DCCE大工计控运动控制器在包装设备上的应用
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本文采用分布式可编程运动控制器PEC6000，使用PLC Open控制指令，保证整机的同步协调工作，实现精确、高速控制。
文本预览
中华工控网工控产品体验中心--大工计控PLC产品体验获奖报告
大工运动控制器在包装设备上的应用
刘胜戌
1、引言
包装机械设备多通过复杂的齿轮、联杆传动，目前多使用欧美品牌的控制器，实现电子
凸轮、多轴同步、色标定位、位置捕捉、温度控制、变频调速等功能。但欧美品牌的控制器
成本一般比较高，货期比较长，对于中小型OEM企业的应用有一定的局限性。
PEC6000分布式可编程运动控制器，具有结构紧凑、功能全面、性能稳定等特点，大
工针对国内客户的应用需求，强化了网络通信、从设备管理、分布式控制、控制参数自整定
等功能，形成了很高的性价比。PEC 系列产品每个模块既可单独工作，也可通过网络互连
组成控制系统，现场应用方便灵活。
本文采用分布式可编程运动控制器PEC6000，使用 PLCOpen 控制指令，保证整机的
同步协调工作，实现精确、高速控制。PEC6000运动控制器在此方面表现了良好的性能。
2、系统工艺简介
卧式包装机是物料充填与袋子成型沿水平方向进行，由于水平式制袋、充填和封口，各
个工位均可以方便地进行调整，并可以针对不同的物料情况做许多复杂的配置变化。
图1 卧式包装机
3、方案介绍
PEC6000分布式可编程运动控制器，是大工计控针对国内工控领域应用需求自主研发
的一款产品，其集工业以太网、MB+高速总线、Modbus、ZigBee 无线网络为一体，在国
产运动控制中很有特色：
1）控制器本体有四路高速输入，四路高速脉冲输出（1MHZ），组成多轴运动控制系
统，同时可通过高速工业以太网实现多轴同步控制的扩展，实现分布式控制；
2）支持基于PLCOpen规范的电机控制和数控控制指令；
3）支持IEC61131-3功能块、梯形图、指令码，可对网络中设备统一编程控制；
4）在通讯方面：支持基于EPA标准的高速工业以太网，同时支持Modbus TCP/UDP
协议、Modbus协议。支持速率高达1M bits/s的MB+总线，网络通讯具有毫秒级响应时间；
5）支持直角坐标系、四轴串联、四轴并联机器人控制模型及NC控制。
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图2 系统架构
本系统中PEC6000采用高速脉冲控制3轴伺服装置，实现同步控制。
两台施耐德变频器通过Modbus协议与运动控制器通讯，实现速度控制。
HMI采用XBTGT系列触摸屏，通过Modbus/TCP协议与运动控制器通讯。
主控制器PEC6000与PEC3000、PEC5000通过MB+高速总线连接，实现I/O毫秒级
映射。
现场温度用PEC5000模块采集，使用无超调PID自整定控制，温度控制精确。
4、控制工艺
主轴变频器驱动的电机上带一个编码器，在正常运行时，其他轴根据自己所处的位置相
应做跟随运动。放膜部分采用张力控制，使放膜辊在放膜过程中，均匀放膜。
拉膜轴通过速度控制进给包装膜，在每送一个袋子时，通过色标作为前一次袋长检测触
发信号，直接接入到运动控制器高速信号接口，然后通过控制器读取实际膜长，与存储的标
准长度进行比较，如果有偏差的话，就在下一包进行调整。
热封轴跟随主轴电机做相对同步运动，完成制袋功能。对应不同材质的包装膜，可以调
节热封的时间，确保制袋牢固、平整、美观。
下料轴也是跟随主轴电机做相对同步运动，在袋子到位后，对物料进行精确填充。
制袋和封口的温度控制，需要满足在机器高速运行中温度控制精确、不超调。
5、变频控制
施耐德的ATV312变频器，支持Modbus协议，用PEC总线控制很方便。
5.1 ATV312的参数设置：
CTL-LAC：L3；
CTL-FR1：ndb；
CTL-CHCF：SIN；
CON-ADD：3；
CON-tbr：19200；
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CON-tfo：8n1；
5.2 PEC端口设置：
图3 PEC端口设置
5.3 硬件连接：
PEC和ATV312之间用RJ45双绞线作为通信电缆连接,两端接120Ω终端电阻。
图4 通信电缆
5.4 控制程序：
ATV312内部控制字地址如下表：
类型 地址 代码 说明
读出变量 3201 ETA DRIVECOM状态字
3202 RFR 电机频率
写入变量 8501 CMD DRIVECOM控制字
8502 LFR 设定频率
表1 变频器控制地址表
在PEC中编写程序，将变频器的内部变量用功能块SCR_W/SCW_W映射到本地寄存
器，通过对本地寄存器进行读写，来完成对变频器的监控。
图5 PEC读通信指令
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用PEC和ATV312用Modbus通讯时，在PEC侧Modbus的地址需要加1。
SCR_W 和 SCW_W 串行网络读写指令，支持 Modbus 协议，可以访问从设备资源也
可访问同一Modbus总线上的设备。
指令运行在Modbus总线设备映射模式下，为了保证头顶参数L1.0能够正确的反映当
前通讯的状况，需要保持EN有效直到命令超时或者响应完毕。
图6 PEC写通信指令
MW102中的值为变频器控制字8501的地址，当MW102的值为16#000F时电机正转。
为16#080F时电机反转、为16#100F时电机停止。
改变变频器正转、反转、停止及当前频率值的程序如图7所示。
图7 变频器的控制程序
6、伺服控制
在对Lexium 05A伺服系统的控制中，这里采用脉冲方式控制，运动位置取决于驱动器
接收的脉冲数，运动速度取决于脉冲的频率，可以实现点到点的位置控制和同步跟随控制。
电机可利用PULSE方波信号的上升沿来执行一个角增量运动，使用信号DIR来控制旋转方
向。
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6.1硬件接线 ：
图8 伺服的控制端口CN5
CN5是PULSE/DIR 输入接口。
针脚1：PULSE,电机步进“脉冲”；
针脚2：DIR 旋转方向“Dir”；
施耐德Lexium 05A伺服内部的脉冲接口内置有5V电源，使用中不需要串接电阻，可
以直接连接。PEC与Lexium 05A的接线图如下图9示：
图9 伺服的控制接线图
6.2 控制参数设置：
脉冲控制方式可以通过驱动器的面板或 Powersuite 软件来设置。这里用 Powersuite
软件设置对Lexium 05A参数进行设置。
大工运动控制器在包装设备上的应用
刘胜戌
1、引言
包装机械设备多通过复杂的齿轮、联杆传动，目前多使用欧美品牌的控制器，实现电子
凸轮、多轴同步、色标定位、位置捕捉、温度控制、变频调速等功能。但欧美品牌的控制器
成本一般比较高，货期比较长，对于中小型OEM企业的应用有一定的局限性。
PEC6000分布式可编程运动控制器，具有结构紧凑、功能全面、性能稳定等特点，大
工针对国内客户的应用需求，强化了网络通信、从设备管理、分布式控制、控制参数自整定
等功能，形成了很高的性价比。PEC 系列产品每个模块既可单独工作，也可通过网络互连
组成控制系统，现场应用方便灵活。
本文采用分布式可编程运动控制器PEC6000，使用 PLCOpen 控制指令，保证整机的
同步协调工作，实现精确、高速控制。PEC6000运动控制器在此方面表现了良好的性能。
2、系统工艺简介
卧式包装机是物料充填与袋子成型沿水平方向进行，由于水平式制袋、充填和封口，各
个工位均可以方便地进行调整，并可以针对不同的物料情况做许多复杂的配置变化。
图1 卧式包装机
3、方案介绍
PEC6000分布式可编程运动控制器，是大工计控针对国内工控领域应用需求自主研发
的一款产品，其集工业以太网、MB+高速总线、Modbus、ZigBee 无线网络为一体，在国
产运动控制中很有特色：
1）控制器本体有四路高速输入，四路高速脉冲输出（1MHZ），组成多轴运动控制系
统，同时可通过高速工业以太网实现多轴同步控制的扩展，实现分布式控制；
2）支持基于PLCOpen规范的电机控制和数控控制指令；
3）支持IEC61131-3功能块、梯形图、指令码，可对网络中设备统一编程控制；
4）在通讯方面：支持基于EPA标准的高速工业以太网，同时支持Modbus TCP/UDP
协议、Modbus协议。支持速率高达1M bits/s的MB+总线，网络通讯具有毫秒级响应时间；
5）支持直角坐标系、四轴串联、四轴并联机器人控制模型及NC控制。
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图2 系统架构
本系统中PEC6000采用高速脉冲控制3轴伺服装置，实现同步控制。
两台施耐德变频器通过Modbus协议与运动控制器通讯，实现速度控制。
HMI采用XBTGT系列触摸屏，通过Modbus/TCP协议与运动控制器通讯。
主控制器PEC6000与PEC3000、PEC5000通过MB+高速总线连接，实现I/O毫秒级
映射。
现场温度用PEC5000模块采集，使用无超调PID自整定控制，温度控制精确。
4、控制工艺
主轴变频器驱动的电机上带一个编码器，在正常运行时，其他轴根据自己所处的位置相
应做跟随运动。放膜部分采用张力控制，使放膜辊在放膜过程中，均匀放膜。
拉膜轴通过速度控制进给包装膜，在每送一个袋子时，通过色标作为前一次袋长检测触
发信号，直接接入到运动控制器高速信号接口，然后通过控制器读取实际膜长，与存储的标
准长度进行比较，如果有偏差的话，就在下一包进行调整。
热封轴跟随主轴电机做相对同步运动，完成制袋功能。对应不同材质的包装膜，可以调
节热封的时间，确保制袋牢固、平整、美观。
下料轴也是跟随主轴电机做相对同步运动，在袋子到位后，对物料进行精确填充。
制袋和封口的温度控制，需要满足在机器高速运行中温度控制精确、不超调。
5、变频控制
施耐德的ATV312变频器，支持Modbus协议，用PEC总线控制很方便。
5.1 ATV312的参数设置：
CTL-LAC：L3；
CTL-FR1：ndb；
CTL-CHCF：SIN；
CON-ADD：3；
CON-tbr：19200；
第 2 页 共 10 页中华工控网工控产品体验中心--大工计控PLC产品体验获奖报告
CON-tfo：8n1；
5.2 PEC端口设置：
图3 PEC端口设置
5.3 硬件连接：
PEC和ATV312之间用RJ45双绞线作为通信电缆连接,两端接120Ω终端电阻。
图4 通信电缆
5.4 控制程序：
ATV312内部控制字地址如下表：
类型 地址 代码 说明
读出变量 3201 ETA DRIVECOM状态字
3202 RFR 电机频率
写入变量 8501 CMD DRIVECOM控制字
8502 LFR 设定频率
表1 变频器控制地址表
在PEC中编写程序，将变频器的内部变量用功能块SCR_W/SCW_W映射到本地寄存
器，通过对本地寄存器进行读写，来完成对变频器的监控。
图5 PEC读通信指令
第 3 页 共 10 页中华工控网工控产品体验中心--大工计控PLC产品体验获奖报告
用PEC和ATV312用Modbus通讯时，在PEC侧Modbus的地址需要加1。
SCR_W 和 SCW_W 串行网络读写指令，支持 Modbus 协议，可以访问从设备资源也
可访问同一Modbus总线上的设备。
指令运行在Modbus总线设备映射模式下，为了保证头顶参数L1.0能够正确的反映当
前通讯的状况，需要保持EN有效直到命令超时或者响应完毕。
图6 PEC写通信指令
MW102中的值为变频器控制字8501的地址，当MW102的值为16#000F时电机正转。
为16#080F时电机反转、为16#100F时电机停止。
改变变频器正转、反转、停止及当前频率值的程序如图7所示。
图7 变频器的控制程序
6、伺服控制
在对Lexium 05A伺服系统的控制中，这里采用脉冲方式控制，运动位置取决于驱动器
接收的脉冲数，运动速度取决于脉冲的频率，可以实现点到点的位置控制和同步跟随控制。
电机可利用PULSE方波信号的上升沿来执行一个角增量运动，使用信号DIR来控制旋转方
向。
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6.1硬件接线 ：
图8 伺服的控制端口CN5
CN5是PULSE/DIR 输入接口。
针脚1：PULSE,电机步进“脉冲”；
针脚2：DIR 旋转方向“Dir”；
施耐德Lexium 05A伺服内部的脉冲接口内置有5V电源，使用中不需要串接电阻，可
以直接连接。PEC与Lexium 05A的接线图如下图9示：
图9 伺服的控制接线图
6.2 控制参数设置：
脉冲控制方式可以通过驱动器的面板或 Powersuite 软件来设置。这里用 Powersuite
软件设置对Lexium 05A参数进行设置。
