西门子(青岛)PLC代理商

6ES7314-6CH04-0AB0详细说明

数控改造方案的选择
◆数控系统的选择
数控系统有两种，一种是西门子840C系统，该系统是西门子公司在九十年代初推出的系统，功能*，使用灵活，直流驱动及电机可不更换。另一种选择即选用西门子840D系统，该系统是西门子公司九十年代中期推出的一款纯数字的数控系统，因为与之匹配的驱动及电机也都是数字的，所以驱动及电机也必须更换。考虑到西门子840D系统是数控系统的发展方向，有很大发展潜力，因此公司选用西门子840D系统。
◆驱动电机及PLC选择
公司选择的驱动是西门子611D数字驱动，以保证其良好的驱动特性。进给电机选用1FT6系列，主轴选用1PH7系列，PLC选用西门子S7-300系列。
软硬件构成及特点
◆SINUMERIK 840D
西门子90年代后期产品，模块化结构；配有OP01212.1寸液晶彩色显示屏；PCU50，PII333，WindowsNT界面，图形显示，动态模拟，CNC程序网络传输接口，USB接口；NCU572.3四轴联动，AMD K6-2, 0.5M RAM, 系统软件；西门子标准机床控制面板；PLC采用内置式S7-300, 315-2DP, 96K RAM；可扩展I/O模块，数字或模拟量，多功能模块，导轨安装，模块结构，体积小。
◆1FT6全数字交流伺服电机
西门子90年代后期产品，专门用于高精度和高动态特性场合，如数控机床：高动态特性；IP65防护等级（风扇IP54），自带风扇，内装编码器和PTC。体积小；鼠笼式电机，无炭刷和换向器，免维护。
◆611D伺服系统
西门子90年代后期产品，与西门子数字电机配套使用，模块化结构，配置灵活，功能**，分单轴和双轴型，由功率电源模块和插入单元模块组成，便于使用和维护。
改造结果
改造前该机床的故障率很高，且维修费用大。经过这次改造，使得该机床的电气故障率大大降低，维修费用明显降低。经过改造使一台濒于停机的机床重新投入生产之中，而且可以作为一台主力机台使用。因为公司数控系统采用西门子840D数控系统，使得机床的稳定性大大提高，操作更加便捷。经过一年的试运行，公司认为这次改造取得了很好的效果，达到了本次改造的预期目的。
根据不同的PLC配置情况确定I/O地址是PLC编程的前提与基础，程序中的地址必须与实际物理连接点一一对应，才能确保动作的正确执行。
当选择了PLC之后，首先需要确定的是系统中各I/O点的地址。在西门子S7系列PLC中I/O地址的分配方式共有固定地址型、自动分配型、用定义型3种。实际所使用的方式决定于所采用的PLC的CPU型号、编程软件、软件版本、编程人员的选择等因素。
1．固定地址型
固定地址分配方式是一种对PLC安装机架上的每一个安装位置（插槽）都规定地址的分配方式。其特点如下：
①PLC的每一个安装位置都按照该系列PLC全部模块中可能存在的大I/O点数分配地址。
例如：S7-300系列I/O模块中大开关量输入／输出为32点，因此，每一个安装位置都必须分配32点地址：如果实际安装的模块只有16点输入，那么剩余的I/O地址将不可以再作为物理输入点使用。
②对于输入或输出来说，I/O地址是间断的，而且，在输入与输出中不可以使用相同的二进制字节与位。
例如：S7-300系列I/O模块的第1安装位中安装了32点输入模块，地址数据中的0.0～3.7就被该模块所占用，地址固定为I0.0～13.7;即使第2安装位中安装了32点输出模块，其输出地址也只能是Q4.O～Q7.7，而不可以是QO.O～Q3.7，在实际编程时QO.O～Q3.7就变成了不存在的输出。同样，如果在第3安装位中接着安装了16点输入模块，其地址将为I8.0~19.7，在实际编程时I4.0～17.7就变成了不存在的输入。
以上分配原则对模拟量模块同样适用。
2．自动分配型
自动地址分配方式是一种通过自动检测PLC所安装的实际模块，自动、连续分配地址的分配方式。其特点如下：
①PLC的每一个安装位置的I/O点数量无规定，PLC根据模块自动分配地址。
例如：当每一个安装位置安装了32点模块后，PLC自动分配给该模块0.0～3.7的地址：如果实际安装的模块只有16点输入，那么PLC自动分配给该模块的地址就成为0.0～1.7。
②输入与输出的地址均从0.0起连续编排、自动识别，I/O地址连续、有序。
例如：PLC的第1安装位中安装了32点输入模块，地址为I0.0～13.7;当第2安装位中安装了32点输出模块后，其输出地址自动分配为QO.O～Q3.7。同样，如果在第3安装位中接着安装了16点输入模块，其地址将为I4.0～15.7。I/O地址中没有不存在的输入与输出。
以上分配原则对模拟量模块同样适用。
对于S7-300系列，由于生产时间、软件版本的不同，安装于PLC主机上的部分I/O模块，CPU的地址分配可能会出现断续的情况，CPU仍然按照大开关量输入／输出进行地址分配，当使用32点以下模块时，多余的地址不可以再使用。但是，、对于远程I/O单元，地址总是连续分配的

1  引言
    在科学技术飞速发展的历史进程中，纺织机械电气控制系统的自动化程度发生了巨大的进步。控制系统从早的十几个继电器控制，发展到用单板机、可编程序控制器（plc）、可编程序计算机控制器（pcc）等。这些控制方式各有特点，例如，纯继电器线路可以用在控制简单的纺织设备中，其价格低廉、维护方便，但不易于改变功能；单片机具有一定的编程灵活性、价格又低于一般的plc，但控制点位和编程能力受到一定限制；plc以其方便易掌握的编程指令及可扩展的输入/输出模块、成熟的抗干扰技术而深受工程技术人员欢迎，所以现在一般的纺机设备，plc是常见的控制器。可编程计算机控制器pcc（奥地利b&r工业自动化公司推出）具有高可靠性、丰富的编程语言、强大的功能、良好的耐恶劣环境的能力，但由于价格问题较难在普通纺机设备中普遍应用；工业控制器的性能完善同时也与高价格相伴，因此只有在少数的大型纺织设备中采用。因此，本文对plc逐代应用于纺机的“四代”精梳机等产品加以回顾和介绍。

2  棉精梳机简介
    精梳机在纺纱流程中的主要功能是通过对从梳棉机产出的生条棉网的梳理来去除其中的短纤维、杂质、棉结和疵点等，同时也提高棉纤维的伸直度，使得精梳后的棉条通过后道工艺终能纺制出60支以上的高支纱，由此来满足人们舒适着装或一些特殊的需求），伴随着精梳机不断的升级换代而发展壮大的。由于人们生活水平的不断提高，即使是在全国棉纺业压锭调整的上世纪80年代，人们对棉精梳设备的需求也丝毫没有削弱过。随着欧洲发达国家的棉精梳机和国内同行的同台竞技，棉精梳设备制造业的市场竞争日益激烈。自动化信息化等新技术驱动精梳机走近现代化纺机时代。

3  可编程序控制器（plc）的发展与流派
    1968年美国gm(通用汽车)公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一代可编程序控制器，满足了gm公司装配线的要求。
    随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已经发展到第五代plc产品了。在制造业的发展过程中，除了以连续量为主的反馈控制外，存在着大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作或按照时序动作；另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制；以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，所以plc发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的新一代自动化技术平台。
    为了使电气工程师使用传统的继电器控制系统的梯形图设计plc应用系统，而编制了一套控制算法功能块(或子程序)，称为指令系统，固化在存贮器rom中，用户在编制应用程序时可以调用。指令系统大致可以分为两类，即基本指令和扩展指令。细分一般plc的指令系统有:基本指令、定时器/计数器指令、移位指令、传送指令、比较指令、转换指令、bcd运算指令、二进制运算指令、增量/减量指令、逻辑运算指令、特殊运算指令等。另外plc还提供了充足的计时器、计数器、内部继电器、寄存器及存贮区等内部资源，plc解决复杂离散问题的控制能力远远超过了继电器。
    世界上plc产品可按地域分成美国产品，欧洲产品，日本产品。美国和欧洲的plc技术是在相互隔离情况下独立研究开发的，因此美国和欧洲的plc产品有明显的差异性。而日本的plc技术是由美国引进的，对美国的plc产品有一定的继承性，但日本的主推产品定位在小型plc上。日本的小型plc独具特色，在小型机领域中颇具盛名，某些用欧美的中型机或大型机才能实现的控制，日本的小型机就可以解决。在开发较复杂的控制系统方面曾经明显优于欧美的小型机，所以格外受用户欢迎。日本有许多plc制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等，在世界小型plc市场上，日本产品占重要地位。

4  精梳机伴随plc技术的同步发展 
4.1 c60p用于第一代fa252型棉精梳机
    公司在1990年以前三十多年的精梳机研发历史中，电气控制部分都是通过继电器来完成的，其价格虽然低廉，但不易于改变功能。随着控制要求的不断提高，纯继电器的控制线路已显得越来越不能满足，而且太多的继电器使得电控柜的体积变得越来越大，线路错纵复杂，给设计、制作和维护都带来麻烦。
    九十年代初在开发新的棉精梳机fa252、fa253时，正好是plc进入国内自动化领域不久，我们认真对比了当时世界的几个品牌，首先确定小型机就能满足控制需求，又由于日产plc在编程语言方面更适应东方人的逻辑思维方式，所以日产plc。
    在日本多家plc制造商中，比较下来欧姆龙自动化集团的plc是引领工业自动化产品和应用先进技术的产品，它进入中国市场的时间早、产品性能稳定、编程简易、调试方便（软件虽然还只是基于当时dos平台的“lss”，但已经有较丰富的功能，与其他日产plc软件相比，它的现场监控能力尤为出色），成为当时自动化领域的佼佼者。在中国，欧姆龙有遍布全国的物流、销售和技术支持，可及时提供客户直接的服务。基于以上理由，我们在“第一代”用plc作为主控制器的棉精梳机时了日本欧姆龙公司的产品——九十年代初期的“c60p型plc”。
     “c60p型”可编程序控制器，以现在的目光来看，体积可谓庞大，但该款plc当时比起我们原先计划要在电气箱安装几十个继电器来说体积可大大缩小了，而且控制逻辑可随时修改，不需动一根电线和任何电气元件就可改变控制功能，这些技术进步对于当时自动化设计的改变简直是革命性的！我们第一台棉精梳样机成功后就于1993年参加了在日本大阪的国际纺机展，当时国内外的棉精梳机还都在用继电器控制着精梳设备的运转。由于较早地使用了plc，使得我们当时的精梳设备在控制技术上处于水平。紧接着，公司的精梳配套设备—fa355系列条并卷机也同样采用了c60p型plc。
4.2 cqm1用于第二代px2型棉精梳机
    九十年代后期，将欧姆龙公司的cqm1型plc用于公司的第二代px2棉精梳机以及为之配套的sr80条并卷机，开发成功后销量累计达几千台。但由于cqm1型plc差不多可以归入中型plc的范畴，从现在来看价格也比较昂贵，而且目前已被下文提及的cp1h小型plc取代，因此本文不再作介绍。
4.3 cpm1a用于第三代cj25型棉精梳机
    随着时代的发展精梳设备需要不断的更新，首先要增强功能又不能扩大电气箱空间，这就要依靠plc的进步相辅佐。九十年代后期，随着欧姆龙公司plc的新产品—cpm1a的推出，其比起原来的c60p体积差不多缩小了一倍，而且在指令种类90多种、指令执行时间ld指令1.72μm、数据存储、定时器/计数器数量128位、中断输入和脉冲输入、高速计数器、模拟量设定、通信距离50m等关键指标比c60p前进了一大步，完全能够满足新一代精梳机的控制要求，再次采用欧姆龙的cpm1a及显示器mpt002集成第三代棉精梳机（此属于公司一款中档精梳机，与“第二代”精梳机同步生产、销售）的控制及显示单元。开发成功的“第三代”cj25型棉精梳机在众多用户厂经多年使用，运行可靠、反映良好。
4.4 cpm2a用于公司其他产品
    cpm2a系列plc是omron公司在cpm1a基础上推出的升级产品。它与cpm1a相比，在程序容量、指令种类、指令执行时间、数据存储、定时器/计数器数量诸方面都有明显进步，并新加了rs232通讯端口，支持各种无协议通讯方式，特别是脉冲输出和同步功能的增加给设备的自动化控制提供了更大的方便。我们在承担高能聚焦超声治疗仪调试台项目时，充分运用了cpm2a的脉冲输出功能和同步功能，使得对于定位精度要求很高的该治疗仪，在制作调试过程中很好把握设备的质量关，满足了用户的订货要求。

5  新款cp1h用于第四代cj60型棉精梳机
    欧姆龙公司2006年推出的cp1h系列小型高性能plc，在i/o的扩展能力、程序容量（20k）、指令种类、指令执行时间（ld指令0.1μm）、dm数据区（32k）、定时器/计数器数量多、功能块、复杂的函数运算、浮点运算（st）、内置模拟量输入/输出功能、串行plc的连接功能、modbus-rtu的简易主站功能、三个通讯口等诸方面比cpm2a又有长足进步。这些指标差不多与业内的中型plc所相当，而cp1h的体积和价格又类同于其他小型plc。所以cp1h的性价比确实是很令人吸引的。另外，cp1h还引进了usb的标准配置接口与个人电脑连接，增加了设备的通用性（但是该功能在现场调试过程中一旦受到变频器工作的干扰就时有掉线情况发生，这时我们可以通过cp1h自带的rs232串口来实现监控）。与cp1h同步推出的cx-one编程软件也比原来欧姆龙公司的各种软件版本更为人性化。在指令编写、地址搜索、条文注释、软件保护、功能块编制、多种编程语言、调试监控等方面为用户提供了高水平的应用平台。尤其是功能块的调用及多种编程语言的灵活性给方案设计提供了极大的便利。值得一提的是欧姆龙公司居然允许在今天的cx-one软件上把我们近20年前在计算机的dos操作环境下使用“lss”软件编制的以及win 98环境下使用的“sss”软件编制的、还有所有bbbbbbs 环境下编制的历史程序，都能通过cx-one的转换而方便的读出或进行老程序的升级。这与有些欧洲大的跨国公司相比确实体现出其优势，后者不同等级的plc甚至是地处不同国家的不同团队开发的，因此分别使用了两套完全不同的软件开发体系，很难做到像欧姆龙公司那样，一直保持软件开发的延续性，使得每个新软件的推出都考虑到对历史产品具有很好的兼容性，这也是成为老用户长期愿意使用欧姆龙plc产品的理由。
    2006年，我们在开发新的“第四代”cj60型高速棉精梳机时，由于设备的自动控制功能比前三代产品都大大增加，系统中包含了模拟量控制、函数运算、modbus通讯、数据高速采集等，如果没有cp1h，我们只能选用中型plc才能满足控制方案的要求。经综合考虑，我们还是选择了欧姆龙的cp1h小型机。
5.1 整体方案
    通过欧姆龙的小型机cp1h可编程控器、日本pro-face的触摸屏、德国keb变频器等强强联合，组成了公司“第四代”cj60型棉精梳机的控制方案，其核心技术是分别采用rs232接口和modbus通讯方式连接plc与触摸屏及变频器、运用plc的内置模拟量输入功能直接连接8个模拟量传感器，实现对设备关键部位自停的智能化、数字化的控制、设备历史故障发生与解除时间及次数的记忆、多级密码分层管理等，并可通过触摸屏的以太网接口实现向上通讯的功能，为纺织厂的现代化管理提供必要的保证。
    对于plc的软件编程，根据需要将不同功能的程序段分列，每个任务分别用合适的编程语言如梯形图、语言等来完成。
5.2  i/o配置与标志位和变量声明
    通过i/o配置、标志位、变量声明表，可方便灵活地查到各个i/o点位、标志、变量等的类型、地址、功能注释等