6ES7222-1BD22-0XA0代理订购

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1、概述
电熔磨削复合机床是专门用于加工有色金属，以及其它超粘、超硬、超脆、热敏感高等特殊材质材料，解决了一些采用传统的车、铣、刨等加工方法不能满足加工要求的问题，是一种新型复合多用途磨削机床。
由于机床在电熔放电加工时，电流可达几百甚至几千个安培，产生的强烈电磁辐射严重干扰着控制系统。为此，采用了抗干扰能力强的HOLLiAS-LEC G3系列PLC做为机床的控制核心，保证电熔磨削复合机床能正常工作并达到有关国家标准。
本文介绍和利时公司小型一体化PLC HOLLiAS-LEC G3系列产品用于电熔磨削复合机床的应用实例。
2、系统组成
系统由1块24点的高性能CPU处理器LM3106（14点开关量输入和10点晶体管输出）、1块2通道的模拟量输出模块LM3320、1块8点开关量输入模块LM3210，实现对电熔磨削复合机床的控制。
主控单元PLC配置图如下：
和利时公司小型一体化PLC HOLLiAS-LEC G3系列产品

3、系统控制原理
机床运动控制系统由四大部组成：机床主轴运动控制、砂轮主轴运动控制、头架主轴运动控制、工作台运动控制。
（1）、机床主轴运动控制
机床主轴是由一台5.5KW的电机驱动，转速的变化由5.5KW变频器调节，变频器的控制信号来源于模拟量输出模块LM3320的通道。由于在电熔放电加工过程中，主轴放电盘与工件头架是处于非接触状态，且两者间需保持一定的相对运动（线）速度才能保证正常加工，因此，主轴转速随工件头架转速的变化由PLC系统作相应调整。PLC是根据旋转编码器测量反馈的当前工件头架速度信号适时调整变频器的输出驱动频率值，从面保证机床主轴变频电机能以要求的速度平稳运行。
控制原理如图：

（2）、砂轮主轴运动控制
砂轮主轴只须获得恒定转速，控制7.5KW交流异步电动机。
（3）、头架主轴运动控制
为保证加工精度，Φ32∽Φ320mm的工件需以恒定的线速度转动，因此头架主轴的转速是根据被加工工件的直径由PLC系统自动控制，由编码器自动调整。控制信号是模拟量输出模块LM3320的第二通道控制头架电机的驱动变频器调节头架电机转速。

（4）、工作台运动控制
工作台的纵向运动控制（Y轴）系统要求快移速度Vmax=4M/min，由和利时电机公司的直流伺服电动机驱动。选用1024线脉冲编码器，配5倍速倍频器。

（5）、系统实现及调试过程
机床系统操作界面采用触摸屏直接与LM3106的RS232通讯口相接，用于对加工工件的参数设定、控制操作以及显示机床的运行状态。
部分程序梯形图如下：

在系统调试方面：
由于该系统是运行在安全系数特别高的工作现场，必须经过严格测试、严密调试。应用和利时G3系列小型一体化PLC的编程软件PowerPro特有的仿真调试功能（如图），将程序系统调试，保证了到设备应用的可靠性，确保了安全生产的稳定可靠。
（5）、结束语
经过一段时间的调试和试运行，由HOLLiAS-LEC G3系列小型一体化PLC组成的控制系统已成功应用于该机床。实践证明，该设备功能完善、性能稳定、质量可靠，具有很好的性价比。

目前，实现对机动车排放污染进行有效控制已成为我国环境保护一项刻不容缓的任务，需要在生产中对汽车尾气污染物进行检测。本文就一种符合EU-2标准，基于嵌入式bbbbbbs CE操作系统和组态王6.0组态软件的集工况模拟、样气采集、样气分析于一体的汽车尾气污染物智能检测系统进行介绍。

　　一、系统综述

　　整个系统由中央控制单元、底盘测功机、尾气取样单元、分析仪器单元以及相关辅助设备组成。首先底盘测功机模拟汽车的工况，然后尾气取样系统对样气进行jingque的定量采集，后由分析仪器单元对样气中的污染物浓度加以定量检测，中央控制单元实现对整个系统的自动控制。其中中央控制单元采用嵌入式系统作为核心控制单元，系统操作站为运行bbbbbbs CE嵌入式操作系统和组态王6.0嵌入版组态软件的工控机，负责发布命令给作为现场控制及命令执行元件的PLC。同时工控机与远程上位PC之间采用TCP／IP协议进行通讯。

　　精简的bbbbbbs CE嵌入式操作系统使运行于该操作系统上的嵌入版组态王6.0组态软件的执行效率很高，完全可以满足设备现场运行的需要。

　　（一）工作原理

　　系统总体示意图如图1所示。打开引擎的汽车在底盘测功机上模拟各种行驶工况，其尾气排放的污染物在鼓风机作用下经环境空气滤清器后进入尾气取样系统采样器，进行定容稀释取样（CVS）。分析仪器分别从背景气袋中、稀释排气气袋取样气进行分析，测量得出污染物的体积浓度。汽车尾气中污染物的排放值由以下公式进行计算：
mi=1/S＊V＊di＊ci/106 （i for HC、NOx、CO）

　　式中：mi一排出的污染物的质量；S一行使距离；V一温度为273K，大气压力为101.33KPa的基准条件下稀释排气总容积，单位：m3；di—各种污染物在温度273K，大气压力101.33 KPa时的密度；dco=1.25kg／m3；dHC=0.619kg／m3；dNO2=2.05kg／m3（排气中NOx的浓度用NO2当量表示）；ci —稀释排气中污染物的容积浓度，10-6。

　　（二）控制系统的工作过程

　　工控机通过CVS系统和分析单元的传感器获取测量数据，通过数据采集模块转换为符合RS-485规范的数字信号，传送给触摸屏，触摸屏将测量数据通过TCP／IP协议传送给PC机（上位机），完成数据处理工作。同时，触摸屏根据采集信号的数值判断目前的工作状态，将控制指令发送给分析单元和CVS系统的PLC。分析单元的PLC主要完成对分析仪器进行一系列气路切换、量程转换的操作，CVS系统PLC主要对CVS进行流程控制，实现自动清洗、采样等一系列功能。控制指令经PLC处理后，转换为直接的继电器开闭信号，实现打开和关闭CVS系统电磁阀、取样泵的任务。另外，配电箱还为风机提供了380V动力电的开关，可手动控制风机的启动与停止。控制系统结构框图如图2所示。

　　二、系统硬件组成

　　为了确保系统的准确性和可靠性，本文选用了工控领域中稳定可靠的bbbbbbs CE嵌入式操作系统作为工控机的控制核心。数据采集模块、PLC、继电器等元件性能稳定，采集和控制精度高，响应速度快。

　　（一）工控机

　　作为操作站的工控机基于嵌入式操作系统bbbbbbs CE和嵌入式组态软件组态王6.0（128点）开发的客户端应用程序。bbbbbbs CE嵌入式系统的优越性在于其设备管理简单高效，支持不同类别的设备，支持即插即用的管理模式和设备节能控制；处理系统的输入输出具有实时响应能力。
nbsp; 组态王嵌入版6.0提供了基于嵌入式操作系统的开发平台，由于组态王嵌入版6．0的稳定性较高，占用系统资源较小，组态软件本身提供大量通用设备的驱动程序，开发周期短，故选用组态王嵌入版6.0作为开发工具。

　　硬件选用的是ADVANTECH-研华TPC064触摸屏（嵌入式一体化工控机），其主要系统参数如下：

　　液晶显示器尺寸：5.7"TFT；CPU主频：ARM9266MHz；内存：64M；CF卡：64M。触摸屏对外数据传输接口主要有四个RS232接口、两个RS485接口、一个USB接口，1个10／100M网络接口。采用工控机的方式，可多串口输入，处理速度快、效率高，而且触摸屏有良好的人机对话界面，操作简便、直观，满足了检测设备实时操作和实时显示的功能。

　　（二）PLC

　　本文选用SIMATIC S7-200系列PLC，主模块与工控机通过RS-232串口通讯，用step7-Microwin实现软件编程。PLC作为一种专门用于工业生产过程控制的现场设备，具有可靠性高、适应性强、通讯和编程方便、结构模块化的特点。

　　PLC执行操作站发出的指令并进行报警处理等简单的运算。整个系统中PLC控制的硬件开关量共有24个，其中分析仪器单元有5个三通电磁阀和一个取样泵，CVS单元有7个两通电磁阀、8个三通电磁阀和三个泵。

　　（三）传感器与数据采集模块

　　系统中分析仪器单元测量浓度值经后面板的输出端子以模拟量输出，CVS单元的liuliang计量单元测量数据由传感器以模拟量输出，具体的传感器包括：

　　标准长径喷嘴liuliang计：BYW-S-80，4 m3／min～8 m3／min，喷管直径80mm，用于主流道恒定liuliang测量；

　　数字压力变送器：BYD-8，标准长径喷嘴liuliang计前端压力测量，输出信号4 mA～20mA DC，24V；

　　电容式压差变送器：1151DP3E22M183，标准长径喷嘴liuliang计前端、后端压力差测量，输出信号4-20mA DC，24V；

　　防爆型数字温度变送器：BWD-8，标准长径喷嘴liuliang计后端温度测量，输出信号4 mA ～20mA DC，24V，量程0～50℃；

　　压力变送器：CS20FUCIIIERC3Lm（3）A，用于控制样气取样袋压力并保护之，输出信号4 mA ～20mA DC，供电范围15 V ～28VDC。

　　数据采集模块：研华16通道A／D PCL-818数据采集卡。

　　（四）通讯模块

　　系统通讯方式分为两种：串口通讯和TCP／IP协议通讯。PLC和数据采集模块与工控机之间为串口通讯；工控机与PC机之间采用TCP／IP协议进行通讯。硬件参数如下：工控机网卡：1个10／100M网络接口；PC机网卡-TP-bbbb，100M。

　　三、系统软件设计

　　本嵌入式控制系统的编程分为两部分，一是PLC软件编程，实现对工作单元的现场控制；二是操作站触摸屏的编程，触摸屏根据传感器获取的测量数据判断目前的工作状态，然后将控制指令发送给各单元的PLC，同时生成交互式的人机对话界面。

　　1．控制流程描述

　　分析仪器单元的PLC负责气路和量程切换的操作，CVS单元的PLC主要对CVS系统进行流程控制，
　　实现自动清洗、自动采样等一系列功能控制。以CVS系统为例，PLC首先控制CVS单元排气过程，将气囊中的废气排空；然后控制清洗过程，进行管路清洗；后控制自动采样，将背景气体和稀释气体分别抽到两个气囊，为分析仪器的气体分析做好准备。上述过程主要包含对泵、阀开关和定时延时的控制。控制过程如图3所示。

　　2．控制程序

　　整个控制程序我们采用程序代码编程，它较之梯形图、功能模块灵活、方便，结构紧凑。主程序模块为：

　　（二）触摸屏控制程序设计

　　系统中操作站我们采用触摸屏实现交互式人机对话。包括5个主要界面：系统主界面、CVS界面、分析仪器界面、报表和历史数据查询打印界面、手动界面。设计以按钮形式简便、直观地来控制PLC运行，有显示操作状态和数据、故障报警以及报表查询等功能。

　　四、结束语

　　整个系统完全满足汽车生产厂家现场监测汽车尾气污染物含量的要求。通过简单直观的人机对话界面实现复杂的操作，克服以往监测系统可靠性低、故障率高、操作复效率低等缺点，从而有效地tigao了我国汽车生产厂家生产管理水平。