西门子6ES516-2PN00-0AB0型号介绍

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。 

     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。

一、搅拌机的配置及运行概况：
    液体搅拌机械在化工等行业的生产过程中应用很广泛。
    搅拌机械在设计时均是按使用工况的要求考虑一定余量的，而搅拌机在实际使用过程中，则不一定要在大转速下工作，有很多时间都可以工作在非满载状态；传统的搅拌机通常不进行调节或采用机械方式调速；机械方式调速会增大搅拌机的损耗，同时会使搅拌机工作在波动状态，也使搅拌机设备工作在“大马拉小车”的状态，很不经济。
    由泵类设备的电动机在变频调速方式下运行时的功率与其转速（频率）的关系可知：变频器调速方式的节能效果很高，胜过以往的任何一种调速方式，并可通过节能在较短的时间里收回投资。因泵类负载与液体搅拌机负载相似，故通过在搅拌机设备上加装变频调速节能装置则可一劳永逸的解决好传统搅拌机在使用过程中存在的很多问题，并可通过变频节能收回投资。

二、搅拌机变频方案：
    根据搅拌机配置及运行转矩大的特点，通常是在搅拌机上加装设一套范用型的变频器调速装置；保留搅拌机原工频系统，并与搅拌机的变频系统互为备用可相互切换使用，工频与变频之间设联锁。
      
三、搅拌机变频调速装置的功能及优点：
  1、搅拌机变频节能装置为开环调节；
  2、软启动方式可减小启动冲击电流；
  3、变频器带有智能保护，故障时可自动停机；
  4、可根据不同的工艺采用不同的转速；
  5、通过变频调速实现节能： 
    因为搅拌机的电动机在变频调速方式下运行时的功率与其转速的特性与泵类负载相似，即其运行功率与其转速（频率）的三次方成正比，粘度高的该比例会有所下降（一般会介于二次方与三次方之间）。故使用变频器方式调速时还会获得很可观的节电率。
    例：一搅拌机容量：1×75KW  ，转速180r/min，实际用160r/min也可；
    故，变频节电率=1-160＾3/180＾3=0.3=30%或=1-160＾2/180＾2=0.21=21%，在21%~30%之间。

本文介绍了罗克韦尔自动化公司的新监控组态软件RS View SE，利用此监控软件进行企业级实时监控系统的开发与应用，并对新系统的网络构架和分布式功能使用进行了详细的阐述。

  1、概述

  随着自动化技术的迅猛发展以及现场工作人员对监控设备要求的不断提高,于是济钢炼铁厂2#1750m3高炉引进,美国罗克韦尔自动化公司的新的监控软件RS View SE，2#1750m3高炉自从投产有两个月以来，此监控设备灵活的应用特点和**的使用功能受到现场工作人员的好评，也极其方便了维护工程师的维护，大大地缩短了处理故障的时间，保证了高炉的顺利、稳定生产。 

  2、分布式系统结构

  此系统是采用分布式结构的实时监控系统，2台互为冗余的服务器，1台域控制器，8台客户端。分布：是针对客户端来说的，工作人员对现场设备的操作都在客户端上，但是客户端上没有图形画面开发环境，都是从服务器上读取的。集中：是针对服务器来说的，所有的工作都在服务器上完成的，客户端通过通讯工具将画面下载到本地。

  服务器：安装bbbbbbs 2000 Server，RS View SE, RSLinx及FactoryTalk。服务器使用双网卡，一块网卡和下位机（PLC）在同一网段，主要和下位机通信，采集现场设备运行状态；另一块网卡和客户端在同一网段，客户端通过交换机读起服务器中的SE HMI Server和SE Data Server 的数据。它们之间的通信都是通过域控制器来管理。

3、监控系统开发与应用特点

  RS View SE的组件：RSView SE HMI Server，RSView SE Data Server，RSView Studio 和 RSView SE Client。       

  3.1 RSView Studio

  RS View SE开发环境，强大、开放、紧密集成的开发环境。

  集中式画面管理： 1、画面保存在HMI Server，客户端没有画面。2、既可在线修改又可离线修改。3、修改完成后，客户端只需简单的刷新画面，改变即在整个系统范围内有效。

  方便易用的数据库：1、数据库导入\导出功能。2、支持CSV 格式文件。3、数据一览。 4、数据过滤5、根据地址信息自动决定数据类型。5、支持创建目录——将标签分组6、向客户端提供数据——向客户端提供报警信息。

  强大的报警功能：1、多达8级的报警阀值设置。2、用户自定义的报警信息显示。3、多途径报警输出 1)关系数据库 2)报警文件 3)打印机。4、报警系统标签 1）当前新一条报警 2）已确认报警数 3）未确认报警数。

  功能强大的趋势显示：1、实时数据显示。2、历史数据显示——可动态刷新。3、大可同时显示100个标签趋势。4、可将历史数据作为模板在背景显示与当前趋势做比较。5、可通过VBA或外部程序向趋势对象提供数据。

  全面支持VBA：1、完全集成微软VBA 6.0 (Property box, Toolbox)。2、VBA 代码在客户端运行。3、执行VBA 代码以响应画面和 ActiveX 事件 (load, click, etc.)。4、允许客户：1）定制系统以及和第三方应用集成 (数据库, 查询, 格式,报表, 等.)。2）读取客户端和服务器信息。3）操作 RSView SE 画面。4）校验 操作员输入。5）为系统添加安全。6、为标签访问提供程序接口：1）创建标签组。2）读写标签值。3）标签值发生变化后产生一个事件。

  3.2 RSView SE HMI Server

  服务器上的工作包括画面、实时数据库定义、历史数据库定义，保存各种项目组件，并将这些组件提供给客户端, 同时还完成报警检测, 历史数据记录等功能，它作为一系列bbbbbbs 服务在后台运行。要完成报警和历史趋势功能必须创建数据标签，，以便记录报警和趋势到数据库中，不能直接从可编程控制器（Control Logix 5000）中读取，必须创建HMI Tag Database标签。

  定义需要报警和历史趋势的标签，数据流向如下：

  3.3 RSView SE Data Server

  在服务器创建OPCDataServer通过高效灵活的数据通信软件（RSLinx），直接从PLC读取数据，不需要再在服务器上创建数据库，极大地方便了开发和管理, 减少了通信压力，提高了通信速度。不需要象其他软件需定义一个完整的实时数据库，数据库中所有的标签均需通信。

  直接标签引用，引用路径如下：

  在画面上直接定义只需显示的标签，数据直接从Data Server 到客户端，不需经HMI Tag Database 转发，效率高，数据流向如下：

  3.4 RSView SE Client

  客户端软件，用于显示运行状况和历史数据，并为操作员提供操作界面。所有的客户端都通过FactoryTalk指向主服务器，客户端次运行从主服务器HMI Server中将画面下载到本地，以后运行只是和服务器通信数据，从对现场设备进行操作。

  4、系统功能使用介绍

  高炉系统分为五个子系统：分别是高炉本体、高炉炉顶、高炉槽下、高炉水冷和高炉喷煤。灵活的应用：这些子系统可以相互访问，现场工作人员都有了相应的分工，只对自己负责的部分进行操作，如有必要看别的子系统的参数时，可以切换到相应的画面，更方便。操作的客户端计算机上不需要安装操作画面。现场工作人员通过画面操作或参数设定对现场的设备进行操作，现场的所有设备运行情况都在画面上反映，当某台设备出现故障时，就会在画面上产生报警条，维护工作人员可以很直观地从报警栏查找故障产生点和故障类型，从而准确而快速地处理故障，减少故障停机时间，从而确保高炉顺利、稳定的生产。应用强大的趋势功能，能记录高炉各个时间的运行情况，实时趋势能反映现场当前情况，历史趋势数据库能完整地记录高炉在过去一个月时间运行情况（自动更新），给工作人员整体协调操作带来很大的帮助。

  5、系统应用效果

  高炉顺利投产已经几个月，新型监控设备工作情况良好，数据反映准确，系统功能齐备，操作方便快捷。RS View SE在设计思想的开放性，使得用户可以设计使用灵活、编辑简便，是个表现形式丰富多样的监控系统。强大的报警功能方便了工程师维护工作，大大地减少的故障停机时间，大大地提高了生产率。强大实时、历史数据库，记录了高炉生产的过程控制特性，给高炉稳定生产提供了有力的支持。