6ES7322-1FF01-0AA0详细说明

可编程序控制器（PC）的应用中，我们常会碰到对继电器控制系统的改造问题，这时我们往往要参考原有的继电器控制电路来编制PC的应用程序。因此，在编程时，我们应注意PC控制系统与继电器控制系统工作方式上的一些不同。
下面我们看一个例子：一个继电器控制回路如图1 所示。

因继电器控制系统是以“并行”方式工作的，而且其触点的通断需要一定的动作时间。所以当该电路起动后，时间继电器KT延时时间到时，KT是否能继续保持通电状态，需要同时考虑“并行”的两个动作过程：KT的常闭延时触点断开，KA1失电，KA1常开触点断开；KT的常开延时触点闭合，KA2得电，KA2常开触点闭合。这两个过程作用的结果，来决定KT的状态。同时，触点动作时间的存在，使得电路出现时序竞争。因此该电路不能可靠工作。如果加入虚框中的回路，并如图1把KA2的常开触点换成KA3的常开触点（见图1中括号）。结果是KT动作后，KT自身失电，就不会继续保持通电状态。

同样是这个电路，我们用PC来实现，梯形图如图2 所示。

PC是以“串行”方式工作的，也就是以扫描的方式，循环地、连续地、顺序地，逐条执行程度的方式工作。同时，PC中，软触点的动作可认为是瞬时完成的，且其能把本次动作的结果记忆保持到下一次扫描运算时为止。即具有记忆保持功能。按这样一个顺序“串行”的工作方式，梯形图动作顺序如下：当在某一扫描周期中TIM00延时到后，则：

1. TIM00常闭触点断开（OFF），0000 OFF；

2. TIM00常开触点闭合（ON），0001 ON；

3. 0000常开触点OFF，0001常开触点ON，TIM00继续保持通电状态。而且不论我们在0001与TIM00之间再加多少级前面继电器电路所加的虚框中的回路，并把0001常开触点换成所加回路后一级继电器的常开触点，TIM00仍能继续保持通电状态。

同样的电路，由于继电器控制系统和PC控制系统工作方式上的差异，两者会有不同的动作结果。注意到这一点，我们在编程时，就会避免一些不应有的错误。同时利用PC的一些特点

一 引言
长沙某机床厂的B2016A型龙门刨床被用于加工车床导轨。该设备使用日久，出现了精度降低，调速性差，生产效率低等问题，故急需对其进行改造。考虑到原有设备与加工要求调速比达到40：1以上，可用于刨、铣削，静差度小于10%，切削力恒定、平稳、冲击小，刀具切入切出时自动减速，功耗低，安全可靠、易于维护等要求。我们决定采用变频器结合PLC的改造方法。

二 原刨床的基本情况

2.1基本结构
龙门刨床包括，床身、工作台、横梁、左右垂直刀架、左右侧刀架、进给箱、立柱、龙门顶等
2.2工作过程
龙门刨的刨削过程是工件与刨刀相对运动。因此工作台与工件必须频繁地进行往复运动，切削加工只在工作行程中，返回行程只是空转。在切削过程中没有进给运动，只有在返回行程中才有刀架的进给运动。其中，工作台与工件间的往复运动称为主运动，横梁、刀架的运动称作辅助运动。
2.3运动特点
主运动的速度图 如图1所示

其中0-t1工作台前进起动阶段
t1-t2刀具慢速切入阶段
t2-t3加速至稳定工作速度
t3-t4工作速度阶段
t4-t5减速退出工件阶段
t5-t9返回阶段
慢速切入切出，即防止崩坏工件又可以提高刀具使用寿命。高速切削、返回以提高加工效率。
2.4传动系统
国产A系列龙门刨采用G-M（发电机组电动机）调速系统交流电机拖动直流发电机再拖动直流电动机，由交磁放大机控制发电机的励磁系统，结合机械传动，达到20:1的机电联合调速系统。进刀机构采用进刀继电器控制进刀，而继电器铁心和圆盘齿因频繁运动而磨损，使精度下降。

三 变频调速

3.1变频的优越性
调速范围宽达40:1更换不同的工作组件就可使刨床用于刨、铣、磨 一机三用。为提高加工精度，工作台的速度不随切削量的变化而变化，静差度小于3%，自动调速，达到速度曲线的要求提高加工质量与效率。
3.2设备组成
工作台的主运动只需一台45KW的异步电机经变频拖动，实现无级变速。工作台换向制动利用变频器自带的能量反馈装置，使制动速度快，能量又反馈到电网中。垂直刀架和左右测刀架采用步进电机控制，使进刀量准确，提高加工精度。另增加一个11KW的变频器控制的铣刀头，作为附加组件。
3.3组成框图
系统以PLC为控制核心，组成如图所示

四 PLC控制

控制部分采用PLC可编程控制器控制，其功能强、速度快、接点数少、可靠性高，并可通过CNC接口接入CIMS系统。
4.1控件选配
变频器采用三菱的FR-A540型通用变频器，具有矢量控制，自动保护，反馈制动等功能，PLC采用三菱FX2N，具有25点输入，16点输出。
4.2控制电路
变频器的设置，将变频器设置为外部控制状态，实现远程控制，由A0，A1按编码组合为四种运行速度，以A2为点动控制。A3反转控制A4为停车。GM为光电编码器反馈输入信号。PLC的X0—X25为操作和工艺控制的输入信号端，输出端，Y0—Y5为控制主变频器 ，Y6—Y15控制横梁升降，刀架进给，铣、磨头的运动。
端子功能及接线图如下：

五结束语

在整个机床的改造过程中涉及到了许多测试，调试的问题，在硬件设备安装好后有进行了许多调试工作。PLC程序的编制综合考虑了工艺与加工要求的问题，变频器参数设置也需考虑具体的加工要求。

1 原SCS系统存在的问题

吴泾热电厂在20世纪90年代初投运的2台300MW火电机组，原SCS控制系统自投运起一直运用至今。该系统主要控制六大风机、空预器、给水泵、凝泵、真空泵、疏水系统等的相关连锁和保护功能。原系统采用MODICON-984系列的PLC系列的卡件，以双机热备组态CPU，由9个远程站、 35个机架、2700余点I/O信号构建了该系统。经过十几年的运行，主要存在以下问题：

（1）设备老化，设卡件性能不稳定。该系列控制卡件早已停产，品备件无法采购。

（2）系统组态不合理。原控制系统采用单电源卡配远程站设置，并在该远程站下串接2～3个I/O机架，如果该远程站电源或通信出现故障，会导致该远程站及下带的I/O信号全部失去，后果非常严重。

（3）原SCS-PLC控制系统与DCS通信方式为MB方式。由主通信卡件和备用通信卡件各引1路MB通信线至上位DCS侧通信卡件上。然而，当PLC侧 CPU热备切换后，MB通信也随之切换，但上位DCS侧通信卡件仅在DCS通信卡件故障时才会切换，不会因为下位系统通信切换而切换。所以，实际工作情况是当PLC侧热备切换，上位DCS系统却无法跟随PLC侧MB通信切换而切换，造成通信中断。

（4）编程软件为WIN98平台下的MODSOFT软件，已经无法适应现在常用操作软件的要求，备份非常不便。

2 SCS系统的硬件升级改造

原SCS系统采用MODICON 984系列CPU作为本地站，以P890、P810等电源通信模块和同轴电缆方式构建起9个远程站、35个机架、2700余点I/O信号。I/O模块都为标准的交流220V输入模块，直流24V输入输出模块，继电器输出模块等。所以，模块更新升级到 系列，基本为一一对应的更替。本地站采用140CPU534配置，I/O模块采用140系列对应模块。由于系列主板大为 16槽，原MODICOM 984系列主板大为10槽，通过合并一些原配置卡件较少的机架后，将原来35个机架降至29个机架，节省了不少安装空间。

3 SCS系统组态优化及电源冗余配置

原SCS系统采用单电源卡配远程站设置，并在该远程站下串接2～3个I/OP机架。这种组态安全稳定性较差。一旦电源卡出现故障，可能导致该机架失电，以及同在一个串接回路中的2～3个I/O机架全部失电，这些机架上I/O卡件所带的I/O点全部失去，造成严重后果。我厂曾经因为SCS系统电源卡发生故障，造成重要辅机跳机，甚至发生MFT的事件。考虑到SCS系统在主控系统中的重要地位，此次升级改造将SCS系统进行组态优化及冗余电源的配置。

组态优化是将原来2～3个串接连接的I/O机架各自独立组态为远程站，每一个机架出现电源通信故障都不影响其他机架的正常工作。另外，将远程站原单电源配置升级为系列冗余电源配置。当其中某一电源卡发生故障，冗余电源将独立为机架供电，并显示故障指示灯，提示维护人员更换电源卡。

4 解决SCS系统与上位DCS系统通信切换问题

原SCS本地主站和热备站各有一条MB通信线与DCS主备MB通信卡相连。如果SCS出现主备切换，即原主站MB通信线切换到了热备站MB通信线，而上位DCS MB通信卡并没有因此而切换，造成SCS与DCS通信中断。通过此次升级改造，将原MB通信方式升级为MB+通信，主站和热备站 MB+通信线通过MB+分支器合成一路送至DCS处，再由MB+分支器分为两路连接到DCS主备MB+通信卡上。由于SCS侧主备切换，MB+通信卡采用相同地址，DCS侧可将该地址组态于MB+通信协议中，无论SCS侧主备如何切换，DCS侧都能通过MB+分支器查找到SCS侧处于工作的PLC本地站与之通信。同样，如果DCS侧出现主备切换，也通过MB+分支器仍然保持与SS的通信联络。

5 SCS编程软件的升级及上位软件加装

原SCS编程软件是20世纪80年代的产品MODSOFT。该产品为16位DOS下的应用软件，无法安装于现有32位的操作系统（如 WINXP）中，备份仍使用3英寸磁盘，既不方便也不可靠。而且，MODSOFT只能作为LL984一种语言的编程工具，功能相对单一，编程器与PLC的通信方式为并不很稳定的MB通信方式，数据通信量较大的时候，速度显得比较慢。

通过升级，编程软件使用WINXP平台下CONCEPT。MODSOFT可直接通过转换工具向CONCEPT转换，无须重新编程，但个别功能块参数需重新设定。而且，CONCEPT支持TCP/IP通信，将原来编程器与PLC的MB通信改为TCP/IP通信，既提高了通信速度，又加强了通信的稳定性。

在软件升级过程中，还加装了一套上位软件INTOUCH。一方面，在该上位软件中添加了相关设备的画面，使系统维护更加直观；另一方面，在该上位软件中添加了报表功能，将PLC中出现的状态信号顺序记录下来，便于分析。