西门子6ES7277-0AA22-0XA0产品信息
在机械工业中，传统普通车床仍占有相当比例，其中部分车床采用液压系统来控制刀具的自动切换，机床电气控制部分多应用继电器——接触器控制来实现，这类系统元器件多，体积大，连线复杂，可靠性和可维护性低，故障率高，工作效率低，而随着计算机技术、电子技术等的发展，计算机控制技术在液压传动控制中也得到了广泛的应用。以计算机技术为核心的PLC(可编程序控制器)具有抗干扰性强，运行可靠等诸多优点在工业自动化领域已被广泛应用。本文即是利用PLC控制技术，对传统液压回路进行系统控制设计，变传统电气控制为PLC控制。
1工作原理
1.1车床液压控制回路的液压元件构成
此车床液压控制回路主要由以下原件组成：左夹紧液压缸用于夹紧工件和卸下工件，中横向进给液压缸带动刀具横向进给，右纵向进给液压缸带动刀具纵向进给，6个电磁换向阀控制进给液压缸的前进与后退，2个调速阀控制进给液压缸进给速度，双联泵提供液压油输出，采用3个单向阀控制液压油流动方向，减压阀和压力继电器监控夹紧缸的油压。
1.2 车床液压控制回路的工作原理
液压控制回路如图1所示，其作用主要是能够控制车床完成完整的切削加工过程，并且工作一个循环，分为8个步聚：1、装件夹紧；2、横快进；3、横工进；4、纵工进；5、横快退；6、纵快退；7、卸下工件；8、原位停止；各步骤的切换分别由行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7控制，具体工作循环如图2所示。行程开关用于控制液压回路中6个电磁换向阀电磁铁的通电与否，进而改变液压油流向，影响液压缸实现动作顺序，完成切削过程。断电情况如表1所示。
图1车床液压控制系统
电磁铁动作顺序表
(1)装件夹紧。接通液压回路电源，按下启动按钮SB1，电磁铁6YA、7YA通电，5YA失电，两阀右位接人液压回路，双联泵左侧高压小**泵提供高压液压油，保证夹紧力；此时夹紧液压缸右腔进油，活塞左移，完成工件的夹紧。
(2)横快进。活塞左移到一定位置，工件夹紧后，压下行程开关SQ1，此时7YA断电使双联泵右侧低压大**泵提供大**液压油，1YA通电使该阀左位接通，横向进给液压缸下腔进油，带动刀具快进，实现横向快进动作。
图2 工作循环图
(3)横工进。当横向进给液压缸到达切削加工区域时，压下行程开关SQ2，此时电磁铁1YA、3YA、6YA、7YA通电，此处快速油路切断，液压油从其右侧调速阀经过，从而控制横向液压缸进给速度，完成横向工进，对工件进行横向切削加工。
(4)纵工进。横向进给液压缸到达一定位置时，压下行程开关SQ3，此时电磁铁1YA、2YA、3YA、4YA、6YA、7YA通电，纵向进给液压缸右腔进油，回油从调速阀经过，液压缸带动刀具进行纵向切削加工，完成纵工进给动作。
(5)横快退。纵向切削加工完成后，进给液压缸压下行程开关SQ4，IYA、3YA、7YA断电，使双联泵低压大**提供液压油，横向液压缸带动刀具快速后退。
(6)纵快退。横快退完成后，液压缸压下行程开关SQ5，此时电磁铁2YA、4YA断电，使两阀右位接通，纵向进给液压缸左腔进油，带动刀具完成纵向快速后退动作。
(7)卸下工件。纵快退动作完成后，液压缸压下行程开关SQ6，此时电磁铁5YA、7YA得电，6YA断电。使双联泵左侧高压小**泵提供高压液压油，保证卸下工件动作平稳进行；完成卸下工件动作。
(8)原位停止。卸下T件后，活塞杆退回原位，压下行程开关SQ7，此时所有电磁铁都断电，液压系统恢复原始停止状态。
2PLC控制系统设计
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，在各个领域的应用都得到了广泛的发展。
PLC具有自己的特点：
1、可靠性高，抗干扰能力强；PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时问高达30万小时。
2、配套齐全，功能完善，适用性强；现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。目前已经渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。
3、易学易用，深受工程技术人员欢迎；PLC作为通用工业控制计算机，接口容易，编程语言简单，容易掌握。
4、系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造；5、体积小，重量轻，能耗低 。
本设计采用三菱FX2N-32MR型PLC进行控制设计。
2.1 液压回路控制系统硬件设计
系统中输入信号由行程开关及按钮产生，其中按钮SB1控制系统启动，按钮SB2控制系统停止；输出信号主要控制液压回路中的7个电磁阀。PLC硬件具体输入输出分配如表2所示。
输入输出分配表
2.2 液压回路控制系统软件设计
根据前文所述的控制要求，可绘制出PLC梯形图如图3所示。
图3 PLC 控制梯形图
3 结束语
对传统的液压回路控制由继电器——接触器控制系统变为PLC控制，可充分利用PLC控制的优点，增加控制的灵活性。让电磁阀与计算机相联接，可实现数据处理的自动化，使得自动化程度越来越高。PLC控制系统具有很好的柔性，特别是改变工艺路线时，只需改变控制程序，系统元件不需重新安装，不需改变电气控制柜中继电器硬接线逻辑，投资较少，灵活性大大**，故障率低，使用起来更加方便
与连接操作员面板类似，WINCC 与S7 PLC 通过MPI协议通讯时，在PLC 侧不须进行任何编程和组态；在WINCC 上要对S7 CPU的站地址和槽号及网卡组态。
1. PC 机上MPI 网卡的安装和设置
将MPI 网卡CP5611 插入PC 机上并不固定好, 启动计算机,在PC 机的控制面板中双击”Setting PG/PCinterface “ 图表, 弹出窗口中就会显示已安装的网卡，例如下图所示的是CP5611 网卡安装后的界面：
2. 在WINCC 上添加SIAMTIC S7 通讯协议
网卡安装正确后，打开WINCC，选择”Tag Management” 击右键选择”Add New driver”，再弹出窗口中选择”SIAMTIC S7 protocol suite”连接驱动，将其添加到”Tag Management”向下，如下图：
S7 协议组包括在不同网络上应用的S7 协议，如MPI 网，Profibus 网，以及工业以太网等，在这些网络上，应用层是S7协议，这里我们通过MPI 网通讯。
3. 在WINCC 通讯连接参数设置
选择MPI 通讯协议并按右键选择“System bbbbbeter ”进入如下图系统参数设置界面：
4．在WINCC 上建立通讯连接
选择MPI 通讯驱动并按右键选择“New driver connection”建立一个连接，如果连接多个CPU，每连接一个CPU就需要建立一个连接，所能连接的CPU 的数量与上位机所用网卡有关，例如CP5611 所能支持的大连接数是8个，网卡的连接数可以在手册中查找。这里需要修改每个连接的属性，如选择CPU 的站地址和槽号等，具体如下图：
CPU MPI 地址 CPU 的槽号
连接S7-300 CPU 时槽号都是2，连接S7-400 CPU 时，槽号应参照STEP7硬件组态中的槽号，所有这些工作完成之后通讯就可直接以建立起来。
5．通讯诊断
如果此时通讯有问题，应检查网卡是否安装正确，通讯电缆和接头是否接触良好，组态参数是否正确等，如果使用CP5511，CP5611或CP5613 通讯卡，诊断起来就比较简单，在PC 机的控制面板 PG/PC 接口中，利用这些CP 自身的诊断功能读就能出MPI网络上站地址，具体可参见下图：
WINCC 和PLC 之间的远程通讯
WINCC 和PLC 之间的远程通讯
利用bbbeService 软件和硬件适配器可实现WINCC 和PLC 之间的远程通讯，即利用电话网络远程访问PLC 站的数据，要做到远程访问，要安装bbbeService软件，与STEP7 远程编程访问步骤一样先拨通PLC 站，在PC 机的控制面板PG/PC接口中设置接口参数如下图：
将访问点选择为MPI 并指向TS Adapter。
后在WINCC 的“SIAMTIC S7 protocol suite ”协议下选择MPI，按右键选“System bbbbbeter”，在弹出窗口中选择通讯设备名称，如下图所示：
所选通讯设备名称要与在控制面板PG/PC 接口中选择的通讯网卡一致。PC 机拨通PLC 后通讯即可建立。