西门子模块6ES7331-7PF01-0AB0参数详细

  选择plc时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，终选出较满意的产品。 
    输入输出点数对价格有直接影响。每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，因此，点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。
     在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。 
    一、输入输出（I/O）点数的估算 
    I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%～20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行圆整。 
    二、存储器容量的估算 
    存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。 
    存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。 
    三、控制功能的选择 
    该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。 
    (一)运算功能 
    简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型PLC中还有模拟量的PID运算和其他运算功能。随着开放系统的出现，目前在PLC中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。大多数应用场合，只需要逻辑运算和计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和PID运算等。要显示数据时需要译码和编码等运算。 
    (二)控制功能 
    控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。 
    (三)通信功能 
    大中型PLC系统应支持多种现场总线和标准通信协议（如TCP/IP），需要时应能与工厂管理网（TCP/IP）相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准，应是开放的通信网络。 
    PLC系统的通信接口应包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工业以太网、常用dcs接口等；大中型PLC通信总线（含接口设备和电缆）应1：1冗余配置，通信总线应符合，通信距离应满足装置实际要求。 
    PLC系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于1Mbps，通信负荷不大于60%。PLC系统的通信网络主要形式有下列几种形式：1）PC为主站，多台同型号PLC为从站，组成简易PLC网络；2）1台PLC为主站，其他同型号PLC为从站，构成主从式PLC网络；3）PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网；4）专用PLC网络（各厂商的专用PLC通信网络）。 
    为减轻CPU通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的（如点对点、现场总线、工业以太网）通信处理器。 
    (四)编程功能 
    离线编程方式：PLC和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型PLC中常采用。 
    五种标准化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123），同时，还应支持多种语言编程形式，如C，Basic等，以满足特殊控制场合的控制要求。 
    (五)诊断功能 
    PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。 
    PLC的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。 
    (六)处理速度 
    PLC采用扫描方式工作。从实时性要求来看，处理速度应越快越好，如果信号持续时间小于扫描时间，则PLC将扫描不到该信号，造成信号数据的丢失。
处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量等有关。目前，PLC接点的响应快、速度高，每条二进制指令执行时间约0.2～0.4Ls，因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。扫描周期（处理器扫描周期）应满足：小型PLC的扫描时间不大于0.5ms/K；大中型PLC的扫描时间不大于0.2ms/K。
四、机型的选择 
    (一)PLC的类型 
    PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。 
    整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。 
    (二)输入输出模块的选择 
    输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。（http://www.diangon.com/版权所有）对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。 
    可根据应用要求，合理选用智能型输入输出模块，以便提高控制水平和降低应用成本。 
    考虑是否需要扩展机架或远程I/O机架等。 
    (三)电源的选择 
    PLC的供电电源，除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外，一般PLC的供电电源应设计选用220VAC电源，与国内电网电压一致。重要的应用场合，应采用不间断电源或稳压电源供电。 
    如果PLC本身带有可使用电源时，应核对提供的电流是否满足应用要求，否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC，对输入和输出信号的隔离是必要的，有时也可采用简单的二极管或熔丝管隔离。 
    (四)存储器的选择 
    由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项目的正常投运，一般要求PLC的存储器容量，按256个I/O点至少选8K存储器选择。需要复杂控制功能时，应选择容量更大，档次更高的存储器。 
    (五)冗余功能的选择 
    1．控制单元的冗余 
    (1)重要的过程单元：CPU（包括存储器）及电源均应1B1冗余。 
    (2)在需要时也可选用PLC硬件与热备软件构成的热备冗余系统、2重化或3重化冗余容错系统等。 
    2．I/O接口单元的冗余 
    (1)控制回路的多点I/O卡应冗余配置。 
    (2)重要检测点的多点I/O卡可冗余配置。3）根据需要对重要的I/O信号，可选用2重化或3重化的I/O接口单元。 
    (六)经济性的考虑 
    选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，终选出较满意的产品。 
    输入输出点数对价格有直接影响。每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，因此，点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。

（1）主运动——铣刀的旋转运动

机械调速：铣刀直径、工件材料和加工精度的不同，要求主轴的转速也不同。

正反转控制：顺铣和逆铣两种铣削方式的需要。

制动：为了缩短停车时间，主轴停车时采用电磁离合器机械制动。

变速冲动：为使主轴变速时变速器内齿轮易于啮合，减小齿轮端面的冲击，要求主轴电动机在变速时具有变速冲动。

（2）进给运动——工件相对于铣刀的移动

为什么进给运动需要纵向、横向和垂直三个方向运动？

运动方向：纵向、横向和垂直六个方向。

实现方法：通过操作选择运动方向的手柄与开关，配合进给电动机的正反转来实现的。

联锁要求：

主轴电动机和进给电动机的联锁：在铣削加工中，为了不使工件和铣刀碰撞发生事故，要求进给拖动一定要在铣刀旋转时才能进行，因此要求主轴电动机和进给电动机之间要有可靠的联锁。

纵向、横向、垂直方向与圆工作台的联锁：为了保证机床、刀具的安全，在铣削加工时，只允许工作台作一个方向的进给运动。在使用圆工作台加工时，不允许工件作纵向、横向和垂直方向的进给运动。为此，各方向进给运动之间应具有联锁环节。

两地控制：便于操作。

冷却润滑要求：铣削加工中，根据不同的工件材料，也为了延长刀具的寿命和提高加工质量，需要切削液对工件和刀具进行冷却润滑，而有时又不采用，因此采用转换开关控制冷却泵电动机单向旋转。

此外还应配有安全照明电路。

编好的程序需要经过运行调试，以确认是否满足机床控制的要求。一般来说，顺序程序的调试要经过“仿真调试"和“联机调试"两个步骤。

    （1）仿真调试

    “仿真调试"又称“模拟调试"，是指在实验室条件下，采用特制的“仿真设备"（或称“模拟装置"、“模拟台"等）代替机床与CNC、PLC、PLC编程设备联接起来（在有条件的情况下，还可以联接伺服单元、伺服电动机、甚至某些独立的机械功能部件），对顺序程序进行的调试。“仿真调试"具有安全、能耗小、调试轴助人员少等优点。

    “仿真设备"常用许多开关、指示灯来模拟机床各电气功能器件的状态。如用小型开关的通／断代替MT侧操作面板的开关、按钮，电气柜内的继电器触点，安装于机床各运动部件上的位置检测开关等的闭合／断开，以模拟各种输入信号的“1"和“0"状态，用指示灯的亮／灭代替MT侧操作面板指示灯，电气柜内继电器线圈等的通电／断电，以验证输出到MT侧各器件的信号状态。

“仿真调试"是“联机调试"前的一个重要步骤。程序设计员可以通过“仿真设备"对诸如机床操作面板、工作台运行、工件装夹、主轴起停、刀库手动、自动找刀、机械手换刀、工作台分度及各机械动作和控制逻辑的互锁关系进行分考动作和循环动作运行调试，以保证顺序程序控制原理的正确性，为以后的整机联调的安全，顺利地进行打下基础。

    需要指出的是，“仿真设备"虽可以通过模拟机床侧的信号状态调试并确认机床控制中的许多控制顺序问题，但因条件的限制，往往不能真实地模拟那些与时间控制有关的机械动作，以及某些复杂的循环动作顺序。因此，顺序程序还须进行联机运行调试，才能终确认是否正确。

    （2）联机调试

    将机床、CNC装置、PLC装置和编程设备联接起来进行的整机机电运行调试称为“联机调试"（如图1所示）。“联机调试"可以发现和纠正顺序程序的错误，可以检查机床和电气线路的设计，制造，安装以及机电元器件品质可能存在的问题。

“联机调试"工作在车间现场由具有机电知识的多名工程技术人员联合进行。在确认CNC系统、伺服系统、PLC装置、强电柜元器件、机床各元部件的安装和连接无误后，才可以接通电源，将存储在编程设备中的顺序程序传送至RAM插板（或PLC装置的RAM存储器）中，然后执行顺序程序，以便对各机电执行元部件的动作及其顺序控制逻辑进行检查。需要时，可用编程设备修改顺序程序，然后再传送到RAM插板中。

 图1 联机调试系统方法示意图

西门子S120连接电缆6SL3060-4AJ20-0AA0

1、PLC程序的经验设计法

在PLC发展的初期，沿用了设计继电器电路图的方法来设计梯形图程序，即在已有的些典型梯形图的基础上，根据被控对象对控制的要求，不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复地调试和修改梯形图，不断地增加中间编程元件和触点，后才能得到一个较为满意的结果。这种方法没有普遍的规律可以遵循，设计所用的时间、设计的质量与编程者的经验有很大的关系，所以有人把这种设计方法称为经验设计法。它可以用于逻辑关系较简单的梯形图程序设计。

用经验设计法设计PLC程序时大致可以按下面几步来进行：分析控制要求、选择控制原则；设计主令元件和检测元件，确定输入输出设备；设计执行元件的控制程序；检查修改和完善程序。

2、经验设计法的特点

经验设计法对于一些比较简单程序设计是比较奏效的，可以收到快速、简单的效果。但是，由于这种方法主要是依靠设计人员的经验进行设计，所以对设计人员的要求也就比较高，特别是要求设计者有一定的实践经验，对工业控制系统和工业上常用的各种典型环节比较熟悉。经验设计法没有规律可遵循，具有很大的试探性和随意性，往往需经多次反复修改和完善才能符合设计要求，所以设计的结果往往不很规范，因人而异。

经验设计法一般适合于设计一些简单的梯形图程序或复杂系统的某一局部程序（如手动程序等）。如果用来设计复杂系统梯形图，存在以下问题：

   1)．考虑不周、设计麻烦、设计周期长

  用经验设计法设计复杂系统的梯形图程序时，要用大量的中间元件来完成记忆、联锁、互锁等功能，由于需要考虑的因素很多，它们往往又交织在一起，分析起来非常困难，并且很容易遗漏一些问题。修改某一局部程序时，很可能会对系统其它部分程序产生意想不到的影响，往往花了很长时间，还得不到一个满意的结果。

  2)．梯形图的可读性差、系统维护困难

用经验设计法设计的梯形图是按设计者的经验和习惯的思路进行设计。因此，即使是设计者的同行，要分析这种程序也非常困难，更不用说维修人员了，这给PLC系统的维护和改进带来许多困难

一些任务是间歇性的，但他们需要知道操作的后状态。这是一种典型的操作。要记住的是，什么构成一个模式?程序是怎样分配使得它满足两个要求?使用ALT指令能处理一种简单的这个/那个的情况。

这种编程形式在很多情况中可以见到。不过经常地，使用都略有不同。在某一场合中，一台机器可能被起动;在另一场合中，一个排气扇可能在循环与排气间转换。不同情况下，问题的初始表现并不能让人想起相同的解决方法。

对于本节的例子黑板擦来说，也是奴此。编程者的初始反应是它与起动一台机器或改变一个模式不一样。然而，如果忽略实际应用，只研究对象运行所要求的事件或序列，那么在这些不同的应用中能提取出相似之处。

这个目的不能独立地达到，因为实际问题确实访碍某些理想操作的发生。要记住的是，观察一个问题的方法不止一种，这个非常短小精悍的擦黑板程序就是其中一种方法

X6132卧式铣床主要构造由床身、悬梁及刀杆支架、工作台、溜板和升降台等几部分组成，其外形图如图3-6所示。（说明：主要关注可移动部分的结构）

主轴（铣刀）→主轴电机→主轴电机控制电路

工作台→进给电机→进给电机控制电路

箱形的床身4固定在底座14上，在床身内装有主轴传动机构及主轴变速操纵机构。在床身的顶部有水平导轨，其上装有带着一个或两个刀杆支架的悬梁。刀杆支架用来支承安装铣刀心轴的一端，而心轴的另一端则固定在主轴上。在床身的前方有垂直导轨，一端悬持的升降台可沿之作上下移动。在升降台上面的水平导轨上，装有可平行于主轴轴线方向移动（横向移动）的溜板10。工作台8可沿溜板上部转动部分9的导轨在垂直与主轴轴线的方向移动（纵向移动）。这样，安装在工作台上的工件可以在三个方向调整位置或完成进给运动。此外，由于转动部分对溜板10可绕垂直轴线转动一个角度（通常为±450），这样，工作台于水平面上除能平行或垂直于主轴轴线方向进给外，还能在倾斜方向进给，从而完成铣螺旋槽的加工。

                                                    图3-6 铣床结构图

1－主轴变速手柄  2－主轴变速盘  3－主轴电动机  4－床身  5－主轴  6－悬架

7－刀架支杆  8－工作台  9－转动部分  10－溜板 11－进给变速手柄及变速盘

12－升降台 13－进给电动机 14－底盘

西门子S120连接电缆6SL3060-4AB20-0AA0

主运动：铣刀的旋转运动。

进给运动：工件相对于铣刀的移动。工作台的左右、上下和前后进给移动。

旋转进给移动：装上附件圆工作台。

工作台是用来安装夹具和工件。在横向溜板上的水平导轨上，工作台沿导轨作左、右移动。在升降台的水平导轨上，使工作台沿导轨前、后移动。升降台依靠下面的丝杠，沿床身前面的导轨同工作台一起上、下移动。

变速冲动：为了使主轴变速、进给变速时变换后的齿轮能顺利地啮合，主轴变速时主轴电动机应能转动一下，进给变速时进给电动机也应能转动一下。这种变速时电动机稍微转动一下，称为变速冲动。

其它运动有：进给几个方向的快移动运动；工作台上下、前后、左右的手摇移动；回转盘使工作台向左、右转动±450；悬梁及刀杆支架的水平移动。除进给几个方向的快移运动由电动机拖动外，其余均为手动。

进给速度与快移速度的区别，只不过是进给速度低，快移速度高，在机械方面由改变传动链来实现