6ES7214-1BD23-0XB8质量保障
采用可编程控制器对循环除盐水系统进行控制，保证了循环除盐水系统的可靠、安全、稳定的运行，对于聚酯化纤的连续稳定生产起着重大作用，故值得推广。
1、引言
近年来，随着我国化纤工业的飞速发展与进步，连续线聚酯生产也步入了一个全新的阶段。这就要求聚酯生产的工艺方法不断的完善及设备运行的可靠性不断**。冷却水循环系统在整个聚酯切粒的生产过程中必不可少的系统设备，它们对切粒生产过程中的冷却水的温度、压力按工艺所规定的要求进行恒定并可调节;使切处于佳状态下运行，并要求给中控室dcs系统进行通讯。
以前传统的循环除盐水控制系统是采用继电器控制电路，并利用pid调节仪表来控制压力及水温，随着工艺要求的不断**传统的控制系统已远远不能满足。根据 新的工艺要求，我们充分利用可编程控制器(PLC)的逻辑控制性、简便性和可靠性，将其作为主要的控制元件，设计制造出一套使用pid控制器，可控制冷却水的温度及压力，并与中控室进行profribus-dp通讯。
2、循环除盐水系统简介
循环除盐水电控系统对聚合造粒所需冷却水温度、压力、液位、过滤器报警信号等进行采集，由可编程控制器对数据进行处理运算后，运用pid控制器，再控制调 节阀、电磁阀、水泵、带式过滤器等器件来实现冷却恒温等控制功能;循环除盐水电控系统可与中控室dcs系统由profribus协议通讯。图1是循环除盐 水系统原理图。水箱中除盐水由浮球阀根据液位进行自动补液。由温度度传感器t检测管道中水温，运用pid控制气动调节阀v4调节冷冻水的**使除盐水温度 始终保持在设定温度。带式过滤器上有液位传感器h1，用来判断过滤器是否被堵，当过滤器被堵后，要启动过滤器电机拖动滤布走动，到设定的时间后停止。水箱 里有低液位传感器，用于与水泵联锁。为了使除盐水到达切粒系统水压在设定值，由压力传感器p2检测管道水压，运用pid控制气动调节阀v3。由于板式换热 器容易被堵，要经常清理，系统要求对板式换热器进行在线切换，当板式换热器1工作时，电磁阀v1工作，电磁阀v2关闭，当压力传感器p1值大于p2值在某 设定值后，表明板书式换热器1已被堵，这时电磁阀v2工作，v1关闭，切换到板式换热器2工作。整个项目对除盐水循环系统可靠性的要求非常高，要求系统每 年连续运行时间不低于8000小时，由于整个系统工艺对水温的高低也有严格的要求，也要求水温的调节精度比较高，系统的自动化程度也比较高，现场无人维护，所有数据与此中控室进行交换，使得中控室(dcs)能对设备做到全程监控。
3、控制系统硬件组成
根据整个工艺条件要求，在充分比较国内外各品牌小型plc的各种功能参数及性价比的基础上，我们控制系统选用西门子的s7-200系列可编程控制器(plc)为主要控制元件。装置采用cpu226(ac/dc/继电器)，其输出可分组直接接ac220v的电磁阀、dc24v气动阀及三相固体继电器控 制泵电机。由于需要采集温度压力和控制调节阀，选用了em231和em232模拟量模块，和dcs通讯采用em277 profibus-dp 模块。cpu226具有极高的可靠性，操作便捷，并且运行速度快，拥有很强的内部集成特殊功能;具有pid控制器，在程序中多可用8条pid指令，这些指令只要不用相同回路号，各pid运算之间就不会互相干涉，这有利于控制多个调节阀进行多点温度控制。而cpu226有2个rs485通讯/编程口， 其具有ppi通讯协议、mpi通讯协议和自由方式通讯能力;这两个通讯口一个用于与显示器通讯，另一个用于电脑进行调试。em277 profibus-dp 模块用于接收来自dcs指令及温度设定，并上传报警信号。运用step7-micro/win v4.0(sp6)软件，可以在bbbbbbs系列的操作系统下进行编写plc控制程序，step7-micro/win v4.0(sp6)还可在线调试并监视用户程序。
选择td400c中文文本显示器作为装置的终端显示器，用选择项确认方法td400c可显示多80条信息，拥有可编程的15个功能键，并提供密码保护功 能，参数在显示器中显示并可用输入键进行修改，本装置中用来进行温度和pid参数设定及工艺参数和报警信息显示;td400c连接很简单，只需用他提供的 连接电缆接到cpu226的ppi接口上即可，不需要单独的电源。
系统硬件配制如图2所示：
4、plc软件设计
由于系统需做大量的数据运算处理，编程过程中只运用stl语句表进行编程，程序在编程中采用模块化结构，使各路pid互不干扰，亦便于修改和扩充。
4.1 plc的i/o口分配
循环除盐水电控系统的输入和输出信号及i/o口分配如附表所示。
4.2 程序功能
控制系统的程序结构为：
main 主程序
sbr0 模拟量数据初始化子程序
sbr1 除盐水温控pid1初始化子程序
sbr2 除盐水压力pid2初始化子程序
sbr3 td400c 子程序1(报警信息)
sbr4 td400c 子程序2(参数设定)
sbr5 水泵控制子程序
sbr6 带式过滤器控制子程序
sbr7 板换切换子程序
int0 pid1中断处理程序
int1 pid2中断处理程序
在主程序中，扫描调用各pid初始化子程序，并进行通讯、显示使能初始化，由td400c的组态处理嵌入在消息中的温度设定值、压力设定值、pid参 数值等变量并送其到既定的寄存器中;对温度进行采集、处理，报警处理;主程序后面部分根据对液位、压力值的判断调用对应的处理子程序。
程序中采用了plc内嵌的pid控制器，之前对温度和压力采集值和设定值进行转换、标准化。经转换的pid输出再控制调节阀，保证温度和压力偏差(e)即 给定值和过程变量的差为零，使温度和压力达到稳定状态。
文本显示器td400c的自定义和配置也在step7-micro/win v4.0(sp6)编程软件中进行，无需其他的参数赋值软件。根据软件的向导配置完成后在程序中生成隐藏子程序、符号表和数据块，在子程序中根据配置生成的符号表进行功能分配和参数设置。
4.3 与dcs系统采用profibus-dp通讯
在dcs系统上位机中安装好em277模块的gsd文件，组态好主站的通讯地址及通讯接口数据区.软件组态的em277 profibus站地址要与实际em277上的拨码开关设定的地址相一致，通讯接口区大小为32字节输入和32字节输出，在主站设定v区的偏移值为 2000。设置完成后通讯接口的数据对应关系如图3。
在从站s7-200侧不用编写任何通讯程序，只需提供通讯数据内容的定义。
5、结束语
循环除盐水电控系统是根据聚合物切粒对除盐水的工艺要求，通过对国内外各种小型plc的对比、分析，采用了以西门子s7-200 plc为控制核心，用pid控制器、调节阀实现恒温恒压控制，整个系统组成简单，程序编制容易，控制功能完善，具有联控、联锁保护、通讯等功能，适应性很大，并且采用人机界面操作和显示，操作简单方便，具有故障自诊断功能，维修排故直观快捷。
采用可编程控制器对循环除盐水系统进行控制，保证了循环除盐水系统的可靠、安全、稳定的运行，对于聚酯化纤的连续稳定生产起着重大作用，故值得推广。
文对一种基于OMRON高端PLC的磨削数控系统进行了介绍，这种数控系统 装备的位置控制单元可以实现两轴联动，并可根据实际需要，任意扩展控制轴数;触摸屏人机界面可以根据操作需要灵活设计;还可通过DeviceNet、 Controller bbbb和TCP / IP协议单元进行多层次的网络互连。这种数控系统目前已在3MZ2120磨床数控技术改造中获得成功应用。
引言
近年来，PLC技术发展迅猛，新产品层出不穷。PLC以其可靠性高、逻辑控制功能强、体积小、适应性强和与计算机接口方便等优势在工业测控领域广泛运用，已大量替代由中间继电器和时间继电器等组成的传统电器控制系统。高端PLC不仅擅长开关量检测和逻辑控制，能够处理模拟信号、进行位置控制和回路控制，还可以连接各种触摸屏人机界面并具有强大的网络功能。高端PLC配备适当的位置控制单元和触摸屏人机界面，并根据计算机集成制造系统(CIMS) 或柔性制造系统( FMS) 的具体要求，配置相应的网络模块或网络单元，即可实现网络互连，构成开放的数控系统。
本文对一种基于OMRON高端PLC的磨削数控系统进行了介绍，这种数控系统 装备的位置控制单元可以实现两轴联动，并可根据实际需要，任意扩展控制轴数;触摸屏人机界面可以根据操作需要灵活设计;还可通过DeviceNet、 Controller bbbb和TCP / IP协议单元进行多层次的网络互连。这种数控系统目前已在3MZ2120磨床数控技术改造中获得成功应用。
1、数控系统的开放特征与典型模式
开放式数控系统一般基于PC平台，具有模块化、标准化、平台无关性、可二次开发和适应联网工作等特征。基于PC平台的开放式数控系统目前有3种典型模式。 种为衍生型(专用NC + PC) ，在传统CNC中插入专门开发的接口板，使传统的专用CNC带有PC的特点。此种模式是由于数控系统制造商不能在短期内放弃传统的专用CNC技术而产生的 折中方案，尚未实现NC内核的开放，只具有初级开放性;第二种为嵌入型( PC +NC控制卡) ，将基于DSP的高速运动控制卡(NC控制卡)插在PC的标准扩展槽中，由PC机执行各种非实时任务，NC控制卡处理实时任务。是目前基于PC平台的开放 式数控系统的主流;第三种为全软件数控系统，PC机不仅能够完成管理等非实时任务，也可以在实时操作系统的支持下，执行实时插补、伺服控制、机床电器控制等实时性任务。这种模式的数控系统实现了NC内核的开放和用户操作界面的开放，可以直接或通过网络运行各种应用软件，是真正意义上的开放式数控系统。与 PC平台开放式数控系统相比，基于高端PLC的数控系统的开放性主要体现在网络层面和系统扩充层面。高端PLC采用类似于PC的总线结构和面向操作的梯形 图语言编程，模拟量处理单元、位置控制单元、回路控制单元、网络模块或网络单元等高端部件都有专用控制语句，具有系统构建灵活、扩充能力强、应用软件设计便捷等优点。编程语言标准化和部件可互换性的不断增强，现场总线技术和工业以太网络标准的普遍采用，都使基于高端PLC的数控系统变得更加开放，将成为面向CIMS或FMS的设备层的重要组成部分。
2、基于高端PLC的磨削数控系统
基于高端PLC的磨削数控系统组成结构如图1 所示。
2.1 开关信号监测与逻辑控制
当前系统输入输出单元是PLC的基本组成部分，在磨削数控系统中承担所有开关信号的监测和全部逻辑控制功能。监测信号主要有：机械手进出、机械手上下、料盘正反转、修整器起落等动作的位置信号，磨削设备和辅助装置上的各种工作状态信号和异常报警信号。系统输出单元控制磨削设备上所有电磁阀和机床电器系统 等，通过磨削设备上的液压系统，控制机械手、料盘、工件卡盘、砂轮轴、床身、修整器等基本部件和冷却、润滑、过滤等辅助装置按照磨床动作和磨削工艺要求工作，实现磨削加工过程的自动化。
2.2 工件与砂轮运转速度控制
保持工件与砂轮转动速度恒定，对**磨削加工质量十分有利。为此系统配备了2台带RS - 485串口变频器，分别驱动工件轴和砂轮轴。PLC采用联机随动控制保证两者之间速度的配合与稳定。操作人员依据磨削加工要求设定工件轴变频器速度参 数，PLC接收该参数后，参照砂轮直径(设定或记忆值) 和转动速度比例关系，计算并自动设定砂轮轴变频器的速度参数。在磨削加工过程中，PLC对砂轮在磨削及修整过程中的损耗给予速度自动补偿。PLC多可以 控制32台变频器，不同厂家的变频器可采用协议宏通信联接。PLC按照变频器地址( 0 - 31) 、指令代码和相关数据顺序向变频器传送命令，对变频器运行、停止、正转、反转等实施控制;PLC还可以监视变频器运行状态，当变频器发生过电流、过电压、 变频器过载、硬件异常、电机过载、过力矩检测、电源异常、通信超时等情况，可将异常参数传输给PLC，由PLC作出相应处理。
2.3 位置控制单元(PCU) 与位置控
制高端PLC配备单轴位置控制单元，与步进电机或交流伺服电机驱动器配套使用，可以完成开环或半闭环位置控制及速度控制，配备两轴联动位置控制单元可以进行实时插补控制，实现直线和圆弧曲面等加工控制。目前全球各主要PLC制造商都已推出与高端PLC配套的PCU，具备高速和高精度的位置控制功能。 OMRON公司的CJ1MCPU 自带PCU 的位置脉冲速度为1kBPS，PCU 的速度可达到500kBPS，松下PP2 或PP4 系列的位置控制速度高达1MBPS。采用高端PLC设计数控系统，需根据控制精度、运行速度和运行轨迹要求选择适合的位置控制单元( PCU) 。磨削数控系统控制精度要求较高(F1μm) ，一般选择数字交流伺服系统。OMRON高端PLC专用指令控制脉冲输出，可选择梯形、S形或三角形速度曲线运行，实现定程、点动、返回原点和原点搜 索等运动控制。程序设计可选择相对坐标系或坐标系，按照图2 所示的梯形图编程运行，可实现各种磨削加工所应遵循的运行曲线。
图2 位置控制编程示例
图3表示该数控系统准确实现铁路轴承内套挡边粗、精、光磨削加工和3MZ2120磨床快进、快退几个阶段的速度控制和位置控制的运动轨迹。
图3 磨削加工中的砂轮运动轨迹
2.4 触摸屏人机界面设计
基于高端PLC的磨削数控系统可选用触摸屏人机界面( Programmable Ter2minal，PT) ，采用组态工具软件和图形库(开关、灯、棒图等) 以及动画功能等，按照磨削工艺流程要求进行系统操作界面设计。下面以3MZ2120磨削数控系统操作界面为例介绍设计过程和效果。根据磨削数控操作和显示 的需要，该系统主界面下设8个子画面(图4) 。
图4 界面转移关系示意图
系统上电自动进入主界面，核对操作密码后弹出主菜单，在主界面上点击操作可转移相应的子界面。加工参数和修整参数设置界面提供设置数控磨削相关参数提示;手动操作和手动修整界面用于快前、快退、慢前、慢退、返回等手动位置控制和手动修整砂轮操作，为设备调试提供便利;自动报警界面利用触摸屏人机界面本身具 有的报警功能设计，对油雾润滑、液压系统、机床电器系统、料槽状态、冷却系统和伺服电机等实施监测和自动报警，当发生故障时触摸屏立刻弹出报警信息(报警 时间、故障代码及应对措施等) ;自动运行界面(图5) 采用棒图显示当前磨削余量值;采用动画方式实时显示加工状态和加工位置等。还设有“紧急停车”等应急按钮。PT有RS232 /422 /485 通讯口，能够兼容众多厂家的PLC。人机界面应用程序可脱机编制和调试，下载到PT上运行，PLC一般通过RS232接口与PT相连。许多PT还配备 并行接口，可直接与打印机连接，实时打印数据或进行屏幕拷贝。
图5 自动运行界面示意图
2.5 网络结构与联网功能
灵活的网络结构和强大的联网功能是高端PLC的重要特征。OMRON高端PLC配有标准RS232接口连接触摸屏人机界面、上位机或编程工作站。还可扩展 DeviceNet通信单元，使各种符合DeviceNet通信协议的产品都可以连入系统中，以构成基于DeviceNet开放式现场总线的数控系统;系统与车间管理层计算机及车间其它高端PLC 的连接可以采用Controllerbbbb方式，在PLC中扩展Controller bbbb 通信单元，车间管理层计算机装备Controller bbbb支持卡即可实现互连，由底层DeviceNet设备、基于高端PLC的数控系统或其它测控设备和车间管理层计算机构成3层递阶结构的网络测控系统。高端PLC一般都可配置符合TCP / IP协议标准的以太网单元，全面支持远程监控等应用。
3、结束语
广泛建立计算机集成制造系统(CIMS) ，全面**制造自动化水平是我国制造业发展的重要方向。基于高端PLC的数控系统具有系统构建灵活，应用软件设计便捷等优点。灵活的网络结构、强大的联网功能和系统扩充能力使这种数控系统具有一定的开放性，将成为CIMS设备层的重要组成部分。本文所述基于OMROM高端PLC的磨削数控系 统已成功应用于3MZ2120 磨床数控技术改造，使原来手工操作的磨削设备成为先进的数控磨削设备，并在铁路轴承内套挡边磨削加工中发挥了重要作用