西门子模块6ES7211-1HE40-0XB0安装调试

在新开发的产品中有一个型号为Q7的长条铝基台，要在上面加工两个φ3.7×1.65的平底盲孔，由于要求精度高，批量大，故无法用传统的钻模在钻床上加工，也很难在传统铣床上面加工，即使能加工效率也很低，并且设备损耗和电力损耗也很大。此工件的加工有着非常广泛的代表性，生产的很多产品有着类似的要求，为此，我们设计制做了一台用于此类产品加工的设备——通用型数控钻铣床。
　　一、系统概述
　　系统构成如图1所示，控制部分采用PLC，并配以人机界面进行程序参数修改、设定，
　　

　　以及运行状态显示监控，可编程设置人机界面的内容。三轴均为全数字交流伺服系统，各轴伺服电机通过连轴器带动滚珠丝杠，以移动配有直线导轨的工作台和主轴铣头，其定位准确，速度快。主轴铣头由变频器控制，根据刀具及工件和进给量，来设置主轴合理的转速，并在程序中设定它的启动停止。各轴均设二端极限传感器和原点传感器，冷却和润滑也都有异常检测，在报警灯和人机界面处显示报警信息。为便于调试和检修，各项操作均设手动功能，如手动各轴快慢移动、主轴高低速旋转、切削液及润滑开关等。此机床整体虽为半闭环控制，只要选件、装配、程序编制及操作合理，精度和稳定性还是能满足使用要求的。
　　二、硬件配置
　　PLC选用永宏的FBS-40MCT，该型机具有较高的性价比，体积小，功能强，24点输入，其中有16点高速计数器，频率可达120K，16点输出，其中有4轴步进或伺服输出整合在里面，输出频率可达120K，使应用起来非常方便，接线简捷。编程软件WinProladder有梯形图大师之称，易学易用且功能强大，编辑、监视、除错等操作非常顺手，按键、鼠标并用及在线即时指令功能查询与操作指引，使编辑、输入效率倍增。
　　接点分配：取各轴伺服电机的Z相信号作原点开关，要分接在几个高速输入点上，用中断进行机床原点复归，其余限位开关、操作开关、液位检知等常规接点可按顺序依次接入。X、Y、Z三轴伺服电机连在前3轴伺服输出点，主轴高低速、冷却、报警等接在其余输出点上。
　　X、Y、Z3轴伺服系统均选用相同的，和利时的ES系列全数字交流伺服驱动器0040E-CBCEE-02，和60系列小惯量的伺服电机60CB040C-2DE6E。该伺服系统功能比较完善，如能耗制动、电子齿轮、自动加减速等，具备多种脉冲串输入，保护功能也比较完备，有欠压、过压、过流、过载、堵转、失速、位置超差、编码器异常等。在此设备中按集电极开路驱动方式连接至PLC，高脉冲输入频率为200K,伺服ON、Z相信号等也做相应连接。
　　变频器选用富凌的DZB70B0015L2A，规格为单相1500W，400Hz，有多步速供编辑使用。由于正常使用时不频繁变速，故速度调节设定不引出，只在变频器操作面板上调节，设定两个速度，高速用于加工，低速用于对刀。调节相关参数与主轴匹配，如基频、基压、运行频率上限、载频等，并改动相应跳线。
　　主轴没有采用传统方式，而是根据加工需要，采用了雕刻机用的电主轴，安阳莱必泰的ADX80-24Z/1型，其体积小、噪音低，直径只有80mm,这样使整个主轴箱便于整体密封，可有效地防止加工中的碎屑飞溅到Z轴的丝杠和导轨上造成损害，也使主轴箱外表显得美观。它的高转速为24000转/分，使正常工作转速转有一个合适的余量范围。
　　人机界面选用人机电子的通用可编程文本显示器MD204L，它可以以文字或指示灯等形式监视、修改PLC内部寄存器或继电器的数值及状态。
　　三、软件设计
　　机床工作的流程图如图2所示，开机后先检测手动开关是否有效，若手动开关有效
　　

　　即利用各手动控制开关执行手动操作的项目。若手动开关无效，则启动原点复归程序，各轴进行机床原点复归，先回Z轴再回其它两轴，当所有轴都原点复归成功后才能进行到下一步。若刀具和工装夹具、工件程序均没有变动，可复位到加工预备状态而不进行对刀，若需对刀，则打开对刀开关启动对刀程序，3轴分别对刀，即找工件原点，利用手动各轴移动开关快慢移动各轴，使工件的三个面分别碰触低速旋转的刀具，刚好碰上为止。对好后，按对刀OK确认，再输入刀补，经过程序处理，即形成工件原点也就是编程0点，编程时根据此0点按照图纸计算刀具路径，可使操作者思路清晰，编辑运算简单。操作者编辑的是用户程序，可以编辑刀具轨迹，就是各轴移动坐标，还有移动速度、循环加工时的循环次数等。编好程序后或使用当前程序时，即复位到预备状态：各轴移动到初始位—一个合适的位置，装卸工件方便、不易碰触刀具时，装上工件，按启动即可开始加工，主轴运转，冷却液开，各轴按程序设定坐标移动。当加工结束时，机床复位，即各轴又移动到初始位，主轴停，冷却关，这时可卸下工件，完成加工过程。
　　工件的加工流程图如图3所示，以Q7产品为例，胎具上一次装夹15只工件，那么
　　

　　就有30个φ3.7的平底盲孔需要加工，刀具选用φ3.7的2刃钨钢立铣刀，钻削加工，钻削深度1.65mm。在预备状态时紧靠工作台上的定位固定好胎具，按启动后，主轴旋转，待主轴即将达到额定转速时，X、Y轴同时运转到加工工位，也就是个孔的X、Y工件坐标值，此时冷却液打开、Z轴快速下降到加工区，即铣刀端面即将触及工件加工面，迅速变用缓慢的工进速度开始钻削加工。当加工深度到达设定深度（1.65mm）时，Z轴带动铣刀迅速抬起，抬起的高度为铣刀端面水平方向上碰触不到工件及胎具为准。计数器加1后程序进行比较运算，判断加工是否完了，如否，则X、Y轴继续运转到下一加工工位，再重复Z轴下降加工动作。如加工完了，产量计数器加数、主轴停转、冷却液关闭，同时发出5s声光报讯，用以提醒操作者，各轴移动到初始位：Z轴到上端；X轴到左端；Y轴到外端。卸下胎具后，一个加工周期完成，装上胎具再按启动即开始进行下一轮加工。
　　
　　四、一些着重的电气措施
　　1.主回路加装漏电断路器，相应回路都安装合适的断路器。
　　2.PLC和伺服系统的电源处都分别加有电源滤波器。
　　3.各直流继电器线圈都并接反峰二极管，交流接触器线圈并接阻容吸收回路。
　　4.润滑、主轴冷却都设液位低报警器。
　　5.伺服控制线、人机界面通讯线等使用屏蔽线，并远离电源线。
　　6.在拖链内走线，使用耐折的柔性电缆，并尽量增大拖链的弯曲半径。
　　7.变频器与PLC、伺服驱动器等保持一定距离。

佐宏自动化一、 引言
无纺布在发达国家的日常生活和工业生产甚至土建工程和医疗卫生中有广泛的用途。自从1990年开始，中国通过引进欧洲光、机、电、气、液全自动化成套生产线设备，有了现代意义上的无纺布生产能力。根据机电工程的理念，现代无纺布是典型的高新自动化设备密集型产业。
无纺布的纺织工程学名叫做非织造布。非织造布工艺完全不同于传统的纺纱——织布过程，非织造布的大特点是不需要纺纱过程，它的“织布”过程更加类似于造纸工艺，非织造布通常是在一条生产线上直接实现从纤维到成布的连续加工过程。非织造布生产线“吃”进去的是纤维，“吐”出来的是布。参见图1针刺型无纺布工艺过程，定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合、粘合或这些方法的组合，而相互结合制成的水平缠结薄片、纤维网或絮垫，经过针刺机组在垂直布面方向缠结成布。因为没有传统意义的纺纱织布过程，所以叫做无纺布。
二．无纺布生产工艺流程：

其中送棉箱，开松机和气压棉箱是将密实的纤维变成蓬松杂乱的纤维并送到梳理机入口，梳理机将纤维梳理成厚薄均匀的纤维网并送到铺网机，铺网机将送来的纤维网按照重量要求叠成多层的纤维网送往针刺机，并由针刺机刺成相互结合制成的纤维薄片。无纺布生产线系统是一个看似各自独立、但却互相牵制的一个大系统，本文将以针刺机组为对象集成自动化针刺无纺布生产线的介绍。
三．永宏电机介绍
永宏电机股份有限公司于1992年由一群从事PLC设计工作多年的工程师创立与台湾。1993年推出FBE和FBN系列产品，经由多年努力2003年推出 FBS全新系列产品倍受业界好评。一直以来，本公司全心专注在高功能的中小型PLC市场领域，创立的自有品牌“FATEK” ，目前在业界已享有颇高的度。提供客户完善的高性价比产品一直是永宏的宏愿，多年的默默耕耘与实践终于能开花结果。
四、自动化系统集成规划
（1）PLC的存储容量和处理速度。整条生产线而言，数据运算及逻辑运算量很大，单台PLC的处理速度将会影响生产的稳定性。
（2）针刺生产线的布局和设备操作。各机台是分散的，集中一地操作会为生产带来不便，但假如分散操作，必须考虑人机与PLC间的距离问题及PLC与受控单元的布线问题。
（3）设备组合方式。通常一条完整的生产线用户会采购生产设备厂家性能或价格有优势的产品，或根据自身生产的产品采用不同的设备组合，故每条生产线组合可能完全不同。
　　，为满足方便安装、方便整线整合、提高系统性能的要求，本系统按照单机设计、自由组合方式设计，即每台针刺机组使用一台PLC、一台做主站，其余做从站控制，只要用一台人机界面，通过RS232通讯端口控制主站PLC，主站与从站数据交换用bbbb通 讯。详见下图。

由于四个FBS-60MA之间走的bbbb通讯，加上针刺机的每道控制都有一个变频器，所以PLC附近有很强的干扰源体，如果PLC抗干扰问题不行，或布线不合理，将会直接导致通讯错误，从而使得整条设备瘫痪。永宏PLC的设计理念与它机有所不同是我们把所有的控制部件都集成在了一块芯片SOC上，即：系统芯片（system-on-chip）.把CPU，定时器，计数器，AD，DA，高速计数等等都集成在一起，所以抗干扰能力大大提升，加上我们输入输出都做了隔离，解决了客户抗干扰问题的后顾之忧！
由上图得知每台PLC需要2个RS485通讯口，在这就体现了我们永宏PLC拥有强大的通讯能力，单机多有5个通讯口。
五．人机界面：



图3 按钮控制画面

图4 参数设定



图5 动作流程图
从人机界面中可以看出针刺机分：1.针刺输入 2.上针刺 3.下针刺 4.针刺输出。总共分四组动作流程来完成，后通过收卷控制把生产好的成品打包入库。从图中可以看出如果1号针刺机的输入停止了，那么跟随其后的所有动作必须马上停止动作，否则生产中的布会被拉裂，拉断，直接造成损失。即只要前一级牵引辊停止工作，后面必须马上停止工作。
由于系统控制只是通过一台人机界面控制，所有参数设置在人机界面上设定好后，一般还需要根据实际情况稍微修改才行，由于工艺要求4个PLC装在不同的四个电气柜里，微调不可能在同一地方操作。通过电气柜面板按钮手动操作实现微调！
在主站的控制柜上装有一键启停按钮和联动开关，其他3个控制柜只有联动开关。设备在停止状态时，只有联动开关全部在ON时，按一键启停键才能启动所有的针刺机组，同理设备在运行状态时，只有联动开关全部在ON时，按一键启停键才能停止所有的针刺机组
六．通讯
1． MODBUS通讯
永宏PLC MODBUS通讯指令FUN150可以和任何支持MODBUS通讯协议的设备联机。参数如下表：


针刺机设备中使用的变频器是台达的，频率指令地址是2001H，由于永宏是十进制五码或六码设置，所以：2001H转换成十进制是8193，我们D或R寄存器对应的是从40001（五码）或400001（六码）开始，所以表示为40001+8193=48194，或400001+8193=408194，祥见上面表格设置。再把PLC的通讯参数设置成和台达变频器参数一致就行，设置方法为：打开软件点PLC－－－－-设定－－－－－－你目前占用哪个口就点哪个，如：PORT2通讯参数。打开后修改波特率，数据位，停止位，奇偶校验，把永宏通讯该成ASCII MODBUS或RTU MODBUS即可。
2． bbbb通讯
bbbb通讯指令FUN151指令有4中模式，其中MOD0和MOD3是bbbb通讯，而且MOD3是高速通讯，采用的是二进制的通讯方式，所以通讯速率高达921。6KBPS，下表是FUN151在MOD0方式下的情况：


通过bbbb，可以实现人机界面控制主站PLC，而由主站PLC通过bbbb和其他3个从站PLC实现数据之间的共享和交换。
七．PLC设计概要：
按照系统功能完成输入输出点规划后的工作就是程序设计。整条生产来讲，基本功能是快速处理速度信息并实现速度跟随，根据目前PLC的性能和已构建的硬件框架，可以使用总机集中分配信息，单机独立处理方式实现。单台针刺机而言，程序主要的工作变量有针刺密度（M针密）、针刺频率(F针频)、牵伸比(K)、入料速度(V入)、出料速度(V出料)，托网位置(T)和剥网位置(B)。保护变量有针刺次数(C)、针刺时间(t)、托网位置上限(TSL)、托网位置下限(TXL)、托网位置上限(BSL)和剥网位置下限(BXL)。为了便于维护，程序结构上以主程序调用子程序形式编写，分为针刺运算子程序，托网剥网运算子程序，保护子程序，数据上传子程序及动作执行子程序。主程序部分包含程序初始化、子程序调用和解读总控制器发出的指令解读信息包含当前机台是本地单机运行还是远端控制。
八．结束语：
永宏优越的质量，超强的应用指令功能，多样话的通讯方式，使得我们在生产设计中起到了关键性的作用。伴随永宏机电产品的丰富与发展，功能的不断提高，面对客户对整体服务的需求，产品拥有广阔长远的市场拓展空间