西门子CPU 6ES7 215-1HG40-0XB0安装调试
科学技术的飞跃发展给当前工业自动化带来了革命性的变革，传统的依靠继电器和分离的电子线路来实现的系统控制方法已经远远不能满足控制要求。因此，PLC控制技术应运而生，这使得全世界的工业控制技术得到质的飞跃。然而，其单纯的逻辑顺序控制功能以及控制过程中的不透明性在某些领域还存在缺陷。为此，本文提出了以B&R为下位机的控制系统和上位机采用组态王进行组态的新的人工模拟降雨系统设计思路，这大大**了控制过程中的稳定性、监控性和有效性，很好地解决了问题。
1 人工降雨器简介
本标准径流场人工模拟降雨系统建在自然坡面上，高约10m,96个X型下喷式喷头均匀分布在20m×5m的范围内，其喷头由四组不同喷嘴孔径组合而成，分为24组，分别由24个电磁阀控制其开闭；供水管道上设置一台电动**调节阀和一块压力表，通过调节**调节阀的开度控制管道**并显示当前管道压力。
通过对人工降雨供水管道**以及对人工降雨喷头的控制，实现不同强度、分布和历时的人工降雨模拟过程；并由该系统提供实时准确而有效的原始数据，对不同降雨强度、不同降雨历时和不同时期土壤含水量对土壤下渗的影响及降雨时土壤水分运动规律等进行模拟研究，这一系统的实施必将有助于径流研究的发展。
2 系统硬件构成
2.1可编程计算机控制器（PCC）介绍。可编程计算机控制器（ProgrammableComputerController简称PCC）是奥地利贝加莱（B&R）自动化公司于1994年在工控界提出的。它将工业控制计算机（IPC）与常规可编程控制器（PLC）的特点结合起来。无论是从内部的硬件功能，还是从外部的编程、开发环境的简便而言，它都比常规可编程控制器PLC有较大进步。PCC的硬件和软件具有如下特点：
2.1.1CPU模块采用多处理器结构。
2.1.2定性的分时多任务操作系统。
2.1.3模块式结构，系统配置灵活，便于安装。
2.1.4较大的程序存储空间。
2.1.5编程语言化。
2.2系统的组成和功能。根据人工模拟降雨控制系统的特点，该控制系统采用研华工控计算机作为上位机，B&RPCC-2003系列模块作为下位机。上位机采用IPC2000安装了B&RAutomationStudioV2.40操作系统；下位机采用高性能的可编程计算机控制器B&RPCC-2003系列的CPU474，模拟量输入模块AI774，模拟量输出模块AO352，数字量混合模块DM465等；上（下）位机的通讯采用CAN总线或RS232总线。
系统硬件构成如图1所示：
图1系统硬件构成
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图1系统硬件构成
整个系统采用二级分布式上、下位机结构，上位机系统的人机界面可全线监控，具备压力状态显示、动画模拟降雨，管道泵、电磁阀、**调节阀开度控制及显示等功能。下位机由B&R2003系列可编程计算机控制器构成，CPU模块与上位机进行通讯并监控现场设备；模拟量输入模块AI774与压力表和**调节阀相接来显示压力和调节阀开度；模拟量输出模块AO352与**调节阀相接来控制调节阀的开度；数字量混合模块DM465的输出功能用来控制管道泵和电磁阀的开启。
3 系统软件设计
根据控制系统的要求，我们编制了系统控制软件，它主要由上位机组态软件和下位机控制软件构成。
3.1上位机组态软件设计。上位机组态软件的开发平台选用北京亚控公司的组态王6.0（Kingview6.0）软件,组态王软件是随着对工业自动化的要求越来越高,以及大量控制设备和过程监控装置之间的通讯的需要,为实现监控和数据采集系统而开发,运行在bbbbbbs9X/2000/NT上的一种组态软件。
组态王6.0软件具有完备的工业图形库，如阀门、管道、模拟传统显示仪表等，使操作画面更贴切用户，装置工艺流程、设备运行状态一目了然，**用户操作的安全性和可靠性。
系统的监控界面主要包括：操作界面、模拟降雨大厅界面、调节阀调节界面、组合方式设定界面、电磁阀组合界面等。操作界面用来在手动方式下监控管道泵和电磁阀的开启、调节阀的开度和管道的压力；模拟降雨大厅界面用来模拟降雨并具有监视现场设备工作运行情况的功能；调节阀调节界面具有调节其开度并显示的功能；组合方式界面和电磁阀组合界面用于组合方式下，其中组合方式界面用来设定降雨时间和调节阀开度以及时间段的选择；电磁阀组合界面用来控制电磁阀的开启。
3.2下位机控制软件设计。下位机控制软件利用贝加莱工业自动化公司的AutomationStudio（AS）编程软件，AutomationStudio支持梯形图、指令表、结构文本、顺序功能图、AutomationBasic、标准C语言等6种的标准的开发语言；用户根据需要可以在同一个项目中选择一种或多种语言进行编程。同时，编程环境中包含丰富的函数库及功能块，根据需要可直接调用，大大减轻了开发人员的工作量。
下位机控制机软件设计主要包括上、下位机通讯，手动方式和组合方式等任务模块，其中手动方式和组合方式流程图分别如图2、图3所示。
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4 结语
本文研究的以PCC为核心的人工模拟降雨控制系统于2004年10月成功地用于黄河水土保持西峰治理监督局南小河沟流域湫沟试验区，运行情况表明，系统的可靠性高，运行组态灵活，具有高度的适应性和扩展性。
本文主要介绍台达B系列伺服、VE系列变频器和中达通用型数控系统和在外圆磨床上的应用。利用中达通用型数控系统的高开放性来实现区别于其它数控机床直观输入的技术创新，达到操作简易、**效率的效果。
关键词：伺服通用型数控系统外圆磨床高开放性直观输入
1引言
外圆磨床是对胚件外圆进行研磨，并对胚件尺寸精加工、同时通过精加工实现胚件表面光洁度。因此，外圆磨床是加工精度很高的机床。而其加工的工件也相对固定，这就给中达通用型数控系统提供了展现高开放性的很好平台。
中达通用型数控系统的显示画面、内部PLC、I/O点规划、内部参数规划都是开放的，可依照需求修改和规划，能实现对相对固定工件加工数据的直观输入，不需修改G代码程序，使操作者的工作简单、简化，**效率。
2外圆磨床工作原理
外圆磨床使用两个伺服轴X、Y。电机带动夹头和工件旋转，同时，砂轮也旋转，工件和砂轮旋转轴心是平行于X轴的两个轴，旋转方向相反，通过砂轮和工件表面的摩擦加工工件。两个伺服轴X轴、Y轴的移动，改变工件的直径和形状。外圆磨床属于精度较高的机床，对基台、丝杠、数控系统、伺服的要求都比较高。传统外圆磨床是用液压带动Y轴运动，这使加工工件受到很大限制。使用数控之后，Y轴的位置和速度的可控性、NC程序的自动修整砂轮，使加工工件的范围大大增大。
3基于台达自动化平台的数控外圆磨床解决方案
由于使用需求和设计的不同，不同机床的机械和电气设计也不尽同，中达通用型数控系统的开放性，能大程度满足每台机床的特殊要求。
依托母公司台达系列齐全的自动化产品，中达能以经济、简便、高效的方式，为机床客户量制解决方案。采用由中达高开放性PUTNC-H4C-2数控系统、台达ASDA-B伺服系统、VE系列变频器组成的数控磨床整体解决方案，能使机床制造商、终客户都得到满意服务与效益大化。
3.1PUTNC-H4C-2数控系统的技术特点
图1PUTNC-H4C-2数控系统
台达PUTNC-H4C-2数控系统如图1所示。工件定义画面如图2——图5所示。
（1）开放式的系统架构，内含嵌入式PLC，能满足各类制造商的不同要求。
（2）高清晰LCD液晶显示，用户可自行规划画面内容。
（3）多驱动3路伺服轴（X、Y、A）。
（4）配合PLC开发，可自定义按键功能，使操作更灵活。
（5）提供标准24点输入和16点输出，可选配I/O扩展单元，56点输入，64点输出。
图2工件选择画面
图31号工件设置画面
图42号工件设置画面
图5砂轮修整画面
3.2MCM数控参数修改
00012500;022Tool#1radiuscompensation
00000006;058X-axis，Backlashcompensation，0～255
00000027;059Y-axis，Backlashcompensation，0～255
00001500;061X-axis，JOGFeed-rate&power-onG01speed
00001500;062Y-axis，JOGFeed-ratespeed
00000010;064X-axis，ResolutionDenominator，(Encoderpulse)
00000004;065X-axis，ResolutionNumerator，(Ball-screwpitc
00000010;066Y-axis，ResolutionDenominator，(Encoderpulse)
00000004;067Y-axis，ResolutionNumerator，(Ball-screwpitc
00003000;079X-axis，G00Traversespeedlimit
00003000;080Y-axis，G00Traversespeedlimit
00000000;082X-axis，Directionofmotorrotation，0=CW，1=CCW
00000001;083Y-axis，Directionofmotorrotation，0=CW，1=CCW
00006000;093X-axis，SoftwareOTlimit，(+)direction
00006000;094Y-axis，SoftwareOTlimit，(+)direction
-09999999;096X-axis，SoftwareOTlimit，(-)direction
-00342000;097Y-axis，SoftwareOTlimit，(-)direction
00000256;136X-axis，HomegriddirectionduringHOMEexecutio
00000256;137Y-axis，HomegriddirectionduringHOMEexecutio
00000004;141X-axis，Denominator，MPGresolutioncalc.
00000010;142X-axis，Numerator，MPGresolutioncalc.
00000004;143Y-axis，Denominator，MPGresolutioncalc.
00000010;144Y-axis，Numerator，MPGresolutioncalc.
-00000001;161X-axisPitchErrormode
-00000001;162Y-axisPitchErrormode
00060000;164X-轴导螺杆螺距误差补偿每段长度设定
00050000;165Y-轴导螺杆螺距误差补偿每段长度设定
00000000;167X-轴40段补偿量设定-1
-00000002;168X-轴40段补偿量设定-2
-00000002;169X-轴40段补偿量设定-3
00000010;207Y-轴40段补偿量设定-1
00000006;208Y-轴40段补偿量设定-2
-00000004;209Y-轴40段补偿量设定-3
-00000008;210Y-轴40段补偿量设定-4
00000002;211Y-轴40段补偿量设定-5
-00000001;212Y-轴40段补偿量设定-6
-00000001;213Y-轴40段补偿量设定-7
3.3加工变量定义
3.4NC程序范例
（1）新砂轮修整程序：新砂轮修整是要把一个新的平砂轮，修整成如图4所示的砂轮，一侧是一个一定半径、一定弧度的圆弧。这个圆弧的半径和弧度是根据待加工工件的圆弧的半径和弧度计算所得，待加工工件如图4中所示。
o0005
G65 P#460 L3A#342B2.
G65 P#464 L31A12.5B4200
G65 P#465 L32A12.5B4200
G65 P#466 L03A12.5B#465
G65 L1P#46 1A0
G00 Y-#460
X-#341
G01V-2.F#345
N10
G03U-#466V#464R12.5
G02U#466V-#464R12.5
V-16.
V15.960
G65 L2 P#461A#461B1
G65 P10 L84A#461B250
G01V-0.01
G03U-#466 V#464R12.5
G02U #466 V-#464R12.5
V-10.
V10.
G01V0.005
G03U-#466 V#464 R12.5
G02U #466V-#464R12.5
V-10.
V10.
M02
（2）工件2加工程序：因为加工工件的砂轮一侧有圆弧型，所以需使用刀具半径补偿的指令G40、G41、G42。需要在MCM参数中做出设定：00012500;022Tool#1radiuscompensation（组R刀具半径补正值设定）。
o0002
G65 P#430 L3A#322B20.
G65 P#431 L2A#321B12.5
G65 P#432 L3A#431B#326
G65 L1 P#433 A0
N20
G00Y-#430
X-#321
G41X-#431Y-#430D1
U-#328V-#328
G01V-35.F#331
G03U#326V-#326R#326
G01V#326
G40X-#432Y-#430
G65L2P#433A#433B1
G65L84P20A#433B#332
U-#329V-#329
G01V-35.F#331
G03U#326V-#326R#326
G01V#326
G40X-#432Y-#430
U-#330V-#330
G01V-35.F#331
G03U#326V-#326R#326
G01V#326
G40X-#432Y-#430
M02
4台达伺服系统与变频器
4.1ASDA-A系列交流伺服系统
ASDA-A系列进阶型交流伺服系统和ASDA-B标准型交流伺服系统是台达电子集团分别于03年和05年推出的2款主流伺服产品，能够全方位满足工业用户的需求，特别在CNC机床的应用上，性能表现更加优异。台达伺服针对于CNC机床领域特点：
（1）内建完整的三种（位置/速度/转矩模式）基本控制机能，可以方便的和上位控制器连接。
（2）动态响应性好，伺服整定时间1ms、空载状态下-3000RPM～3000RPM的加速时间10ms。
（3）PDFF（Pseudo-DerivativeFeedbackandFeedforward）强健式控制架构相应更快速、对外部干扰有更强的抑制补偿能力，从而能够保证车刀切削瞬间，或其它外力突然介入时，伺服定位或定速被影响很少，如图5所示。
（4）伺服的自动增益调整功能，能自动评估负载情况并合理设置伺服增益，从而使伺服调试更简单、更快捷，且伺服定位更，无超越量和加速度过冲。
（5）提供共振抑制功能和低通滤波器功能，能有效弥补机械的不足和缺陷。
（6）台达ASDA-A系列进阶型交流伺服系统更具有分度定位功能，配合CNC系统PLC的I/O规划，能轻松实现伺服刀库控制。
4.2台达VFD-VE系列磁束向量控制交流变频器
VFD-VE系列是台达为满足高端市场于2007年推出的一款全新产品，其频率输出范围为0～600Hz，而V2H型的输出更高达3600Hz，完全能满足CNC机床高速主轴的控制需求。利用独特位置控制功能，配合H4CL-T系统的C轴机能亦可实现主轴任意角度分度功能。
VFD-VE系列交流变频器特点：
（1）内置V/F，向量控制；转矩控制，以及位置控制功能。
（2）频率输出范围为0～600Hz，高端机型的输出更高达3600Hz。
（3）速度控制精度：FOC+PG闭回路控制，可达+/-0.02%。
（4）低速力矩：0.5HZ可达150%。
（5）可做马达参数和负载惯量估测以及高速弱磁曲线估测功能。
（6）机械煞车控制功能、瞬时停电时减速功能。
（7）马达温度回授保护（PTC）功能。
5结束语
当今加工业飞速发展，而自动化产品在加工业大量应用。可以看出，加工行业正在整体向自动化控制迈进。中达通用型数控系统具有高开放性、高稳定性的特点，在很多专用加工机械上都有很大的发展空间和潜力，再配合中达其他自动化产品——如伺服系统、变频器、编码器、导轨丝杠等，组成的整体解决方案，不仅能使客户的机床产品在稳定性和质量上都有质的飞跃，而且也能使机床所加工出来的产品，在质量和效率上都有很大程度**。