圖1 成型裝飾布料系統(tǒng)

系統(tǒng)的簡要工藝
　　陶瓷墻地磚的生產(chǎn)是以硅酸鹽為主要原料，經(jīng)過球磨、制粉，通過布料系統(tǒng)按一定的配方將粉料送入壓磚機的模腔中；再由壓磚機根據(jù)工藝要求，以一定的壓力將粉料壓制成型，然后進行燒制及后續(xù)加工。成型裝飾布料系統(tǒng)是由壓磚機、魔術(shù)師布料車、模具組成，是陶瓷墻地磚生產(chǎn)企業(yè)的核心設(shè)備。壓磚機是將粉料壓制成有一定強度、致密度的磚坯；魔術(shù)師布料車是由底板、7個工位、坯墊循環(huán)系統(tǒng)組成.首先根據(jù)磚坯的表面圖案設(shè)計各工位要布的粉料，每個工位主要是由布料擺管、填料料斗、升降氣缸組成的。通過工位將不同的粉料撒布在坯墊上，坯墊是平鋪在底板上,通過前后兩個伺服電機帶動鏈條,再由鏈條上的掛鉤拖動坯墊至下一工位， 當(dāng)檢測到坯墊到位后，升降氣缸下降，布上所需粉料，當(dāng)所有需要的工位布上粉料后，由伺服電機拖動坯墊至壓磚機，再次檢測坯墊到位后，模具下降，壓磚機開始進行壓制，壓制完成后，鏈條帶動壓制完成的磚坯送到下一道工序，坯墊在磚坯轉(zhuǎn)運走后，經(jīng)坯墊循環(huán)系統(tǒng)到第一個工位準(zhǔn)備下一循環(huán)。這樣就完成了整個的成型裝飾布料系統(tǒng)的一個工作循環(huán)。

控制系統(tǒng)構(gòu)成
　　整個系統(tǒng)主要以西門子S7-300 PLC為主站，用OP270作為人機界面，各個工位以S7-200 PLC為從站，擴展一個EM277模塊，通過PROFIBUS總線與主站通訊。由于環(huán)境溫度比較高，為了系統(tǒng)更加穩(wěn)定的運行，在柜內(nèi)加裝了工業(yè)空調(diào)。同時使用了多種傳感器來進行檢測，如：壓力傳感器、位移傳感器、PT100、接近開關(guān)等。執(zhí)行元件主要是電磁閥、比例閥、伺服電機、變頻器等。硬件的性能優(yōu)劣對于一個控制系統(tǒng)來說是至關(guān)重要的，對系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性有很大的決定作用，因此在硬件選型上嚴格把關(guān)，大部分原件均采用了國際著名品牌的產(chǎn)品，同時整機也通過了CE認證。
　　本控制系統(tǒng)均采用西門子產(chǎn)品。控制系統(tǒng)的硬件具體配置如下：
　　電源模塊PS307 
　　6ES7 307-1EA00-0AA0     1個
　　CPU 313C-2DP     

      6ES7 313-6CE01-0AB0     1個
　　DI數(shù)字量擴展模塊      
　　6ES7 321-1BL00-0AA0     1個
　　DO數(shù)字量擴展模塊      
　　6ES7 322-1BF01-0AA0     3個
　　DO數(shù)字量擴展模塊      
　　6ES7 322-1BH01-0AA0     1個
　　AI/AO模擬量擴展模塊   
　　6ES7 335-7HG01-0AB0     1個
　　OP270 HMI           
　　6AV6 542-0CC10-0AX0     1個
　　CPU224                 
　　6ES7 214-1AD23-0XB0     7個
　　EM277擴展模塊         
　　6ES7 277-0AA22-0XA0   7個
　　(見圖2）    

圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　由于陶瓷產(chǎn)品的竟?fàn)幵絹碓郊ち?，提升產(chǎn)品的竟?fàn)幜Κq為重要。成型裝飾布料系統(tǒng)給客戶提供生產(chǎn)高附加值的仿石材設(shè)備。
　　本套系統(tǒng)的選擇，是由成型裝飾布料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定的。魔術(shù)師布料系統(tǒng)是一個多色瓷磚布料系統(tǒng), 基料需要一個工位, 每一種顏色需要一個工位. 本系統(tǒng)由7個工位組成，整個系統(tǒng)的總長20幾米，可以生產(chǎn)仿石材線條瓷磚. 每個工位都與壓磚機有很多數(shù)據(jù)交換，同時每個工位又有各自的數(shù)字量I/O點要處理。如果用集中控制方式，電氣控制柜與各工位之間的線路非常多，敷設(shè)、安裝極其不便。因此決定選擇分散控制方式，用通訊達到總體協(xié)調(diào)，從而可以大大的精簡線路，減少線路安裝、維護工作量。PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)則是我們的最佳選擇。每個工位采用S7-200 CPU 進行控制, 可以降低S7-313C CPU的負擔(dān), 提高系統(tǒng)做壓力閉環(huán)控制的精度. 各個S7-200 CPU使用EM277連到PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上, 通信性能好, 同時編程簡單.
　　PLC的選擇也是經(jīng)過深思熟慮的，S7-300系列PLC是一個成熟產(chǎn)品，具有很高的穩(wěn)定性，技術(shù)參數(shù)符合設(shè)備的使用要求，而且在用戶心目中有良好的形象。CPU 313C-2DP集成有多路數(shù)字量輸入/輸出、模擬量輸入輸出、溫度檢測和高速計數(shù)通道，同時該CPU單元有兩個端口，MPI端口可用于編程或與HMI通訊，DP端口可作為主站的PROFIBUS總線與各工位的EM277和伺服電機控制器的DP端口通訊。這種CPU既符合本設(shè)備的使用要求，又可與公司其它產(chǎn)品通用，并且具有很高的性價比，因此最終選擇了CPU 313C-2DP。
　　由于設(shè)備中位置控制和壓力控制均要非常穩(wěn)定和準(zhǔn)確，而且對響應(yīng)速度有很高的要求，因此選擇了SM 335快速模擬量輸入/輸出，其性能優(yōu)越，用它進行壓力和位置信號的采集，并用來控制高響應(yīng)的比例閥，以此達到位置和壓力的準(zhǔn)確快速控制，使之滿足工藝要求。設(shè)備中存在大量電磁閥，選用可帶大負載的晶體管輸出322-1BF01-0AA0模塊，與繼電器輸出相比，提高了模塊的使用壽命和響應(yīng)速度，而且更具有安全性。

　　

控制系統(tǒng)完成的功能
　　從控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖可以看出，主站控制2臺伺服電機控制器和7個從站。人機界面OP270通過MPI總線發(fā)送各種工藝參數(shù)給主站，通過PROFIBUS總線傳送給每個從站，每個從站的I/O狀態(tài)和工藝數(shù)據(jù)也通過PROFIBUS總線返回給主站，通過MPI總線在人機界面上顯示出來(具體工藝參數(shù)見圖3)。

　　

圖3  數(shù)據(jù)監(jiān)控

　　魔術(shù)師成型系統(tǒng)修改配方的功能十分方便, 只需要在HMI上簡單的設(shè)置, 就可以控制布料工位的數(shù)量, 布料次數(shù), 填料次數(shù)等數(shù)據(jù), 這些數(shù)據(jù)通過PROFIBUS網(wǎng)絡(luò), 實時的傳送到各個工位,客戶隨時都可以方便的修改瓷磚的配方.
　　一個單色布料工位由以下各部分組成: 一個布料頭, 一個布料擋板(控制瓷磚上的仿石材紋路), 一個氣缸控制布料頭的升降, 一個變頻器控制控制布料頭的左右移動, 一個變頻器控制給料的皮帶.
　　單色布料工位部的是面料,  先將面料布好, 然后后在面料的基礎(chǔ)上布上較厚的基料, 最后送到壓機, 壓成一塊磚坯.
　　單個工位的工作流程見圖4。