120的基本定位功能，所以將S120與DCS的通訊配置成111報文。DCS和S120中的配置如圖4、5所示。

同時在S120的配置中，需要激活基本定位功能。S120的基本定位功能主要包括下面幾個內容：

?點動(Jog)：用于手動方式移動軸，通過按鈕使軸運行至目標點。
?回零(Homing/Reference)：用于定義軸的參考點或運行中回零。
?限位(Limits)：用于限制軸的速度、位置，包括軟限位、硬限位。
?程序步(TraversingBlocks)：共64個程序步，可自動連續執行一個完整的程序，也可單步執行。
?直接設定值輸入/手動設定值輸入(DirectSetpointInput/MDI)：目標位置及運行速度可由上位機實時控制。

在本項目中，利用S120基本定位功能中的MDI（手動設定值輸入）功能，可以輕松地通過外部系統來實現復雜的定位功能。MDI有兩種工作模式，速度模式和位置模式，可以通過參數P2653參數來在線切換這兩種工作模式。P2653為0時，為速度模式；P2653為1時，為位置模式。速度模式是指軸按照設定的速度及加、減速運行，不考慮軸的實際位置。位置模式是指軸按照設定的位置、速度、加/減速運行。位置模式又可分為絕對位置（P2648=1）和相對位置（P2648=0）兩種方式，在本項目中，當切換到DCS遠程控制時，使用MDI的相對位置模式，當切換在本地控制時，使用MDI的速度模式。主要參數設置如圖6所示：

只要使用到位置模式，則回零功能是必不可少的。S120的基本定位功能中包含了回零功能。回零功能只有在使用增量編碼器（旋轉編碼器、正/余弦編碼器或脈沖編碼器）時需要，因為每次上電時增量編碼器與軸的機械位置之間沒有任何確定的關系，因此軸都必須被移至預先定義好的零點位置。S120中回零有三種方式：

?直接設定參考點(SetReference):對任意編碼器均可。
?主動回零(Referencepointapproach):主要指增量編碼器
?動態回零(FlyingReference)：對任意編碼器均可。

直接設定參考點功能，是用戶通過程序可設置任意位置為坐標原點。通常情況下只有當系統即無接近開關又無編碼器的零脈沖時，或者當需要軸被設置為一個不同的位置時才使用該方式。在本項目中，就是使用回零功能中的直接設定參數點功能。在現場的流道閘板中，安裝有一個固定的標尺，如果系統斷電后，再重新上電，可以通過人為讀取標尺上的位置，然后將此位置設定給S120系統，做為系統的參考點。
為了使DCS和按鈕都可以實現控制S120的目的，需啟用S120的自由功能塊功能，自由功能塊包括邏輯運算功能塊、算術運算功能塊、保存功能塊等。利用自由功能塊，可以實現簡單的邏輯和算術功能。利用自由功能塊的邏輯或和邏輯與功能，實現簡單的邏輯功能，如圖7所示。

5.結束語

西門子運動控制產品的高可靠性，1FT7的高性能電機，確保設備在高溫等惡劣的生產環境中，長時間連續穩定的工作。S120系統自帶閉環位置控制功能，定位精度高，響應時間快，并且定位功能由S120獨立完成，降低了控制系統的負擔，簡化了機械結構。S120系統做成了Profibus-DP及Profinet等現場總線接口，使用伺服系統十分容易地集成到以S7-400H為基礎的控制系統中去，減少了信號連線，實現全數字控制。