淺談DVD—R光盤生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設計

張子翌

摘要：本文將介紹采用適用于要求嚴格實時控制的任務的西門子基于PC的自動化軟件PLC產(chǎn)品WinAC RTX；西門子組態(tài)軟件SIMATIC WinCC6.2；三菱Q系列PLC作為驅動裝置的DVD-R光盤生產(chǎn)線新型控制系統(tǒng)。

【關鍵詞】DVD-R光盤 生產(chǎn)線 控制系統(tǒng)

1 光盤生產(chǎn)工藝

DVD-R光盤生產(chǎn)的加工工藝包括：先用注塑機將原料注塑成形、將注塑機出來的碟片冷卻、染料層旋涂、染料層洗邊、干燥、染料層缺陷在線檢測、反射層濺鍍、保護層旋涂（CD-R）、粘合層旋涂（DVD±R）、紫外固化、成品光盤在線檢測、標簽層印刷、紫外干燥等。生產(chǎn)工藝的工藝參數(shù)選擇及工藝穩(wěn)定性對光盤的質量技術指標、批量光盤的質量穩(wěn)定性及存檔壽命有相當大的影響。控制系統(tǒng)的任務就是要滿足工藝要求的條件下，將整個系統(tǒng)的速度提高，并且能夠穩(wěn)定運行。

2 控制系統(tǒng)整體方案

2.1 系統(tǒng)組成

整個生產(chǎn)線包括兩臺注塑機，分別從兩個單元取碟，傳送，冷卻的單元，染料單元，紅外烤爐，打碼機，檢測儀，以及后段。整條生產(chǎn)線既可以選擇DVD-R，DVD5以及DVD9模式。

整個DVD線（DVD-R，DVD5/9）包括西門子控制部分，三菱控制部分，以及進口的后段，為了編程，以及控制方便，我們以單元來劃分。其中西門子部分分為三個單元，一、二單元分別對應DVD一層碟片的冷卻，傳送，其中DVD-R模式下需要染料，烘干。二單元碟片在DVD-R模式下要經(jīng)過三菱染料段。三單元也是在DVD-R模式下二單元碟片經(jīng)過三菱部分后打碼，染料碟片檢測，烘干，以及將兩層碟片傳到后段。三菱部分進行碟片染料。后段對西門子部分傳送來的碟片進行電鍍，粘合，干燥，最后檢測等。

主控制系統(tǒng)采用西門子公司開發(fā)的基于PC控制的核心組件SIMATIC WinAC；選用適用于要求嚴格實時控制的任務的WinACRTX。三菱部分采用Q系列PLC完成染料部分的動作，同時控制伺服電機驅動所有機械手臂，傳送帶運動。上位機采用西門子組態(tài)軟件SIMATIC WinCC6.2進行組態(tài)，完成對系統(tǒng)的設置，操作，監(jiān)控，管理。

WinAC RTX（WinAC實時型）提供了Windows 2000/XP的實時子系統(tǒng)，具有“硬實時”和“抗死機”特性。適應于具有高速和精確時問要求的控制任務的場合，如運動控制、閉環(huán)控制等。

由于其功能強大的開放和靈活的接口，SIMATIC WinAC成為基于PC自動化解泱方案的理想平臺。

（1） WinAC運行在基于Windows 2000/XP操作系統(tǒng)下的標準PC平臺中：

（2）與SIMATIC S7有一致的代碼兼容性，統(tǒng)一的編程環(huán)境，生成的程序也可被SIMATIC S7所使用；

（3）提供了OPC、ActiveX控件、DC，OM接口等方法，與其它PC應用程序交換數(shù)據(jù)；

（4）為具有特殊工藝硬件軟件相結合的控制任務提供了開放的接口。

整個生產(chǎn)線以ProfiBus-DP做為現(xiàn)場總線，有ProfiBus-DP接口的西門子產(chǎn)品可以很容易的進行配置，做為主站，從站，其他廠商的支持DP接口的輸入/輸出，傳感器，執(zhí)行器或其他智能設備均可以接入ProfiBus-DP現(xiàn)場總線。WinLC RTX運行在西門子工控機上，通過CP5613卡作為主站與從站進行ProfiBus-DP通信。10個DP從站包括與三菱，以及后段都是通過DP Couple進行通信：一、二單元的注塑機；3個ET200M分布式I/O模塊，1個ET200S分布式I/O模塊：掃描儀（ETAScanner）；打碼機（AnyBus）。整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構圖如圖2所示。

其中打碼機需要將DP通過AnyBus轉換成RS232串口通信，圖3昱示了AnyBus在系統(tǒng)中的作用，將主站通過DP總線發(fā)來的命令按照預先設置好的通信格式，將命令轉化成RS232串口通信，將內容以ASCII碼格式傳輸?shù)酱虼a機。

2.2 程序結構

西門子控制部分運用SIMATIC ManagerStep7 V5.4標準版作為編程軟件，標準版包括梯形圖（LAD），功能塊圖（FBD），語句表（STL）三種編程語言，如果需要使用其他編程語言，需要單獨購買安裝包和授權。由于編程的需要我們選用了順序功能圖語言（S7 Graph）。在S7 Graph中，控制過程被劃分為許多明確定義了功能范圍的步（Step），用圖形清楚地表明整個過程的執(zhí)行情況。可以為每一步指定該步要完成的動作，由每一步轉向下一步的進程通過轉換條件進行控制，用梯形圖和功能塊圖語言為轉換、互鎖和監(jiān)控等編程。

根據(jù)工藝要求，為了便于對機械手臂，傳送帶編程，我們采用順序功能圖語言S7 Graph實現(xiàn)機械手臂，傳送帶自動功能，考慮到手動動作，以及示教功能在各個單元類似，采用多重背景來編寫，這樣減輕了工作量，提高了編程效率，增加了程序易讀性。

2.3 電機控制

三菱部分由Q02H PLC控制運動控制器0173完成所有的機械手臂，傳送帶動作。同時還要控制染料段的邏輯控制。利用三菱0系列PLC的多CPU功能，Q173CPU （N）系列運動控制器可以和PLC的CPU安裝在同一基板上，各自發(fā)揮它們的優(yōu)勢，將順序控制和運動控制分開處理，優(yōu)化系統(tǒng)的結構。Q173CPU （N）系列運動控制器采用高速串行通訊簡單設置伺服電機同步或絕對系統(tǒng)。同時，運動CPU能夠通過三菱伺服系統(tǒng)控制網(wǎng)絡SSCNET （Servo System Controller Network）與伺服放大器連接，可以在運動控制器里收集伺服數(shù)據(jù)，修改伺服參數(shù)，試運行和監(jiān)控伺服放大器，速度命令輸出最高可達10MPPS，以實現(xiàn)高速高精度定位，單個運動控制器可以控制伺服放大器最多32軸，伺服電機容量從10W到55KW。SSCNET使多軸的同步、插補等高級定位功能發(fā)揮得淋漓盡致，更改善了系統(tǒng)的可靠性，方便系統(tǒng)維護。對Q173CPU采用Motion SFC語言編程。

在控制機械手臂，傳送帶運動時，WinLC先將運動命令通過DP總線通訊告訴三菱PLC（Q02H），Q02H再將命令傳送到運動控制器Q173，Q173接到命令后再控制伺服放大器驅動電機運動到相應位置。采用絕對值編碼器伺服電機，旋轉一圈為360度，由于并不是WinLC直接控制驅動，我們采用示教的方式，先在手動情況下，把電機運動時需要用到的位置記錄下來，這樣通信時我們只需通過DP通信命令三菱伺服電機走到相應位置，電機走到相應位置時，再將到位信號通過DP反饋回來，同時我們可以將存儲的示教好的各個位置用來判斷電機所在區(qū)域，這樣就能防止機械手臂，傳送帶之問的相撞問題。

2.4 組態(tài)軟件

系統(tǒng)采用西門子SIMATIC WinCC6.2亞洲版來完成人機界而的組態(tài)，WinlC使用WinCC提供的通訊通道SIMATIC S7PROTOCOL SUITE，三菱QPLC使用OPC通訊通道。SIMATIC WinCC6.2亞洲版是西門子最新推出的組態(tài)軟件，集成了Microsoft SQLServer 2005數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)歸檔。在人機界而要完成參數(shù)設置，產(chǎn)品模式選擇，各機械手臂，傳送帶手動操作，自動操作，示教，報警監(jiān)控等功能。圖4是WINCC的主畫而，圖5是一個機械手臂的示教，手動畫而。

3 結語

該系統(tǒng)使用了西門子WinLC，WinCC以及三菱QPLC，將各單元以ProfiBus-DP為現(xiàn)場總線有機的結合在一起，整機運行情況良好，操作方便，出現(xiàn)故障可以很好的監(jiān)控，解決。整條生產(chǎn)線碟片周期快于2 5秒。

參考文獻

[1]深入淺出WinAC.西門子自動化與驅動集團，

[2] ABC-PDP User Manual 2_02. HMS Industrial Networks AB.endprint