西门子运动控制系统在萨驰轮胎成型机上的应用

奚家星

（上海西门子工业自动化有限公司，上海 200030）

西门子运动控制系统在萨驰轮胎成型机上的应用

奚家星

（上海西门子工业自动化有限公司，上海 200030）

介绍了西门子新型运动控制器SIMOTION D的控制理念及组成部分。并说明SLM智能型电源模块的特点。SIMOTION D通过DRIVE-CLEQ总线与SINAMICS S120系统构成拓扑结构，可实现成型机的远程监控和诊断功能。

SEMOTION D；运动控制器；成型机；电源模块

西门子有幸共同参与开发了萨驰华辰机械（苏州）有限公司所研发的国际领先的标准化半钢一次法轮胎成型机。该设备具有以下几个主要优点：①稳定性高；②班产轮胎质量稳定、产量高；③降低能耗；④信息化程度高，等等。面对这么高的标准、这么多的要求，如何去完美地实现是一个需要认真思考的问题。显然，电气自动化控制系统在其中起着不可或缺及至关重要的作用。基于其高精度、高动态和信息化的要求，经过方案的反复论证和技术参数的综合比较，我们双方一致决定选用西门子最新一代的运动控制器SIMOTION D以及最高端的伺服驱动器系列SINAMICS S120来实现该设备所需的功能并且满足性能上的高要求。

1　SIMOTION全新的控制理念

现代制造业，尤其是高端机械制造领域中都有这样的一种趋势：机械运动越来越复杂，对速度及精度的要求也越来越高。在以往，这些运动任务通常是由机械元件以及若干电子装置来完成的（例如：输出凸轮控制器、位控及多轴模块）。这样，即使是一个很小的功能变化或是有额外的功能需求都将需要更换元件、采用新的结构、配置、参数设置以及甚至重新编程。这种应用模式不可避免地产生以下若干问题。

（1）维护次数频繁、维护成本高；

（2）切换生产不同规格产品所带来的停机时间长；

（3）用于元器件更换的库存量增加；

（4）生产管理难度大。

为了克服这些问题，针对未来制造业的趋势和需求，西门子推出了全新的电气解决方案：SIMOTION运动控制系统。

西门子是第一个在工控行业提出了这一全新的电气控制理念的公司：

（1） 由一个控制系统来完成所有的运动控制任务;

（2）适用于具有多部分运动部件的机器的控制系统。

在这个理念的指导下，SIMOTION系列控制器应运而生了。 SIMOTION D是一款全新的西门子运动控制系统，它是世界上第一款针对生产机械而设计的控制系统，将运动控制、逻辑控制及工艺控制功能集成于一身、为生产机械提供了完整的解决方案。

SIMOTION D有三个组成部分：

（1）工程开发系统：工程开发系统可以实现由一个系统解决所有运动控制、逻辑及工艺控制的问题，并且它还能够提供所有必要的工具，从编程到参数设定，从测试调试到故障诊断。

（2）实时软件模块：这些模块提供了众多的运动控制及工艺控制功能。针对某一特定的机器所需的功能，灵活地选择相关的模块。

（3）硬件平台：硬件平台是SIMOTION运动控制系统的基础。使由工程开发系统所开发的且使用了实时软件模块的应用程序可以运行在不同的硬件平台上，用户可以选择最适合自己机器的硬件平台。 尤其值得注意的是，SIMOTION的不同之处在于：可按任务层次划分系统，具有灵活的功能，且使用同一种工程开发工具。

由此给客户带来的好处显而易见：统一的工程开发软件能最大程度地缩短新产品的开发周期；使用实时的软件模块有助于客户自由、灵活地切换生产规格；而备件库的减少则得益于统一的硬件平台，不同的硬件之间可以相对自由的调配，不必考虑软件在其中的影响。

在开发萨驰成型机的过程上，我们双方将运动控制器和驱动器的软件编程在同一个编程平台SCOUT中完成，大大提高了程序的效率、一致性和实用性。

在实际的生产和运营中，SIMOTION D这些突出的优点也确实为客户带来了可观的利益回报。

2　SLM 智能能源管理

SLM 智能型电源模块（Smart Line Module）是不可控的整流/回馈单元（二极管整流，IGBT回馈），具有能量回馈的功能。其再生回馈功能还可以通过数字量输入或设置参数来激活或取消。SLM回馈整流模块中的 IGBT是全控功率元件，SLM内部的VSM检测确保回馈电网的电压幅值/ 频率/ 相位与电网相一致。通过SLM 智能型电源模块，可以很容易地实现：①把再生能量回馈电网，节能，增加了运行经济效益；②可以四象限运行，实现不同状态能量转换，电能回馈提高了系统的效率，适合应用于大惯量负载及频繁制动场合。经过德国能效评估部门的权威检测：最高可以提高能源效率21%。在能源日益紧张的现在，这个无疑是在降低运营成本、可持续发展方面能助客户一臂之力。

在萨驰的成型机中，我们也是选用了这款SLM智能型电源模块。除了安装上的便利、紧凑之外，对于能耗的降低也是非常可观的。

3　信息化管理

在内部，SIMOTION D运动控制器通过DRIVECLIQ总线很容易与SINAMICS S120系统构成拓扑结构，通过DRIVE-CLIQ，很容易在线组态与控制每个S120。编码器反馈也转化为DRIVE-CLIQ接口，只要选标准SIEMENS带DRIVE-CLIQ接口的伺服电机，电机的所有的参数都通过该接口传到SIMOTION运动控制器。对外，SIMOTION D提供了多种通讯方式的选择，如：Profibus-DP、Profibus-Net，等等。对于要求在同一硬件平台上既执行控制又进行显示的场合；要求具有方便的数据管理、分析及报表的场合；对远程诊断及远程操作员控制要求很高的场合SIMOTION运动控制系统配合SINAMICS S120是最佳的选择。

图1为SIMOTION D系统在萨驰成型机上进行远程监控和诊断的结构图。通过这一可选功能的帮助，可以定期对设备的运行状态进行管控，起到提前发现和预防故障发生的作用。

图1　SEMOTION D系统在成型机上进行远程监控及诊断的结构图

通过与萨驰在标准化半钢一次法成型机上的合作，西门子有了一个将其链接制造业未来的概念（自动化、数字化和信息化）逐步实施、完善和实现的平台。同时，由于西门子的参与也为客户创造了新的价值，为客户带来了实实在在的回报。这个就是西门子一贯所坚持的“服务客户、创造价值、共赢市场”的核心价值观。

(XS-02)

Siemens motion control systems used in Safe-Run tire building machines

TQ330.493

1009-797X(2015)19-0048-02

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10.13520/j.cnki.rpte.2015.19.014

奚家星（1984-），男，毕业于中国石油大学机电一体化专业，主要从事OEM的自动化工作。

2014-09-26