西门子模块6ES7214-2AS23-0XB8详细解读

MZ2015自动磨床是轴承行业广泛使用的加工设备，用于轴承套圈内圆磨削，由于该机床的早期电气系统采用的是继电器─接触器控制和由二极管组成的矩阵顺序控制线路，电气元件较多，且可靠性差，电气故障频繁。故采用FXon-60MR PLC对其控制系统进行了改造。

1、系统的硬件设计

任何一种继电器系统都有三个部分组成，即输入部分，逻辑部分和输出部分。系统输入部分由所有行程开关、仪表触点、方式选择开关、控制按钮等组成。逻辑部分是指由各种继电器及其触点组成的实现一定逻辑功能的控制线路，输出部分包括电磁阀线圈，指示灯和接通各种负载的接触器线圈。在控制系统中使用PLC 就是代替继电器控制系统中的逻辑线路部分。原MZ2015磨床的电气系统，所有行程开关(SQ1～SQ17),选择开关(SA3),仪表触点 (KA1～KA4),控制按钮(SB2,SB5)等为系统的输入信号；而电磁阀线圈(YV1～YV13),指示灯，充磁信号等为系统的输出信号。系统的硬件构成如图1所示，为了节省输出点数，各电磁阀的状态指示灯并联在其线圈两端；系统的调整操作采用由PLC的Y1和Y2输出调整信号在外部经相应开关控制。同时为了保护PLC输出继电器，在电磁阀两端各并联一只二极管，防止在电感性负载断开时产生很高的感应电动势或浪涌电流对PLC输出点及内部电源的冲击，二极管的额定电流通常选为1A，额定电压大于电源电压的3倍。

图1 PLC外部接线图

2、软件设计

（1）程序结构

原机床包括自动、半自动、调整和长期修整4种工作方式，由转换开关选择。用PLC改造后,此部分的接线要重新安排，可选用转换开关的两组触点SA3－1和SA3－2(对应PLC输入端子X20和X21)，使其分别在4种工作情况下，满足表1所示的通断状态。

表1 开关方式状态

表1中“0”表示断开，“1”表示接通。如用二进制表示X20 和X21 的状态，即为00，01，10和11四种。如图2示，自动方式时驱动M10，半自动时驱动M11，调整时驱动M12，长修时驱动M13。这样可安排出图3的程序结构图。

图2 工作方式梯形图

图3 程序结构图

（2）矩阵电路的编程处理

图4 二极管顺序控制原理示意图及对应梯形图

矩阵二极管顺序控制电路是原床电气系统中的重要组成部分，PLC梯形图的转换原理，如图4示。其动作如下：

    a. SA1合上，SA2打开，KA5线圈通电吸合并自锁，此时KA5线圈及R上的电压基本相等，约为12V，KA6线圈被短路脱吸。
    b. SA1打开，SA2合上，KA5线圈被短路，KA5脱吸，KA6线圈通电吸上并自锁。
    c. SA1、SA2同时合上，由于KA5、KA6线圈同时被短路，所以V1也处于上述导通状态，但KA5、KA6总是处于脱吸状态。

根据上述要求可得出SA1、SA2与KA5、KA6的逻辑关系,如表2所示。从表2可看出，SA1是KA5的置位端，KA6的复位端；SA2是KA6的置位端，KA5的复位端。这种状态可由PLC内部的置位、复位指令来实现，其梯形图如图4示，图中M21相当于KA5，M22相当于KA6。

表2 顺序逻辑控制

（3）编程调试

由于用PLC改造原机床电气系统是以不改变原控制功能为前提，此时可对原线路进行分块处理，对于MZ2015磨床，可分成输出处理程序，输入处理程序和顺序控制逻辑程序，这种处理对于程序调试和设备维修都有很大的方便，根据手动、长修、自动和半自动四种工作方式分别进行模拟运行。用开关模拟输入信号，开关的一端接入相对应的输入端点，另一端作为公共端接在PLC输入信号电源的负端。输入程序后，对照输入信号状态表，设置好原始状态情况下所有输入信号的状态；再按工步状态，扳动开关，观察输出端点指示灯在一个工作循环里的状态变化，并与工艺过程对照。由于程序较长，这里仅给出输出部分及二极管顺控电路所对应的梯形图，如图4、5示。

图5 输出部分梯形图

3、结束语

用可编程控制器改造旧机床电气系统，在现有企业里是非常现实的技术改造方案，具有投资省、见效快的特点。通过使用PLC改造该机床电气系统后，去掉了原机床的13只中间继电器，5只时间继电器，80只顺序控制二极管及20只电阻，使线路简化。同时，由于PLC的高可靠性，输入输出部分还有信号指示，不仅使电气故障次数大大减少，而且还给准确判断电器故障的发生部位提供了很大的方便

锯切机是甘肃丰收机械厂LGJ32型冷弯成型机组中的重要设备，其功能是保证冷轧机连续轧制型材或焊管的情况下，将型材切割成要求的长度，且保证具有规定的定尺精度。目前，我国型材、焊管及不锈钢管等生产厂家，大多采用继电器逻辑控制的机械式剧切机，接线复杂，联锁繁复，故障率高。为此，采用SM?/FONT>24R型可编程序控制器（PC）取代了原继电逻辑控制。经运行证明：该系统可靠平稳、自动化程度高、故障率低，并提高了定尺精度，取得了明显的经济效益。

1.系统控制原理程控锯切机工作过程为：当运行中的钢管或型材端部接触到翻板下的微动开关时，PC发出命令（信号），锯车起动，并运行至规定距离，靠近一接近开关，发出钳口夹紧命令，夹紧型材后，锯切气缸下落进行锯切，锯切完毕，抬锯，钳口松开，经PC内延时后，锯车返回原位，等待下一次循环。

2.PC控88制系统及程序编制 SM?/FONT>24R型PC所有输入点均具有软件滤波功能，编程语言采用梯形图和级式语言两者兼用，程序存放采用Flash ROM，无需后备电池；有完整的口令保护功能，使用户程序不受非法访问。(1) 控制线路整个控制回路分手动、自动控制方式。手动运行时，各功能按钮直接控制对应的执行元件棗电磁阀和接触器等。自动运行时，由PC程序进行全过程控制。根据系统要求：输入点数12点，输出点数6点，见附表，因输出负载全为交流电感性负载，所以选用24点（SM?/FONT>24R型有14点输入、10点输出）继电器输出型PC。由于该控制系统为频繁接通和断开工作方式，故留有备用定义号，以便系统配置及输入输出单元出现故障时更换。(2) 程序设计编程语言采用级式语言，见附图，其优点是依工艺要求一级一级进行，使编程变得简单、且运行速度加快，实现了高速化。
本系统程序由八级组成，级号为“SG”，在输出点的控制上使用了“SET”和“RESET”指令，使控制逻辑简单明了，其执

一、概述

该切管机主要用于电热管行业的各种管材切割切断加工，比如切割钢管、铝管、铁管等。该控制系统原来采用继电器、行程开关控制，产量低，不能自动自动送料、自动加紧、自动切割。

客户决定采用PLC控制，为了增加产量,保持锯切工件的准确度以及降低劳动强度,减少劳动用工，该控制系统具有自动送料、定长、自动夹紧、自动切割的功能；可设定参数，保护报警等功能。

二、系统控制组成及工艺要求

该切管机只是钢管生产线的一部分，为了在钢管切割时保证生产线上其他设备的照常运动，有一个活动的切割平台，保持与钢管相对静止以完成切割。

下图为钢管切割的示意图：

切管机有两种控制方式：手动和自动。手动一般是次切割时使用，系统并不考虑管子的长度而直接切割，之后与自动方式相同。

钢管运动到平台后，当达到所要切割的长度时图中橙色部分动作，伸出的推杆返回，气动加紧机构动作，会加紧钢管，钢管会推着切割平台一起运动。同时图中的绿色部分——切割机“低头”开始切割，切割完成后回触碰2号行程开关，切割机“抬头”电机停转。

切割过程中和切割完成后平台和钢管依然保持运动，直到平台触碰3号行程开关，加紧机构松开，平台不在和钢管一起运动而停止，经过一段时间的延时后（一般2-3分钟）图中橙色部分动作推动平台返回，再回程过程中会触碰4号行程开关，翻料机构（不在这台机床上）动作，切下的管子离开切管机。平台回程后会触碰5号行程开关，等待下一段钢管达到要求的长度。

钢管的切割长度在LED输入/输出设备上设定。

当切割钢管产生热故障的时候就产生报警。

三、PLC控制方案

采用艾默生公司EC20系列EC20-1410BRA模块。