6GK7243-1EX01-0XE0介绍说明
数控加工过程容易出现撞刀事故，特别是在数控技能人才的培训过程中，学员缺乏数控操作的实际经验与系统的理论知识，更容易导致撞刀事故发生。撞刀事故不仅可能对昂贵的数控机床设备造成危害，严重的话，可能造成数控机床的报废，更可怕的是可能造成人身伤害。怎样防止撞刀事故的发生，一直都是从事数控机床技术人员重点考虑的问题之一。
1 撞刀信号的检测
所谓数控机床撞刀，指的是由于各种错误而导致刀具以非正常切削速度(一般是G00指令快速移动)与工件或机床其他部件发生的碰撞。要防止撞刀事故的发生，可以考虑使用接近开关对刀具与工件的位置关系进行判断，并检测此时车刀的移动速度和方向，以此通过判别。当判别到刀具与工件距离在警戒范围内，且刀具快速移动朝向工件时，就认为要发生撞刀事故。此时，控制系统发生动作，并实现电机制动。信号检测方法如下。
1.1 用接近开关对刀具与工件的位置关系进行判断
由电磁场理论可知，在受到时变磁场作用的任何导体中，都会产生电涡流。据此原理可自制金属传感器电路。在图1中，电路由振荡电路、比较电路和整形电路三部分组成。将车刀套入传感器线圈中，检测电路接通电源后，线圈振荡产生一个交变磁场，金属工件在此磁场中移动时产生涡流而吸取了振荡器的能量，使振荡器输出幅度线性衰减，衰减量的变化正比于金属工件和车刀的距离。振荡电路的输出幅值经过比较器进行比较，比较后的输出信号经过整形电路整形，可直接输入控制电路进行检测状态的判别。电涡流式传感器的灵敏度和线性范围与线圈产生的磁场强度和分布状况有关。接近开关的警戒距离可以通过调整传感器线圈的尺寸、形状及图1中R1的电阻来实现调节。
图1接近开关电路原理图
1.2 用HC对车刀运动方向信号及速度信号进行检测
检测车刀运动方向信号只要检测步进电机方向信号的高低电平即可。
而速度信号的检测，是采集驱动步进电机的脉冲信号，并在1个时基内采用PLC的高速脉冲计数器对该脉冲信号进行记数，将所记数与寄存器设定值比较，当1个时基内所记数大于设定值时，就可输出开关量。
2 防撞刀系统控制方案
控制系统的设计可以利用PLC来实现。PLC是一种成熟的工业控制产品，内部有良好的光电隔离装置，抗干扰能力强，可靠性高，灵活性好，其接线与参数修改方便，对现场不同的实际情况可以及时地作出调整。
PLC控制系统选用FXlN-24M，其参数与性能为：14个输入点，其中X0～X5这6个端子为高速输入端子，10个输出点。单步步速0.55μs～0.7μs，应用指令数～数步速约为100bts，继电器输出。根据控制要求，设计PLC的控制流程如图2所示。
图2 PLC控制流程图
PLC控制的梯形图如图3。接近开关检测信号由X10输入，X轴、y轴方向信号的高低电平分别由X11、X12端口输入。若X11、X10均处于高电平时，认为工件处于接近开关警戒距离，且车刀向工件方向运动，此时执行SPD指令，检测车床X轴速度。数控系统发出的脉冲信号由PLC的X0端子输入，并在1个时基内记数为DO，随后执行CMP比较指令，当DO大于设定的比较常数值K=3时，系统判别车刀速度为快速移动，数控车床处于要撞刀状态，输出M0高电平信号，并转跳到P20，从而Y1输出高电平。若DO小于设定的比较常数值K=3，则说明X轴方向处于正常状态，程序继续往下运行。
1 引言
传统的军民用飞机的发动机起动程序控制系统普遍采用机电相结合的方式,由于采用机电式的定时机构去控制相关的继电器、接触器以实现发动机起动程序控制,不仅使控制系统的体积增大、重量加重、耗电多、可靠性差,采用固定接线的硬件设计使系统不具有通用性,更突出的问题是由于机械磨损还会使系统的控制精度逐渐降低。由于PLC把计算机的编程灵活、功能齐全、应用面广等优点与继电器系统的控制简单、使用方便、抗干扰能力强等优点结合起来,而其本身又具有体积小、重量轻、耗电省等优点,用PLC取代机电式的定时机构来完成发动机的起动程序控制,将极大地改善发动机起动控制系统的性能。
2 发动机起动程序控制原理
发动机由静止状态转变到能自行发出功率的低转速状态叫发动机的起动。为了使发动机涡轮(转子)能由静止状态柔和地、无撞击地转动起来,定时机构必须对起动机的起动转矩进行分级调节,使起动机的转矩逐级增大,并适时地控制对发动机燃烧室进行喷油点火。某型飞机发动机的起动程序控制原理如图1所示。
图1 发动机的起动程序控制原理
定时机构的程序控制把起动机的工作过程划分为以下几个阶段:
阶段:即按下起动按钮后的1S~3.6S内,使起动机以复励状态且电枢串联起动降压电阻工作,起动机转矩被限制在很小的范围内,起动机能柔和地通过
传动装置带动发动机涡轮旋转。
第二阶段:即按下起动按钮后的3.6S~9S内,短接起动降压电阻,起动机两端电压升高,起动机转矩迅速增大,随之涡轮转速迅速上升。
第三阶段:即按下起动按钮后的9S~15S内,起动电源车内的两组电瓶由并联转为串联,起动机两端的电压由28V升高到56V,起动机转矩急剧增大,从而使涡轮转速急剧上升。
第四阶段:即按下起动按钮后的15S~22S内,起动机并励线圈串联降压电阻使起动机的激磁磁通减小,反电势减小,电枢电流增大,转矩又一次增大,从而使涡轮加速。
3 PLC控制系统
3.1 系统硬件设计及I/O地址的分配
可编程逻辑控制器（PLC）和现在的可编程自动化控制器（PAC）是离散工厂自动化的主流产品，并且它们在过程控制中的应用也在变得越来越普遍。了解软件许可的赚钱方法，可以帮助您认识到在软件上花费的费用可能是硬件的10倍。
软件许可控制着软件的使用和分销。软件厂商可以在销售软件的时候收费，并且控制软件在多少台计算机上安装。对于使用PLC作为控制系统的机器制造商来说，一般每向客户销售一台新的机器就要购买一个软件许可。软件许可还可以从其他方面限制用户，比如限制数据点、功能或者可以接触到机器控制数据的工作站的数量。用户还需要每年购买这些许可的维护合同或者技术支持，周期性的升级版本以及其他一切用来榨干机器制造商和用户血汗的周边服务。
购买PLC编程软件，只是实现自动化系统启动和运行一系列高昂软件程序开销的开始.
供应商不允许用户和机器制造商拷贝软件或者将其下载在其他计算机上。当然，如果有任何的软件可以复制，你就能把它拷贝在其他计算机上面。就和微软防止“盗版”的方式一样，这些软件无法在其他机器上运行。防止盗版的方法包括需要插入加密狗（软件保护器），或者一个产品激活程序。加密狗是一个包含软件运行需要的电子序列号的硬件密匙，而产品激活则需要用户确认许可，一般都是输入产品密匙或者序列号来激活并使用软件。
软件许可的成本取决于软件供应商的定价策略、开发许可的数量、数据点的数量、附加部件、运行许可的数量、年度维护费用以及其他一些因素。这些费用在一开始的时候并不会在价格中体现出来。说，软件的初始报价实际上是一个缩水的费用，如果想使用任何服务，都需要加钱。
需要的软件成本
典型的PLC应用一般需要购买：PLC编程软件、HMI开发软件、SQL/数据库许可、数据I/O服务器、附加工具和部件以及HMI运行许可。当然，这其中的每一项都有独立的软件许可。软件开发商需要将其技术、经验和创造力都融入到产品之中，才能开发出用户需要的程序。
运行许可费用是软件厂商的一项主要的收入来源。运行许可是软件厂商控制分销的重要方法，并为之创造了又一个利润源泉。基本上，软件厂商对每创造一项应用都会收取费用，并且会限制你创建应用的类别，再根据你的使用情况收费。
还有一些供应商提供一种开源软件解决方案。让用户和机器制造商谈论如何通过购买替代软件来避免这些成本，是非常困难的。很多情况下，他们只是同PLC供应商建立了一些关系，并且实现了PLC硬件的标准化。
举例来说，一家主要的自动化供应商提供一款基于OPC的软件解决方案，可以连接HMI软件包和PLC。如果用户使用这款HMI开发工具建立了一个接口应用，软件就会提供驱动以及其他便于PLC通讯的连接部件。用户就需要为每一台他们希望运行软件的机器购买副本，并且为每一个副本缴纳每年的软件维护费用。
供应商提供的软件都是专利型的，需要许可，并且用户不能修改，这些软件大多数都是使用微软的VisualStudio编写的。任何供应商能做的事情，机器制造商或者终用户也可以做。关于HMI/SCADA、数据通讯、SQL以及其他很多软件包来说，并没有什么秘密的、专利性的或者困难的事情存在。在开源市场上的非PLC供应商那里，可以买到很多这一类的软件包。有经验的微软VisualStudio编程人员可以完成任何相关的工作。
如果PLC与HMI终端连接，那么终用户就可能必须要为每一个终端购买运行许可，费用是每个1100美元。
机器制造商需要从PLC供应商那里购买的，就只有PLC和I/O硬件，也许还有程序包（现在已经有了IEC61131程序包）。其他所有的东西都可以分开采购。很多情况下，这些程序包并不包括昂贵的软件和运行许可。例如，PLC驱动软件包括一系列的PLC程序库，编程人员可以通过这个程序库使用微软VisualStudio来创建客户自己的应用。这样的软件可以连接PLC内存、数据库、I/O和通讯，让程序员能够获取需要的PLC信息，在计算机上进行处理，再将其发给PLC进行控制。一些这样的软件并没有运行许可费用，系统集成商或者机器制造商可以在不需要任何附加成本的情况下开发应用。
因为有替代方案存在，不需要向PLC供应商支付许可费用。