西门子PLC 6ES7212-1AE40-0XB0安装调试

随着数控系统功能的不断扩展 , 合理使用数控系统所提供的功能参数去满足机械要求 , 或完善机械的特殊设计具有重要的意义。下面仅以 FANUC-Oi(M 型) 数控系统为例 , 介绍主轴齿轮换档参数的合理应用。 
　　为了满足用户的切削要求 , 充分发挥主轴电动机的切削功率 , 主轴速度一般被划分成几档 , 其档位转换靠齿轮变速箱来实现。以主轴电动机的高限定速度来划分 , 主轴的换档存在着两种形式。一种是主轴各个档位的高转速所对应的主轴电动机高速度相同。例如我厂的 XH756 卧式加工中心。另一种是主轴各个档位的高转速所对应的主轴电动机高限定速度不同 O 这种情况主要是在机械设计中由于某些原因而作特殊设计时, 需要电气进行完善。例如我厂的XH716 立式加工中心。 
　　FANUC-0i 数控系统充分考虑了这两种情况 , 把它们分为齿轮换档方式 A 和 B 。下面以我厂的 XH756 和 XH716 为例简要介绍齿轮换档参数的巧妙应用。 
1 齿轮换档方式 A 
　　如图 1 所示 , 主轴的 3 个档位所对应的主轴电动机高限定速度是相同的。例如我厂的XH756 卧式加工中心 , 主轴低档的齿轮传动比为 11:108, 中档的齿轮传动比为 11:36, 的齿轮传动比为 11:12; 机械设计要求主轴低档时的转速范围是 O-458r/min, 中档的转速范围是 459-1375r/min, 的转速范围是 r/min, 主轴电动机的低速度限定为 150r/min。主轴电动机给定电压为 1OV 时 , 对应的主轴电动机速度为 6000r/min。通过计算可知各个档位的主轴电动机高转速相同，均为 4500r/min。此时参数应设定如下 : 
　　参数 N0.3736( 主轴速度上限 ,Vmax=4095 ×主轴电动机速度上限/指令电压 10V 的主轴电动机速度 ) 设定为 4095 × 4500/6000=3071。 
　　参数 N0.3735( 主轴速度下限 ,Vmax=4095 ×主轴电动机速度下限 / 指令电压为 10V 的主轴电动机速度 ) 设定为4095 × 150/6000=102。 
　　参数 N0.3741( 指令电压 1OV 时对应的主轴速度 A, 低档 ) 设定为 6000 × 11/108=611。 
　　参数 N0.3742( 指令电压 10V 时对应的主轴速度 B, 中档 ) 设定为 6000 × 11/12=1833 。 
　　参数 N0.3743( 指令电压 10V 时对应的主轴速度 C,  ) 设定为 6000 × 11/12=5500 。 
　　按照以上参数设定 , 该机床速度范围合理覆盖 , 并在 PMC 程序中自动判别 , 合理选择档位。 
                     
 
                                           图　1
2 齿轮换档方式 B 
　　如图 2 所示 , 主轴的 3 个档位所对应的主轴电动机高限定速度是不同的。 
　　例如主轴低档齿轮传动比为 11:108, 主轴中档齿轮传动比为 260:1071, 主轴齿轮传动比为 169: 
238, 而机械设计要求主轴低档的转速范围是 O-401r/min, 主轴中挡的转速范围是 402-1109r/min, 主轴的转速范围是 r/min。主轴电动机给定电压为 10V 时 , 对应的主轴电动机转速为6000r/min, 主轴电动机 的速度下限为 150r/min。 计算可知 , 主轴低档使用的电动机高转速为 401 × 108/11=3937r/min, 主轴中档使用的 电动机高转速为 1109 × 1071/260=4568r/min, 主轴使用的电动机高转速为 4000× 238/169=5633r/min,3 个档位所对应的主轴电动机高限定速度各不相同。此时 , 参数 N0.3736 设定为 4095 × 5633/6000=3844( 以主轴电动机速度位设定 , 此例为 ), 参数 NO.3735 设定为4095 × 150/6000=102, 参数 NO.3741 设定为 6000 × 11/108=611, 参数 N0.3742 设定为 6000 × 260/1071=1457, 参数 N0.3743 设定为 6000× 169/238=4260 。 
　　仅按以上参数设定后 , 主轴实际转速低档将为 15 - 573r/min, 中档将为 574 - 1367r/min, 将为 1367 - 4000r/min。 这就不符合机械设计要求, 给自动判别带来困难。为了弥补这个缺陷 , 在齿轮换档方式 B 中 , 可以使用参数 NO.3751 和 NO.3752来限制主轴的转速。 
　　参数 N0.3751( 主轴从低档切换到中档时切换点的主轴电动机速度 ,Vmaxl=4095 ×低档时主轴电动机速度上限 / 指令电压为10V的主轴电动机速度 ) 设定为4095 × 3937/6000=2687。 
　　参数 N0.3752( 主轴从中档切换到时切换点的主轴电动机速度 ,Vmaxh=4095 ×时主轴电动机速度上限 / 指令电压为10V 的主轴电动机速度 ) 设定为 4095 × 4568/6000=3118。 
　　此方式参数的设定 , 合理解决了各档主轴电动机上限速度不同给自动换档带来的麻烦。 
         
                                        图　2
3　结束语 
　　通过以上事例的分析 , 我们必须充分结合机械设计特点 , 结合 PMC 程序的要求 , 合理使用数控系统提供的参数功能 , 对控制系统的功能做到尽善尽美的应用。

 兖州矿业（集团）公司杨村煤矿在山东科技大学的协助下，成功地将可编程序控制器应用于南风井和北风井的主通风机自动化变频系统，运行稳定可靠、调速平滑方便，而且实现了包括前导器和风门在内的全自动操作，由于其结果使得矿井的风量需求减少而全年节约电费110万元。

      该系统是以可编程序控制器为控制核心、智能变频器为执行核心的机电一体化成果。为了确保通风机的运行安全，主回路设计为两部分：低频部分由1台 VF61-2004智能变频器和2台ABB型低频接触器组成，是通风机的主运行回路；工频部分由2台降压启动器组成，作为低频系统的后备回路，用于低频系统发生故障的时候降压启动并且全速运行通风机。

      控制系统由5部分组成：SU-6B工业可编程序控制器完成系统的自动控制和智能保护、风量传感器实现系统的风量闭环控制、风门绞车编码器实现风门的绞车**行程控制、电流变送器实现通风机的过流保护、前导器电动执行机构由可编程序控制器控制自动开启和关闭通风机的前导器。

      通风机的风门控制和风量闭环是程序设计的关键点。①在通风机运行过程中，如果风门的开、关过位，则有可能造成风门绞车断电或者对风门造成损坏；如果开、关不到位，则会引起漏风从而影响通风机的效率。因而，除了在系统的硬件设计中给予了充分的重视之外（采用TRD1000型轴编码器），软件的设计也作了周密的考虑。②风量闭环的质量直接影响到矿井的通风质量甚至通风安全，所以在软件设计中采用了PD调节的方式，以保证闭环的质量。

      实践表明：此项成果与国内使用单片机和工业控制机进行改造的类似项目相比较，无论是在可靠性还是参数变更的灵活性方面都具有很大的优越性，可以广泛地应用于矿井主通风机的自动化改造。

　自来水厂由一级泵房、加氯间、鼓风机房、絮凝沉淀池、滤池、清水池和二级泵房等组成。水源首先经过一级泵房(或取水泵房)至自来水厂，经过前消毒后进入絮凝沉淀池;经过絮凝—沉淀后进入滤池。滤池是水厂中的重要部分，用于过滤水中悬浮物，在过滤的过程中要实现滤池恒水位调节、滤池反冲洗(气冲——水冲——气水混合冲)等功能，至清水池，经后消毒后由二级泵房送至城市管网。

　　在自来水厂中采用以和利时公司LK系列可编程控制器(PLC)为主的自动化控制系统，实现自来水厂的生产控制、运行操作、监视管理，系统不仅有可靠的硬件设备，还有功能强大，运行可靠，界面友好的系统软件、应用软件、编程软件和控制软件。运行和维护费用低，操作方便。

图1 水厂工艺流程示意图

　　自动化控制系统设计

　　为了保证自来水厂工程控制过程的安全可靠和生产的连续性，提高自动化水平，采用以和利时公司LK系列PLC为主的集中和分散相结合的自动化控制系统，主要用于自来水厂的生产控制、运行操作、监视管理。

　　整个系统由1个中央监控站、6个现场控制站(PLC1~PLC6)和8个PLC分站(PLC2-1~PLC2-8)组成。中央监控站由两台中央监控计算机(互为备用)、服务器、大屏幕背投系统、GPRS DTU、厂长室计算机、工程师室计算机、生产部门计算机等构成。现场控制站采用可编程控制器(PLC)，对工艺系统各过程进行分散控制，分别设于加药加氯间(PLC1)、净水间(PLC2)，8格滤池(PLC2-1~PLC2-8)、送水泵房(PLC3)、污泥脱水机房(PLC4)、纯净水制备车间(PLC5)、换热间(PLC6)，其中PLC5、PLC6为工艺设备厂家配套提供。中控室监控计算机与厂长室、工程师室、化验室、大屏幕背投等计算机、交换机、集线器(HUB)或路由器构成100Mbsp工业以太网。

　　中央控制室(操作站、工程师站)与分控站(PLC)之间采用工业以太网，网络为光纤环网，控制站≥40台，通讯波特率为100Mbps，两个光纤链路模块之间的通讯使用多模光纤，长距离可达3000米。取水泵站与中央控制室监控计算机之间采用GPRS通讯网络进行数据通讯。变电站监控系统随10KV电气设备提供，通过MODBUS协议将变电站监控系统连接到自控系统中。

图2 自来水厂自动化控制系统示

　工艺控制策略

　　一级泵房

　　采集取水电动机、电动蝶阀及现场仪表的状态信号及数据信号并对以上设备发送控制信号，通过预装PID调节程序自动调节电动机运行频率和电动调节蝶阀的开度。

　　加药加氯间

　　采集现场设备和仪表的状态信号和数据信号，并对其发送控制信号，通过自动控制程序实现加氯和加药设备的自动运行控制。

　　沉淀池

　　根据排泥周期自动进行排泥操作。排泥周期与排泥阀排泥时间通过操作站可修改设定。

　　滤池

　　滤池是水厂中的重要部分，用于过滤水中悬浮物，在过滤的过程中要实现滤池恒水位调节、滤池反冲洗(气冲——水冲——气水混合冲) 等功能。

　　滤池过滤过程的恒水位调节

　　根据水位设定值对滤池出水阀开度进行调节，保持滤池恒水位运行。

　　滤池反冲洗控制

　　滤池的反冲洗由一台公用的PLC来控制。当达到反冲洗条件时，滤池提出反冲洗请求，PLC根据滤池的优先顺序，组成一个请求反冲洗队列。

　　滤池反冲洗的控制条件主要是设定时间和滤池液位。

　　二级泵房

　　主要实现的功能有采集现场设备和仪表的运行状态和数据信号，并根据用户实际的用水情况，通过预装PID调节程序自动调节电动机运行频率，达到恒压供水的目的。