西门子模块6ES7223-1HF22-0XA8介绍说明

西门子模块6ES7223-1HF22-0XA8介绍说明

C7632液压半自动多刀车床是机械行业拥有量较多的一种半自动机床。它采用二极管矩阵顺控装置及继电器逻辑控制系统，液压驱动上下刀架作纵横两个方向的运动，装有液压卡盘。其加工自动化程度及生产效率较高，适用于较大批量工件的车削加工。但由于该机床系统采用的是分立元件，易出故障，且维修比较麻烦，影响了机床性能的正常发挥。

　　我们根据该机床的问题，采用可编程序控制器改造改其控制系统，克服了上述缺点，使机床工作可靠、维修方便，大大提高了机床的工作效率，取得了较好的经济效益。

　　1.PLC的选型

　　(1)控制对象的输入、输出点数输入点即为机床的控制按钮、工作选择开关、行程开关、接近开关等。输出点是控制电动机的接触器、控制液压动作的电磁阀及指示灯等。

　　考虑到节省改造改费用，应尽量压缩输入、输出点数。在某些场合，输入点可以一点两用。如某行程开关只在自动循环时有用，而某按钮只在手动调时用，当输入点不够时，则可将上述两个输入信号共用一个PLC输入点，利用PLC的转移标号指令，不会使两个信号混淆。同样，为节省输出点，也可将与自动控制无关的输出点，如电动机的起动、停止，仍用强电回路控制。

　　(2)控制对象的输入、输出类型一般的机械加工设备，采用开关量控制，选用直流输入，继电输出型的PLC。输入还有交流型和TTL电平型，而输出则有晶闸管型及直流晶体管型，可适应不同的需要。另外还有各种特殊类型的模块，如A/D、D/A模块，外部可调计时/计数器模块，高速计数器模块等。

　　2.PLC程序的编制步骤

　　(1)编制开关表即将机床的各输入输出元件分配到PLC输入输出点上，即分配地址。以C7532车床的部分开关表为例，见附表。

PLC的内部固化了一套系统软件，使得你开始能够进行初始化工作和对硬件的组态。PLC的启动设置、看门狗、中断设置、通讯设置、I/O模块地址识别都是在PLC的系统软件中进行的。

       每种PLC都有各自的编程软件作为应用程序的编程工具，常用的编程语言是梯形图语言，也有ST、IL和其它的语言。如何使用编程语言进行编程，这里就不细述了。

    但是，用一种编程语言编出十分优化的程序，则是工程师编程水平的体现。每一种PLC的编程语言都有自己的特色，指令的设计与编排思路都不一样。如果对一种PLC的指令十分熟悉，就可以编出十分简洁、优美、流畅的程序。例如，对于同样的一款PLC的同样一个程序的设计，如果编程工程师对指令不熟悉，编程技巧也差的话，需要1000条语句；但一个编程技巧高超的工程师，可能只需要200条语句就可以实现同样的功能。程序的简洁不仅可以节约内存，出错的概率也会小很多，程序的执行速度也快很多，而且，今后对程序进行修改和升级也容易很多。

    所以，虽然说所有的PLC的梯形图逻辑都大同小异，一个工程师只要熟悉了一种PLC的编程，再学习第二个品牌的PLC就可以很快上手。但是，工程师在使用一个新的PLC的时候，还是应该仔细将新的PLC的编程手册认真看一遍，看看指令的特别之处，尤其是自己可能要用到的指令，并考虑如何利用这些特别的方式来优化自己的程序。

    各个PLC的编程语言的指令设计、界面设计都不一样，不存在孰优孰劣的问题，主要是风格不同。我们不能武断地说三菱PLC的编程语言不如西门子的STEP7，也不能说STEP7比ROCKWELL的RSLOGIX要好，所谓的好与不好，大部分是工程师形成的编程习惯与编程语言的设计风格是否适用的问题。

    现场常常需要对已经编好的程序进行修改。修改的原因可能是用户的需求变更了，可能是发现了原来编程时的错误，或者是PLC运行时发生了电源中断，有些状态数据会丢失，如非保持的定时器会复位，输入映射区会刷新，输出映射区可能会清零，但状态文件的所有组态数据和偶然的事件如计数器的累计值会被保存。

    工程师在这个时候可能会需要对PLC进行编程，使某些内存可以恢复到缺省的状态。在程序不需要修改的时候，可以设计应用默认途径来重新启动，或者利用扫描位的功能。

    所有的智能I/O模块，包括模拟量I/O模块，在进入编程模式后或者电源中断后，都会丢失其组态数据，用户程序必须确认每次重新进入运行模式时，组态数据能够被重新写入智能I/O模块。

    在现场修改已经运行时常被忽略的一个问题是，工

一、控制系统方案及功能描述

    本系统用于多台硫化罐工作的集中监控，主控机为工业计算机（PC），从机为可编程序控制器（PLC）系统。主控机负责系统中各硫化罐的硫化工艺参数设定、工作状态显示、故障报警显示记录以及生产状态管理。PLC控制器则负责各个硫化罐的工作顺序控制和传感器信号的采集，PLC可以工作在自动和手动两种模式下。

    控制系统硬件组成如图1。 从图中可以看出，控制各硫化罐的PLC通过RS485总线和计算机远程连接成一套集中控制系统。在通信过程中，控制PC机为主站，各硫化罐PLC为从站，且遵从MODBUS通信协议，从站数目前定为12个。

     POP-HMI文本显示器可显示四行、每行12个汉字，贵厂的“肖斯”切割机改造上已使用。

手动工作模式下，各硫化罐操作箱上的POP-HMI文本显示器用于每个硫化罐的手动参数设定操作和现场状态的显示。

     自动工作模式下，工艺参数设定由主控工业计算机完成。硫化罐的工作状态、故障报警信息在两种模式下都可以同时在主控计算机的显示器和现场的POP-HMI文本显示器LCD屏上显示。

随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选用PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。

PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。

PLC机型的选择

PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点：

 (一) 合理的结构型式

PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。

整体式PLC的每一个I／O点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小,一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便,在I／O点数、输入点数与输出点数的比例、I／O模块的种类等方面选择余地大，且维修方便，一般于较复杂的控制系统。

(二) 安装方式的选择

  PLC系统的安装方式分为集中式、远程I／O式以及多台PLC联网的分布式。

集中式不需要设置驱动远程I／O硬件，系统反应快、成本低；远程I／O式适用于大型系统，系统的装置分布范围很广，远程I／O可以分散安装在现场装置附近，连线短，但需要增设驱动器和远程I／O电源；多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但必须要附加通讯模块。

 (三)相应的功能要求

一般小型(低档)PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。

对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带A／D和D／A转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。

对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或PLC。但是中、PLC价格较贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。

 (四)响应速度要求

 PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC，或者某些功能或信号有特殊的速度要求时，则应该慎重考虑PLC的响应速度，可选用具有高速I／O处理功能的PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。

 (五)系统可靠性的要求

对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。

 (六)机型尽量统一

一个企业，应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑到以下三方面问题：

1)机型统一，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。

2)机型统一，其功能和使用方法类似，有利于技术力量的培训和技术水平的提高。

3)机型统一，其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统

一、改造设备简介： 

定厚机是石材加工过程中不可缺少的设备，用途是采用铣削方式将石材按工艺要求加工成所需的厚度。主要由床身、皮带滚筒、固定导轨、活动横梁、动力头（铣刀）、电气控制系统等部分组成。铣削方式又可细分为平面铣刀和圆筒滚刀两种。 

本文介绍的改造设备是采用三个圆筒滚刀，通过粗加工、半精加工、精加工三个加工层次，将板材一次加工成型。该设备的皮带采用气压缸拖动，实施板材水平方向输送；横梁上安装了三个动力头，前后运动；每个动力头上均装有滚刀，实施板材铣削。工作原理如下所述： 

首先按照工艺要求，调整好三个滚刀的垂直高度；启动三个动力头，开启横梁和皮带；板材在皮带的带动下，作断续运动；皮带移动一次到位后，横梁带动滚刀由后向前铣削，然后快速退回，周而复始，直至板材加工完成。 

二、目前设备存在的问题： 

1、设备的横梁拖动采用液压伺服调速系统，横梁电动机拖动液压泵，通过液压伺服系统，由液压马达实现横梁的无级调速。目前，我国的机械设备极少采用液压伺服系统进行调速，设备出现故障后，国内无法采购到相同的故障元器件。控制系统PLC用的是老式西门子产品，体积大、耗能多且老化严重，故障频发；同样由于国内无法采购此元器件，因此维修费用较高，维修周期较长，给企业的生产带来不便。 

2、加工方式单调，生产效率低下。其加工过程如下图所示：

由上图可看出该设备的自动加工流程仅有：“单向进刀、空刀退回”一种工作方式，造成了加工板材的局限性，效率无法提高。 

三、改造方案： 

1、经过研究和反复论证，我们决定采用艾默生EV1000-4T0022G的变频器替代液压伺服系统，用艾默生EC20-2012BRA的PLC替代原西门子产品。因艾默生产品的性能优越、质量可靠、价格适中且较易采购，所以我们作为配套产品。 

2、在设备原工作流程的基础上，增加两种自动加工方式，即后端进刀和前后进刀。在单端进刀方式下，增加高速退刀、中速退刀和慢速退刀三种退刀方式。工作流程如下图所示：

3、改造系统的硬件连线图：

4、改造后的效果： 

改造完成后的横梁运行平稳，换向无冲击，调速方便。在自动加工方式下，由于增加了：⑴前端进刀，⑵后端进刀，⑶前后进刀三种加工方式选择，提高了工作效率，尤其是“前后进刀”功能，使工效提高了两倍。本次改造，大大减少了故障停机率，节约了维修费用。 

四、结论： 

通过此次改造，达到了我们的预期目的，即增加了设备的多种工作方式，大大提高了工作效率，并且由于艾默生产品具有的多种保护功能，使得维护维修更加方便简捷。目前我国的许多石材加工企业在上世纪90年代引进的国外先进设备都已经老化，维修改造设备成为企业的一项重要任务。此次定厚机改造的成功，是艾默生产品成功应用于石材加工企业的典型案例，也为艾默生产品今后在石材加工领域的应用奠定了良好的基础。