在上一章节中，我们介绍了轮切应用的常见解决方案以及西门子提供的轮切应用的不同方案和对比。这一章节我们将以S7-1500T+SINAMICS轮切应用方案为例，介绍如何快速集成项目。

图 1

基本信息：

SIMATIC轮切标准应用作为连续物料加工工具包中的一部分，是基于SIMATIC S7-1500T控制系统开发的。它为轮切、偏心剪的控制提供了标准方案，例如箔片、金属、纸张、硬纸板等的切割，如图1所示为金属板材的轮切机组。该解决方案的特点是运动轮廓可自由定义切割轮廓（恒加速度，加加速度限制，多项式，正弦或者组合等）。

SIMATIC轮切标准应用程序库的开发目标是设计一个切割片状材料（例如纸张、薄膜或者金属）的柔性解决方案。并且提供了不同的轮切功能，同时该应用里包含了机器模式管理器，凸轮计算，色标同步等功能。

图 2

如图2所示，该标准应用是基于SIMATIC S7-1500T平台开发，采用SIMATIC S7- 1500T控制器+SINAMICS驱动器控制送料轴的进给和轮切刀轴的驱动控制，也可以使用测量编码器测量送料的位置作为轮切刀轴的引导主轴，轮切标准应用的相关几何变量如图3所示。

图 3

目前该应用库的最新版本为2021.06.15发布的V1.2.2版本，该版本在轮切应用功能基础之上还增加了AddOn直流链路预控制(DCLPC) 扩展功能，用于根据负载预控制直流链路电压应用的功能库，从而降低剪切过程中对整流峰值冲击。以及Vmax扩展功能，目前该函数使用迭代算法基于所需的凸轮(格式长度，凸轮轮廓和超速)，并考虑整流装置、驱动器和电机的额定功率和峰值功率计算可能的最大值材料速度。Vmax扩展功能还能够根据整流装置、驱动器和电机的额定功率计算在一个切割长度范围内，轮切刀的性能曲线。由于Vmax扩展功能没有在现场深度测试过，所以大家在使用时需要进行验证和必要的程序修改。

在该应用实例里包含了直接能集成到用户TIA博途项目中的库文件，也有一个完整的样例演示项目和选型计算表（如图3所示）。

图 3

SIMATIC轮切标准应用实例下载链接如下：

https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/109757260

限制条件：

目前V1.2.2库应用程序在实现时没有考虑到以下功能，在使用时需要注意。

1、非线性切割特性

如果非线性切割曲线特性必须保持不变，而该非线性切割曲线不能用有速度峰值的多项式切割曲线或对应于余弦切割曲线等效替代，那么该应用程序就不能使用。

2、在错误停止后，无缝的继续切割

如果轮切机在切割过程中出现故障，应用程序在出现故障后不允许无缝的继续切割下去。

而必须在确认错误的原因已经解决和复位，并且轮切刀回到初始位置后，轮切操作才能恢复运行。

3、TO_CAM_10k类型的凸轮

该应用程序目前不支持V6.0版本的TO_CAM_10k类型的凸轮仍需要使用TO_CAM类型。

项目集成：

1、硬件设备组态，项目集成前需要先在博途建立项目并进行硬件设备组态，将S7-1500T、HMI、伺服驱动、外部编码器等相关硬件在博途软件里组态好（网络、拓扑、相应报文）并做相应的测试及速度环优化。

2、工艺对象组态，轮切标准应用工艺对象组态可参考图4工艺对象类型和同步关系进行创建，并结合轮切应用手册（章节5）完善每个工艺对象的轴类型、测量单位、模数、硬件接口、主值互联、机械参数、动态限值、回零模式、位置监视参数、控制回路及实际值推断等。

图 4

其中引导主值（LeadingValue）可以是定位轴（LeadingValueAxis）也可以是外部编码器（LeadingValueEncoder），如果需要激活色标检测功能（PrintMark）还需要在引导轴激活测量输入功能（MeasuringInput）并正确组态测量输入类型及测量信号的校正时间（图5）。

图 5

辅助轴（AuxiliaryAxis）组态为同步虚轴，与引导轴进行1:1齿轮同步，主要功能是用于主值与轮切轴的解耦，例如激活色标检测功能时可通过在辅助轴叠加位置的方式补偿色标检测的偏差。辅助轴组态时需要注意组成线性轴，必须激活模数，模数起始值必须为0.0，模数长度至少大于2 x (DistanceToSensor + max. formatLength)，机械参数中丝杠螺距必须设定成KnifeCircumference长度。

轮切刀轴（RotaryKnifeAxis）组态为同步轴，组态时需要注意组成线性轴，必须激活模数，模数起始值必须为0.0，模数长度必须设定成KnifeCircumference长度。

如果需要激活剪切过程中保持匀速功能还要组态LeadingValueSyncAxisVirtuell同步虚轴工艺对象。

3、工艺对象轴位置环参数设置及优化，正确设定轴工艺对象位置控制回路的速度预控值（Precontrol=100%）、转速控制回路的替代时间Vtc（S）、位置环增益Kv（1/S）。如果使用SINAMICS S120 FW5.1以上版本或者SINAMICS S210驱动器，激活DSC及一键优化功能（OBT）后，可以在SINAMICS驱动器中通过r5276和r5277分别读出一键优化估算出的Kv（1000/min）和Vtc时间（ms），这里需要注意进行SIMATIC与SINAMICS平台之间的单位转换。

4、轮切应用库的导入，将下载的轮切库解压到本地，在博途中选择“选项”->“全局库”->“打开（全局）库”，并将主模板里的内容（轮切库功能块、变量表、数据类型、HMI用户界面）分别复制（拖放）到项目中对应位置（如图6所示）。

图 6

轮切应用的集成需要注意问题：

1）、轮切库是基于SIMATIC Standard application axis control 的LAxisCtrl 库开发的，所以需要将LAxisCtrl 库添加到项目中去，关于SIMATIC Standard application axis control 的详细说明可以参考如下链接：https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/109749348  。

2）、注意工艺对象TO运动控制库的版本和LAxisCtrl 库的版本，由于博途V17默认采用运动控制V6.0版本（图7），需要与LAxisCtrl 库的版本相匹配，否则编译会报错，建议采用运动控制库V4.0/V5.0版本，或者在LRK_V122_ExampleProjectBasic样例程序的基础上集成附加功能。

图7

3）、项目中仅导入必要的轮切核心功能BasicBlocks部分，根据需要选择导入DCLPC 和 Vmax附加功能（这部分需要在库的基础上自己编写相应程序并进行测试）。

5、轮切标准应用主程序块"OB1"结构及模式管理器如图8所示，理解轮切库的程序和调用结构有助于用户程序的编写。“轮切”功能控制块LRK_RotaryKnife的任务包含了操作模式管理器（ERROR, DISABLE, MANUAL, STARTPOSITION, AUTOMATIC 和 SINGLE_CUT）， 自动切长变换，凸轮轨迹曲线计算控制，色标纠偏，与物料同步，自动模式下静止时的中断处理。轴的回零、点动以及不同操作模式的切换管理等功能需要用户自己编写程序。

图8

6、轮切库提供了TestFB_RotaryKnife应用操作操作界面方便用户快速集成及测试轮切应用，操作界面及参数界面如图9所示，这里推荐采用精致面板触摸屏，如果使用的是精简面板触摸屏，受画面变量限制可能无法实时显示CAM曲线等信息，关于TestFB的详细细节可以参考轮切应用文档，这里就不展开介绍了。

图9

以上就是这期关于S7-1500T+SINAMICS轮切应用方案快速集成的内容介绍，大家有问题可以在留言讨论，下期我们将介绍轮切应用在具体案例实践中调试和选型的关键点和常见问题，谢谢大家！

 

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