朔州市西门子PLC代理商

摘要：X62W铣床是一种高效率的加工机械，在机械加工和机械修理中得到广泛的应用，铣床的操作是通过机械手柄同时操作电气与机械，已达到机电紧密配合完成预定的操作，是机械与电气结构联合动作的典型控制，是自动化程度较高的组合机床。继电器接触式控制系统，由于电气控制线路触点多、线路复杂、故障率高、检修周期长，给生产与维护带来诸多不便。将X62W铣床电气控制线路改造为可编程控制器控制，既可以提高整个电气控制系统的工作性能，又减少维护、维修的工作量。PLC控制系统无论是硬件还是软件，控制稳定可靠，具有极高的可靠性与灵活性。

1．1 控制电路分析
    控制电路的电源由控制变压器TC输出110V电压供电。主轴电动机M1控制，为了操作方便，主轴电动机M1采用两地控制方式，一组安装在工作台上；另一组安装在床身上。SB1和SB2是两组启动按钮并接在一起，SB3和SB4是两组停止按钮串接在一起。KM1是主轴电动机M1的启动接触器，SQ7是主轴变速时瞬时点动的位置开关。主轴电动机是经过弹性联轴器和变速机构的齿轮传动链来实现传动的，可使主轴具有18级不同的转速(30-1500r／min)。
2 铣床拖动的特点及控制要求
    (1)铣床在铣削加工时，小进刀量用高速铣削，反之用低速铣削，要求主传动系统能够调速，而且在各种铣削速度下保持功率不变，即恒功率调速。为此，主轴电动机采用笼型异步电动机。
    (2)铣床一般有顺铣和逆铣两种加工方式，要求主轴能够正反转，但不需经常变换，只需在加工前预选主轴传动方向。
    (3)铣床的主传动系统在空载下迅速起动，但由于传动系统装有惯性轮，惯性大，因此设有电气制动环节。
    (4)为使变速时变速箱内齿轮易于啮合，减少齿轮端面的冲击，要求主轴电动机在主轴变速时具有变速冲动，进给电动机在进给变速时也具有变速冲动。
    (5)多向进给运动由一台电动机拖动，且在任一时刻只能接通一个方向的传动。由操作手柄实现机电联合控制，通过改变电动机转向实现进给的改变。
    (6)为避免损坏刀具或工件，要求主运动和进给运动有顺序控制，即主轴电动机起动后可起动进给电动机。
3 铣床PLC控制系统设计
    X62W铣床的电气控制系统，存在线路复杂、故障率高、维护工作量大、可靠性差、灵活性差等缺点，本义提出了用PLC对X62W铣床的继电器接触式控制系统进行技术改造，从而保证了电控系统的准确性、合理性，更好地满足了实际生产的需要，提高了经济效益。
3．1 系统控制的安装设计
    需要注意的是，图中对输入的常闭触点进行了处理，即常闭按钮改用常开按钮，热继电器的常闭触点不变。

4 X62W铣床线路PLC改造
4．1 主轴控制电路分析
    (1)主轴电动机启动。启动前先合上电源开关QS1，再把主轴转换开关SA4扳到所需的旋转方向，然后按启动按钮SB1(或SB2)，I0．0闭合，Q0．0得电，KM1工作，主轴的电动机运转。
    (2)主轴电动机的停车制动。按主轴停止按钮SB3 (或SB4)，这时I0．1常闭断开，Q0．0失电，Y0失电，KM1断开，主轴电动机失电作惯性运动，接着I0．1常开闭合，Q0．1得电，对主轴进行制动。
    (3)主轴变速冲动控制。主轴变速冲动控制是利用变速手柄与冲动行程开关SQ7，通过机械上的联动机构进行控制，变速时，扳操纵手柄使SQ7动作，这时I0．3常闭断开(断开自锁回路)，I0．3常开闭合，使Q0．0得电，KM1工作，主轴电动机实现点动控制。
4．2 进给电路分析
    (1)工作台左(右)控制。主轴电动机启动后，将操纵手柄向左(右)扳，其联动机械压动位置开关SQ1(SQ2)，使I0．7(I1．0)常闭断开(联
锁保护)，I0．7(I1．0)常开闭合，KM3(KM4)工作，进给电动机实现正(反)转，通过相应传动装置拖动工作台向左、向右运动。
    (2)工作台下、前(上、后)控制。主轴电动机启动后，将操纵手柄分别向下、前(上、后)扳，其联动机械压动位置开关SQ3 (SQ4)，使I0．5(I0．6)常闭断开(联锁保护)，I0．5 (I0．6)常开闭合，KM3(KM4)工作，进给电动机实现正(反)转，通过相应传动装置拖动工作台向下、前(上、后)运动。
    (3)进给变速传动控制
    与主轴变速原理一样，变速时只需将变速盘往外拉，使进给齿轮松开，待转到变速盘选择好速度后，将变速盘向里推，在推进时，挡块压动位置开关SQ5，使I0．4常闭断开(断开自锁回路)，I0．4常开闭合，KM3工作，进给电动机实现点动控制。
    (4)工作台快速移动控制
    按下快速点动按钮SB5 (或SB6)，I0．2接通，让工作台实现快速进给。松开SB5(或SB6)，I0．2断开，工作台快速移动停止，仍按原方向作正常进给运动。
5 结束语
    本论文先是X62W铣床传统电气控制原理进行分析，通过分析后确定对电气控制部分进行改造，即解决了传统继电器-接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等难题。PLC的正确接线后确定改造方案，即用PLC来代替传统继电器-接触器控制。通过改造后，不但使操作者更加安全而且还使铣床的工作性能大大提高，从而提高生产效率。

 具有输入的 F 模块对通信错误的响应与对其它错误的响应不同。
如果检测到通信错误，则仍在 F 模块的输入中设置当前过程值，而并不钝化通道。 当前
过程值将被发送到 F-CPU，且在 F-CPU 中钝化。
参见
PM-E F pm DC24V PROFIsafe 电源模块属性 (页 80)
PM-E F pp DC24V PROFIsafe 电源模块属性 (页 105)
PM-D F DC24V PROFIsafe 电源模块属性 (页 121)
EM 4/8 F-DI DC24V PROFIsafe 数字量电子模块属性 (页 131)
EM 4 F-DI/3 F-DO DC24V PROFIsafe 数字量电子模块的属性 (页 169)
EM 4 F-DO DC24V/2A PROFIsafe 数字量电子模块的属性 (页 199)
EM 1 F-RO DC24V/AC24..230V/5A 数字量电子模块的属性 (页 218)
5.2  故障诊断
诊断的目的
诊断用于确定是否在故障安全模块上进行了无误的信号采集。 诊断信息将分配给单个通
道或分配给整个 F 模块。
诊断功能不是安全关键的功能
所有诊断功能（显示和消息）都不是安全关键的功能，因此未设计为安全相关的功能

ET 200S 具有强大的内部数据传输能力和同步工作模式，还非常适用于时间关键型应用。

优点

集成了 CPU 功能

大大节省了接线

在控制柜中的空间要求少

具有紧凑版

模块化设计

模块系列齐全

面向集成安全性设计

集成了具体通道诊断功能

可用于危险场所（2 类区域）

作为安全设备提供了变频器和电机起动器

选件装卸简化了组态工作

可以在运行中更换模块（热插拔）

由于机械装置与电子装置隔离，可以进行性的接线，即站点可以在安装或启动前预先接好线。因此预接线的检查无需电子模块，这就防范了敏感组件的损坏。并因此减少了启动时间。还可以在发生故障时快速更换模块，而无需费时间重新接线。

根据接口模块情况，多可以插入 63 个 I/O 模块

根据接口模块情况，ET 200S 的大可能宽度为 2m

通过绝缘部署方式，快速连接甚至为安装电子和电源模块提供了更多的益处。利用这种新方法，可以连接截面积 0.34 mm² 到 1.5 mm² 标准的导线，而无需剥皮或压接。

西门子dp总线是适用于自动控制系统与分散i/o 之间的高速通信；可取代24 v 或4~20 ma 的串联式信号传输；使用rs 485传输技术或光纤媒体。

西门子dp总线是专为过程自动化设计；可将变送器和执行器连接到一根公共总线，可用于本质安全领域；数据传输采用扩展的profibus-dp协议，还具有pa行规。

本文将采用profibus-dp和profibus-pa通信协议来构建过程控制系统。

2 系统架构

本过程控制系统用于模拟对工业现场液位、温度等信息的采集、处理，pid 控制和控制工艺流程的实时监控。系统通过西门子dp总线进行数据传输和交换，采用mpi通信方式与上位机进行通信和远程控制，从而使整个控制系统实现网络化和数字化。控制系统结构图如图1所示。

系统主要包含上位监控机、cpu、以太网通信模块、dp链路、分布式i/o和变频器dp从站、温度和压力变送器、阀门---、电磁流量计等。cpu 采用siemens 的s7300 315-2 dp,既具有多点通信功能的mpi 接口，又具有profibus-dp通信功能[6].

3 系统组态

3.1 硬件组态

针对西门子s7-300 plc 来说，其硬件组态是通过step7 软件来实现的。组态过程主要包括以下几个步骤。

1新建项目。服务热线

新建项目时需选择好存储路径和项目名称。

2添加工作站

右键---新建的站点名字，选择插入simatic300 station.

3硬件配置[7]

双击hardware 进入硬件配置界面，从右侧硬件列表中拖入机架，并按实际机架上模块的顺序依次添加电源、cpu315-2dp、ai/ao模块。dp/pa link等。根据每个测试系统的不同，有选择的在pa层挂入变频器、流量计、变送器和电磁阀等对象。图2是组态完的结果。

西门子dp通讯电缆产品注意事项：

硬件配置必须和实际plc 上挂的模块一致，具体的设置参数要看模块左下方的订货号。

cpu 地址设为2,其余模块地址从4 开始，且不能重复[8].

设置profibus网络参数为1.5 mb/sdp。服务热线

模块地址需记住，因为编程的时候要用到。尤其是ai/ao模块地址要记住，以数据的正确通信。

ai/ao模拟量模块的输入和输出通道信号类型此处设为两线制4~20 ma.

硬件配置好后可选择保存编译。服务热线

3.2 通信组态

在step7 软件的option 选项里选择set pg/pc inter-face,把通信协议改为cp5611mpi，---“diagnostics”

按钮进入测试页面。---“test”按钮显示正常，然后---“read”按钮读到plc地址为2表示通信成功。

软硬件均编译通过后，即可---进plc.

西门子dp通讯电缆产品功能介绍：

3.3 监控页面组态

本例中用wincc 软件来驱动step7 的变量，实现对程序的监控。

1新建项目和添加驱动程序

新建项目时需设置项目类型、名称和路径。

选择变量管理--新建驱动程序--插入simat-ic s7 protocol suite.此通信驱动程序支持多种网络协议和类型，此处选择mpi和plc 的通信协议一致，并设置站地址为2.

2组态变量

wincc 变量类型主要有过程变量和内部变量。其中过程变量是真实值，位于plc的存储器中。内部变量表示在wincc中用来计算或模拟的内部值，不与plc之间进行通信。每个变量在组态时需定义变量名称和类型。过程变量还需选择plc中地址和数据格式变换。