西门子模块6ES7222-1EF22-0XA0详细解读

西门子模块6es7222-1ef22-0xa0详细解读

  1 引言

   “plc控制油压车床”是专为表壳等小五金加工设计的，以其高刚性、高精度、高品质、高效率、高寿命、性能稳定、结构简单、操作方便和成本低廉等优点广泛用于表壳加工行业，亦可用于小型轴、套类加工。该机床采用性能稳定的台达es系列plc和dop－a57cstd彩色人机界面构建系统，其核心部分在于控制系统，是控制中心。该系统操作简单、直观，以人性化的输入方式设计人机界面，程序转换简单快捷，可使操作者自如发挥，自动化程度高，在大批量生产时节省人力物力，能够实现产品生产的高效化、优质化。车床加工平台如图1所示。

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    2系统特点及工艺参数

    
   本机主轴轴承采用进口p4级主轴专用轴承，主轴自动油润滑，可保证机床高精度和使用寿命更长；主轴电机选用双速带高性能刹车系统；程控液压推动多刀刀架可保证加工尺寸准确、稳定；刀具中心高度可调节，操作方便，效率更高；精心设计的液压系统，可使机床空运转时，液压卸荷，节约电力，降低液压系统温度上升，延长油泵寿命；安装的温度、压力补偿装置，可保证在重复加工时的性能稳定可靠；电器箱、液压箱、冷却液箱均置于机箱内，减少了占地面积，机床外观整体性强。车床技术参数如表1所示。 

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    3相关操作说明

    1）开机前检查：供电线路是否正常；油箱油位是否符合标准；外部气动是否连接完好。

    2）开机后，在人机界面初始界面（图2）上点击进入主画面，在主画面(图3)上按加工工艺选择手动单步（图4）、全自动不同的加工方式，选择手动单步情况下总共列有5种工艺程序流程，在选择下一个加工工艺时，前一工艺过程自动运行完成后，才执行下程。

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    3）单步运行情况下，当选择完单步程序锁定（图3）设置后，此时程序只能运行锁定的当前程序，其他4种程序不能运行，若要运行其他程序，可先解除程序锁定功能。

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 4）电机具有自动保护功能，机器在30分钟内无任何动作，泵电机将停止工作，若要继续使用则要先起动泵。主轴的高低速选择在人机界面（图5）上操作完成，除手动外，其他程序的运行都是以外部起动按钮为给定信号的。

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    5）当设备运行过程中，将人机界面如上（图3）画面上点击运行监控画面触摸按钮，将画面切换到（图6）进行运行监控。

    4工艺流程

    该机种具有五种单步固定工艺流程，用于产品的加工。行程开关定义如下：sl1—x11下托板前进到位；

    sl2—x12下托板慢进；sl3—x13下托板回位；sl4—x14上托板前进到位；sl5—x15上托板慢进；sl6—x16上托板回位；

    阀件定义为：

    yv1—y14下托板前进阀；

    yv2—y15下托板慢进阀；

    yv3—y16上托板前进阀；

    yv4—y17上托板慢进阀。

    单步工艺流程1

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    起动，恢复原点，阀yv1得电，下托板前进碰到下托板慢进限位sl2后开始慢进进行，下托板慢进碰到前进到位限位sl1后执行下托板延时（图7）的设定值，时间到后yv1，yv2断电，下托板回原位。

图7下托板延时的设定

    单步工艺流程2

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    起动，恢复原点，阀yv1得电，下托板前进碰到下托板慢进限位sl2后阀yv2得电下托板开始慢进，下托板慢进碰到前进到位限位sl1后执行下托板延时（图7）的设定值，时间到后阀yv1,yv2断电下托板回退，碰到回退到位限位sl3信号后上托板前进阀yv3得电上托板前进，上托板前进碰到上托板前进到位sl4限位后，下托板前进阀yv1再次得电，下托板前进碰到下托板慢进限位sl2后阀yv2得电下托板开始慢进，下托板慢进碰到前进到位限位sl1后执行下托板延时（图7）的设定值，时间到后阀yv1,yv2断电下托板回退，碰到回退到位限位sl3信号后上托板前进阀yv3断电，上托板回位。

单步工艺流程3

    起动，恢复原点，阀yv1得电，下托板前进碰到下托板慢进限位sl2后阀yv2得电下托板开始慢进，下托板慢进碰到前进到位限位sl1后阀上托板前进阀yv3得电上托板前进，上托板前进碰到上托板慢进sl5限位后，上托板慢进阀yv4得电，上托板慢前进碰到前进到位限位sl4后阀yv1,yv2断电下托板回退，碰到回退到位限位sl3信号后上托板前进阀yv3，yv4断电，上托板回位。

    单步工艺流程4

    起动，恢复原点，阀yv1得电，下托板前进碰到下托板慢进限位sl2后阀yv2得电下托板开始慢进，下托板慢进碰到前进到位限位sl1后阀上托板前进阀yv3得电上托板前进，上托板前进碰到上托板慢进sl5限位后，上托板慢进阀yv4得电，上托板慢前进碰到前进到位限位sl4后执行上托板延时（图6）的设定值，时间到后阀yv3,yv4断电上托板回退，上托板回退碰到回退到位限位sl6信号后下托板前进阀yv1，yv2断电，下托板回位。

单步工艺流程5

    起动，恢复原点，阀yv1得电，下托板前进碰到下托板慢进限位sl2后阀yv2得电下托板开始慢进，下托板慢进碰到前进到位限位sl1后阀上托板前进阀yv3得电上托板前进，上托板前进碰到上托板慢进sl5限位后，上托板慢进阀yv4得电，上托板慢前进碰到前进到位限位sl4后执行上托板延时（图6）的设定值，时间到后阀yv3,yv4断电上托板回退，下托板前进阀yv1，yv2保持前进位不动。

    全自动工艺流程：

    起动，恢复原点，阀yv1得电，下托板前进碰到下托板慢进限位sl2后阀yv2得电下托板开始慢进，下托板慢进碰到前进到位限位sl1后执行下托板延时（图6）的设定值，时间到后阀yv1,yv2断电下托板回退，碰到回退到位限位sl3信号后上托板前进阀yv3得电上托板前进，上托板前进碰到上托板慢进sl5限位后，上托板慢进阀yv4得电，上托板慢前进碰到前进到位限位sl4后执行上托板延时（图6）的设定值，时间到后阀yv3,yv4断电上托板回退，上托板回退碰到回退到位限位sl6信号后下托板前进阀yv1再次得电进入下一个循环。

    5设备系统保护

    在人机界面内通过宏指令读出系统时间，分别赋值给不同的数据寄存器，如图8和图9所示。通过自定义输入时间年月日和系统本身时间进行比较，通过程序判断当系统时间超过设定时间时，系统自动停止运行。

    图8数据寄存器赋值

    图9年月日时间赋值

    6结束语

    控制系统经过设备调试，各项性能指标达到客户要求并得到认可，说明台达plc、人机界面在表壳等小五金加工油压车床设备当中的成功应用，已经得到客户的好评

1引言
　　此系统属于食品机械的投入机的控制系统，系统包括触摸屏、可编程控制器、伺服、编码器、步进电机等，投入机主要功能是把呈带状脱氧剂或者是干燥剂，进行切断，然后按要求投入到包装线。在整个设备中，控制的主要要求是要切断准确，切断的位置偏差要在±5mm以内，而且要求速度可以很快，高速每分钟要达到170个；因为送料驱动使用的是步进电机，这样就会要求送料要有反馈，所以从动轮上安装了编码器做为反馈信号的来源，由于控制部件的组合以及于机械机构的联动配合问题，在调试时做了好多次软件和硬件的改进后达到了使用要求。

2食品脱氧剂投入机工艺
　　因为属于机械设备的系统，另外，要求精度也高一些，所以工艺过程相对复杂一些，主要要求如下：通过设定不同的料袋长度尺寸和间距，可以加工4种规格的产品；要求实际偏差不得超过±5mm；要求在连续运行时的加工速度要能达到每分钟170个；要求刀速和步进的速度都能有四个档的调整；报警上下限设定；偏差微调功能，并且显示微调值；要求有两个外部联动功能，启动不同的联动信号可以达到包装线联动的功能；要求具有生产计数的功能，可实现计数有效无效的切换。工艺过程如图1所示。

图 工艺过程

3 系统设计
3.1 电控系统设计
　　（1）plc系统需求分析。6个数字量输入；3个数字量输出；1个伺服控制；1个步进控制；1个由ab相的编码器发出的高速脉冲计数。
　　（2）控制系统配置设计。触摸屏：台达dopa57gstd；plc：台达dvp12sc11t；伺服控制器：台达asd-a021la；台达编码器es3-06cn6941；步进驱动器和电机；料检测接近开关；刀位检测接近开关；外部连动接近开关。
　　触摸屏主要是用来显示和控制、报警、报警上下限设定、采集数据显示微调、报警数据显示、记录产量等；plc主要是采集数据并计算，控制伺服电机和步进电机的动作，报警的判断和输出；伺服电机的作用是用来使切刀可以快速的切断干燥剂，并且准确的归位；步进电机的作用是快速的进料，并且进料要十分的准确；编码的作用是把从动轮的转动的实际角度采集出来，送给plc。
3.2 控制软件功能设计
　　（1）系统的功能要求。可以设定干燥剂的长度和间距，以便可以切不同规格的干燥剂。
刀速和步进的速度是可设定的要能够分成几个档位，适应不同的要求；可以设定上下限报警，来控制误差的范围；显示报警画面、报警信息；报警上下限设定；具有偏差微调功能，并且显示微调值；要求有两个外部联动功能，启动不同的联动信号可以达到联动的功能；要求具有生产计数的功能，可实现计数有效无效的切换；要求具有复位功能，实现故障状态的复位；除联动外还能实现连续运行和点动的功能。
　　（2）技术难点分析。在以上的功能中重要的功能实现就是步进电机的控制，这也是难的部分，因为干燥剂长度的准确完全依赖于步进电机所走的行程，如果单纯靠固定脉冲数来控制步进电机，那么运行一段时间后一定会出现累计误差，会使所切的干燥剂长度相同但是会切到料上，所以必须使用编码器采集回来的脉冲数作为反馈来给步进发脉冲。
　　（3）hmi（触摸屏人机界面）画面设计。主页；控制画面；参数设置画面；步进速度设置画面；切刀速度设置画面；报警画面。
　　（4）plc模块设计。刀和步进速度设定；运行方式控制；复位状态控制；计数功能；伺服和步进控制；报警控制。

4机电系统调试
4.1 机电位移脉冲当量
　　通过反复的试验得到一个试验值：就是料每移动1mm编码器的脉冲数是多少个，在这台设备上得到的数据是，每移动1mm编码器的脉冲数是5个，而且相对准确。
4.2 伺服频率当量
　　通过反复试验得到两个数值：就是为达到每分钟加工速度为170个，那么对步进和伺服发出的脉冲频率是多少，经过试验得到的数据是步进额为4khz，而伺服应该是80khz；其实，本来可以通过计算可以得到这个数据，但是，由于机械方面的配合和程序有扫描周期的问题，所以不能完全套用计算所得到的数值。
4.3 料位检测
　　调整料检测的高度也是一个比较关键的环节，如果不能调整好高度会对切断的准确性起到决定性作用。

5 结束语
　　此设备的使用台达的机电产品比较多，整合性能比较好，为客户降低了大量的成本，是单一电控技术平台为客户降低成本的很好的实例。针对国内食品机械的自动化程度较低的现状，还有很多自动化应用工程空间。食品脱氧剂投入机使用了台达的sc系列plc来控制台达伺服系统，达到了使用要求。