6ES7214-1HF40-0XB0性能参数

 采用ACM技术优化了金属切削CNC加工过程，提高了加工效率。轮廓铣削省时约38%；铣槽省时约34%；3D铣面省时约37%；钻孔省时约28%。典型的实际应用技术优化了金属切削加工中的特色。

文/刘志兵 杨晓红 交大昆机科技股份有限公司

如何提高金属切削数控机床的加工效率，充分利用机床主轴大转速、大负载和轴大进给速率,加工材质、切削量多变的工件,同时又能自动保护机床和主轴系统,保护较昂贵的进口刀具,这已经越来越受到终端用户和机床制造厂家关注的问题之一。以色列OMAT公司的ACM自适应控制监控系统正是为了适应这种要求，从控制角度为解决该问题提出的理想方案。

OMAT公司ACM作为西门子840D数控系统的重要选件，可以提供多种版本形式，外装式ACM装置、纯软件集成式ACM、PC卡软硬件混合式ACM和单元软硬件混合式ACM。其中，种软硬件均做在ACM装置中，外部接线多，但不受数控系统和主轴驱动器的限制，主要针对老系统和不能安装集成ACM系统的机床用。第2、第3种是软件为主的ACM系统，极少或无外部接线，但是受非出口型数控系统限制，要求系统软件版本高，目前在出口到国内的840D系统中难以实现。因此我们在与OMAT公司合作中选用了第4种版本的ACM系统。

单元软硬件混合式ACM系统工作原理

该ACM系统由三部分组成（图1）。

                           图1 单元软硬件混合式ACM系统

·ACM控制单元：数字量输出至840D系统的NCU，模拟量输入信号来自OMAT功率传感器模块。ACM测量采集的主轴功率信号通过SINUMERIK RS232 串口与CNC的PC部分通讯。
·ACM实时控制软件：集成在ACM控制单元的微处理器中。
·ACM用户画面接口：bbbbbbs用户图形界面用于配置和监控自适应控制过程。
ACM是一个实时自适应控制系统，实时采样机床主轴负载变化，据此自动调节机床进给率至佳值。并且时实监视记录主轴切削负载、进给率变化，刀具磨损量等加工参数，并输出图形、数据至bbbbbbs用户图形界面。这些数据还可以存储在硬盘供以后查阅存档。

安装与调试

1．硬件安装
原理图见图2所示，主轴功率经OMAT LA55-P型电流互感器测量，功率转换器放大后，由9芯插头输入至ACM控制单元；进给修调数字量信号输入至PLC输入模块；ACM控制单元与PCU50（用户操作接口）由RS232串口通信连接。此外还有以下控制信号：ACM激活后给PLC的输入信号；ACM出现故障进给保持信号；以及PLC报警使ACM产生复位的ACM RESET信号。

                                  图2 原理图

2．PLC软件编程
（1）下载OMAT标准PLC控制程序FB30并在OB1中调用：
CALL FB30 “OMAT_CYCLIC FB”
ACMFEEDOUT := IB40 //来自ACM的进给修调信号
ACMFEEDOUT := I40.6 //来自ACM的报警进给保持信号
ACMFEEDOUT := I40.7 //来自ACM的激活信号
ACMFEEDOUT := T10 //来自ACM的激活延时信号

（2）局部修改西门子标准MCP（机床控制面板）管理子程序FC19：
U DB50.DBX11.0 "OMAT_CYCLIC FB_IDB". ACMALARMOUT //PLC报警信号
R≠#MST_Inp23 [ 0 ] "NC_STOP" //使NC停止
（3）编程NC报警文本程序（程序略）
（4）修改机床参数：MD12030 OVER_FACTOR_FEEDRATE[23]=1.3
MD12030 OVER_FACTOR_FEEDRATE[24]=1.4
MD12030 OVER_FACTOR_FEEDRATE[25]=1.5

3．ACM用户图形界面PC软件安装
（1）在F:>\OEM下创建OPMS新目录
（2）将OMAT软盘上的下列文件拷入新建目录F:>\OEM\OPMS
·OPMS.MDI ·OPMS.ZUS
（3）将文件025_GR.DLL和025_UK.DLL拷贝到F:>\OEM\LANGUAGE；
打开文件RE_GR.INI和RE_UK.INI插入语句：HSKT=“OMATIVE ACM”
（4）打开F:>\OEM下的文件REGIE.INI插入语句：
TASK=NAME：=OPMS，TimeOut=6000
（5）拷贝OPMS.INI到F:>\OEM；拷贝OPMS.EXE到F:>\HMI_ADV
（6）安装结束后重新启动西门子HMI。

运行OMAT ACM系统

                                  图3 ACM主画面

ACM PC软件安装完毕，在西门子840D系统主菜单增加名为OMAT ACM的软键，按此键进入ACM主画面（见图3）主画面显示下列信息。ACM运行方式，3种方式选其中之一。状态监视，过载、运行、主轴、在线/离线等状态。主轴功率和进给率是实时变化曲线及数值。当前运行值，参考编号、零件编号、开始加工时间、运行耗时、切削工件耗时、节约用时（%）、小进给率（%）、大进给率（%）、当前修调值（%）。

ACM工作模式：

ACM启动/停止方式：通过NC程序H功能自动或者手动启动/停止运行。
切削参数输入方式：切削参数如，刀具类型、齿数、工件材料、切削量（深度）和速度可以手动（Preset）或者在学习（Learn）方式自动记录切削参数，然后在学习后（by learn）方式按照记录参数，监控机床运行。

ACM运行方式：
进给控制方式：ACM连续测量主轴负载并且实时自动调节进给率，出现过载则发出报警停止机床。
监控方式：ACM连续测量主轴负载但不调节进给率，有两种监控模式供选择—大负载监控或负载允差监控。
事件记录方式：在此方式ACM只是将动态切削数据存储在系统存储器中，不做输出处理。

OMAT ACM的特色和效果

传统金属加工刀具断裂不可检测和控制、刀具磨损靠手动监视、效率低，而OMAT ACM系统的自适应控制技术对传统加工技术提出了挑战，优化了金属切削CNC加工过程，提高了加工效率。典型应用统计：轮廓铣削省时约38%；铣槽省时约34%；3D铣面省时约37%；钻孔省时约28%。并且具有下列保护功能：铣刀断裂保护（报警并停机防止工件及后续刀具损坏）；深孔钻刀具断裂保护（报警并停机）；刀具磨损监控（数字显示磨损量）；主轴过载保护（报警或停机）。

正是由于OMAT ACM独特的自适应控制技术，效果显著的实用性，国外许多公司如Siemens AG、 Turbinenwerke、 Chevron Aerospace、Boeing、General Electric、Mitsubishi Motors, Toshiba GE 和Toyota Motors等公司都已大量使用，取得了明显的效果。

交大昆机科技股份有限公司与以色列OMAT公司合作，成功地将单元软硬件混合式ACM系统集成安装于产品机床THM4680卧式加工中心的840D系统上，还做了大面工件切削对比实验，切削效率提高约33%。ACM的机床负载量化控制以及对刀具、主轴的安全保护功能，使得操作者放心大限度的满负荷使用机床，而又不至于对机床造成伤害。这尤其适用于面切削、加工铸钢等硬质材料、模具加工业、深孔钻削、使用高价进口刀具等用户。国内航空航天、纺织、家电等行业的企业也率先正在陆续使用该产品。相信随着数控加工技术、高速切削等**金属加工理念在国内企业的普及应用，自适应加工技术一定会得到广泛应用。

1 引言

　　随着电站单元机组规模大型化和控制自动化水平的不断提高，可编程控制器以其高性能、高可靠性、高性价比等特点在电站各控制系统中得到了广泛应用。本文将通过介绍可编程控制器在北方某2X300MW机组电站循环水控制系统中的应用来阐述新型可编程控制器的性能特点及其控制实现过程。

　　该电站原循环水控制系统采用循环水控制室手动控制。随着生产运行水平的不断提高，原控制系统难以达到现代化生产运行的要求。为了提高整个系统的运行水平，完善联锁保护控制功能，提高运行人员工作效率，实现现代化生产与管理水平的高标准、高要求，我们对原循环水系统控制进行了技术改造。

2 循环水控制系统总体改造设计方案

　　该电站循环水系统共设有四台循环水泵。每台机组有A、B两台循环水泵，均采用母管制供水，双泵并联，入口联通，互为备用，如图1所示。

图1

2 循环水控制系统总体改造设计方案

　　该电站循环水系统共设有四台循环水泵。每台机组有A、B两台循环水泵，均采用母管制供水，双泵并联，入口联通，互为备用，如图1所示。

　　系统主要对循环水泵、滤网以及其出口的蝶阀进行控制，其I/O点数为300多点，要求实现数据采集、程序控制等功能，同时电站控制室内保留少量的后备仪表和主要的操作开关，并将数据通过光缆传送至操作员站。能实现通过CRT对循环水系统进行控制。系统设有必要的手操开关，当控制系统出现故障时，不影响设备的手动运行。

　　总体改造内容如下：

　　(1) 根据循环水泵投运、启停及联锁要求将循环水泵控制室相关控制监视及操作信号送入改造后的循环水泵控制系统。

　　(2) 保留原动力柜，系统只接受电源掉闸信号。

　　(3) 所有泵、滤网等启停开关均设计在操作员站人机界面上，同时在电站集控室保留部分重要操作开关。

　　(4) 在循环水系统控制室及现场水泵房安装摄像设备，以监视设备运行状况，并将视频信号送入工程师站和操作员站中。

　　(5) 所有开关量与模拟量信号通过可编程控制器送入工程师站，并通过光缆及以太网将数据传输到操作员站。

3 系统选型及特点

　　为了满足上面提到的循环水控制系统的设计要求，我们选用罗克韦尔自动化产品A-B SLC 500可编程控制器（PLC）和研华公司IPC-610工控机（IPC）构成的自控系统，再配以**的A-B RSView32组态软件来实现循环水控制系统的各项功能。

　　可编程控制器（PLC）是专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机，已经成为电气控制系统中应用为广泛的核心位置，它不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能，并且抗干扰能力强、可靠性高、稳定性好、体积小，能在恶劣环境下长时间、不间断运行，且编程简单，维护方便，并配有各类通讯接口与模块处理，可方便各级连接。

　　在当前**的控制系统产品中，罗克韦尔的可编程控制器技术已相当成熟，而且从硬件的可靠性、稳定性及软件的易操作性等各方面综合评定，也符合循环水系统改造的各项要求。更为我们所需要的是SLC 500系列处理器内置了不同通讯接口，提供了多种控制器联网方式供用选择，可构成不同要求的工业监控网络，并且还提供了与各类“智能”设备的现场总线接口。终，使控制系统将参数检测、程序控制、显示报警、监控管理等融为一体，通过计算机处理、网络数据共享等技术手段，实现系统的集中管理，以满足系统运行现代化的要求，提高其安全性和效率性。

4 系统网络结构

　　循环水控制系统网络结构，如图2所示。

图2

5.系统功能

　　循环水控制系统主要由数据采集及监视（DAS）和逻辑控制两部分组成。

　　DAS主要完成数据一览、组显示、点显示、实时趋势、历史趋势、流程图、报警一览、报警历史、操作说明、报表打印等功能。各种功能均可通过主菜单单选择进入，并分级子菜单方式进行选用操作，大部分功能有热键调用，相关画面上下关联操作。

　　控制系统主要通过上位机的软手操实现对阀门和泵的控制，并在程序中实现联锁功能。控制过程分为：
　　(1) 开循环水泵前，先打开蝶阀至30％，然后启泵，循泵开启之后再对蝶阀进行调节；关循环水泵时，先关蝶阀至30％，然后停泵，循泵停运后再将蝶阀完全关闭。
　　(2) 其它联锁保护功能。
　　(3) 有关设备的启停控制。

6 结论

　　本文讨论了基于可编程控制器的电站循环水控制系统的设计与实现，充分发挥了可编程控制器配置灵活、控制可靠、编程方便和可现场调试的优点，使整个系统的稳定性有了可靠保障。该控制系统已通过静态与动态联锁试验及试运过程，在实际应用中达到了改造设计要求，实现了预期目标，为电站的安全经济运行提供了保障。同时，我们认为在相关项目改造中值得推广及应用。