西门子6ES214-1AD23-0XB8大量现货
一、数控机床组成结构及工作过程
本例数控机床由输入、输出装置、数控装置、可编程控制器、伺服系统、检测反馈装置和机床主机等组成，如图1所示。
输入装置可将不同加工信息传递于计算机。在数控机床产生的初期，输入装置为穿孔纸带，现已趋于淘汰；目前，使用键盘、磁盘等，大大方便了信息输入工作。输出指输出内部工作参数(含机床正常、理想工作状态下的原始参数，故障诊断参数等)，一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后，再将输出与原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。数控装置是数控机床的核心与主导，完成所有加工数据的处理、计算工作，终实现数控机床各功能的指挥工作。它包含微计算机的电路，各种接口电路、CRT显示器等硬件及相应的软件。可编程控制器对主轴单元实现控制，将程序中的转速指令进行处理而控制主轴转速；管理刀库，进行自动刀具交换、选刀方式、刀具累计使用次数、刀具剩余寿命及刀具刃磨次数等管理；控制主轴正反转和停止、准停、切削液开关、卡盘夹紧松开、机械手取送刀等动作；还对机床外部开关(行程开关、压力开关、温控开关等)进行控制；对输出信号(刀库、机械手、回转工作台等)进行控制。检测反馈装置由检测元件和相应的电路组成，主要是检测速度和位移，并将信息反馈于数控装置，实现闭环控制以保证数控机床加工精度。
数控加工的准备过程较复杂，内容多，含对零件的结构认识、工艺分析、工艺方案的制订、加工程序编制、选用工装及使用方法等。机床的调整主要包括刀具命名、调入刀库、工件安装、对刀、测量刀位、机床各部位状态等多项工作内容。程序调试主要是对程序本身的逻辑问题及其设计合理性进行检查和调整。试切加工则是对零件加工设计方案进行动态下的考察，而整个过程均需在前一步实现后的结果评价后再作后一步工作。试切成功后方可对零件进行正式加工，并对加工后的零件进行结果检测。前三步工作均为待机时间，为提高工作效率，希望待机时间越短越好，越有利于机床合理使用。该项指标直接影响对机床利用率的评价(即机床实动率)。
二、可编程控制器实现控制的方式
用这种不断地重复运行程序实现控制称扫描方式。是用计算机进行实时控制的一种方式。计算机用于控制还有中断方式。在中断方式下，需处理的控制先申请中断，被响应后正运行的程序停止运行，转而去处理中断工作（运行有关中断服务程序）。待处理完中断，又返回运行原来程序。哪个控制需要处理，哪个就去申请中断。哪个不需处理，将不被理睬。显然，中断方式与扫描方式是不同的。
在中断方式下，计算机能得到充分利用，紧急的任务也能得到及时处理。如果来了几个都要处理的任务该怎么办呢？优先级高的还好办，低的呢？可能会出现照顾不到之处。中断方式不大适合于工作现场的日常使用。
PLC在用扫描方式为主的情况下，也不排斥中断方式。即，大量控制都用扫描方式，个别急需的处理，允许中断这个扫描运行的程序，转而去处理它。这样，可做到所有的控制都能照顾到，个别应急的也能进行处理。
PLC的实际工作过程比这里讲的还要复杂一些，分析其基本原理，也还有一些理论问题。有关人员如果能把上面介绍的入出变换、物理实现——信息处理、I/O电路——空间、时间关系——扫描方式并辅以中断方式，作为一种思路加以研究，弄清了它，也就好理解PLC是怎样去实现控制的，也就好把握住PLC基本原理的要点了。
三、机床数控系统需要解决的几个问题
机床是由机械和电气两部分组成，在设计总体方案时应从机电两方面来考虑机床各种功能的实施方案，数控机床的机械要求和数控系统的功能都很复杂，更应机电沟通，扬长避短。机床控制系统选件、装配、程序编制及操作都应该比较合理，精度和稳定性都必须满足使用要求。为便于调试和检修，各项操作均设手动功能，如手动各轴快慢移动、主轴高低速旋转、切削液及润滑开关等。PLC按照逻辑条件进行顺序动作或按照时序动作，还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行联锁保护动作的控制，PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制的主要产品，在机床的电气控制中应用也比较普遍。
在实际控制中如何既能提高定位速度，又能保证定位精度是一项需要认真考虑并切实加以解决的问题。精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。当现场条件发生变化时，系统的某些控制参数必须能作相应的修改，为满足生产的连续性，要求对控制系统可变参数的修改应在线进行。使用编程器可以方便快速地改变原设定参数，但编程器一般不能交现场操作人员使用；应考虑开发其他简便有效的方法实现PLC的可变控制参数的在线修改。为了防止电压过高损坏PLC，电源输入端加上压敏电阻。为了防止过热，PLC不许安装在变压器等发热元件的正上方，变频器与PLC、伺服驱动器等保持一定距离。在元件间留有适当的空隙，以便散热，并且在配电箱上安装风扇降温。为保证控制系统的安全与稳定运行，还应解决控制系统的安全保护问题，如系统的行程保护、故障元件的自动检测等。
四、结束语
我国是一个机床生产和应用大国，但数控技术的应用水平还不高，严重制约着我国制造业水平的提高。国际上的相关开发计划对我国的数控技术的发展提出了严峻的挑战，也带来了机遇。只有选择合适的PLC才能使定位达到预期的效果。
由于采用了PLC控制，使电气部分的抗干扰能力增加，提高了机床的运行可靠性，增加了设备的柔性，提高了设备的使用效率
PLC（ProgrammableController,可编程控制器）是专门为工业自动控制而设计的一种控制装置，在工业自动化领域中得到了广泛的运用，其特点是抗干扰能力强、可靠性高、体积小、设计、使用和维护方便等.随着计算机技术、网络技术、通信技术的发展，自动化控制也逐步向智能化、网络化、远程化方向发展.为了适应市场的需要，PLC厂商都相继推出了具有网络通信能力的PLC及其相关产品。
SIEMENSs7—200系列PLC在各个行业中的运用均很普遍，而消防火灾报警及其处理系统对于保障发生火灾时人员生命和财产的安全具有十分重要的意义。目前国内利用PLC来实现消防报警及处理系统的控制还不十分广泛。本文结合实际，重点讨论了使用PLC来实现消防报警及处理系统的设计与应用。
2 消防报警及处理系统的硬件构成
系统的结构图如下所示：
图1消防报警及处理系统结构图
主要组成部件有：
1上水箱。2下水箱。3上水箱水位传感器。4下水箱水位传感器。5上水箱供水泵A。6上水箱供水泵B。7下水箱供水阀。8声光报警器。9排烟风机。10烟感和温感传感器。11 喷淋泵。12 喷淋头。
本实例选用西门子公司的SIEMENSs7—200系列PLC，此系列的PLC具有结构紧凑、模块化、可扩展性强、指令集丰富等特点。所选用的CPU型号为CPU 224可扩展7个模块，大达94DI/74DO,16AI/16AO（模拟量输入/模拟量输出）并且提供14个数字量输入和10个数字量输出。输入/输出接口电路均采用了光耦合电路，对外界接口具有很强的适应性。由于使用了电动调节阀，还扩展了一个EM232模拟量输出模块。该模块具有2路模拟量输出，电流输出量程为0～20mA，电流全量程分辨率为11位，25°C时的精度为±0.25%，稳定时间为2ms。可满足比较复杂的控制系统的要求。
3 系统所要实现的功能描述如下：
当系统上电后，烟感报警器或者温感报警器发出信号后，系统进入运行状态。
（1）plc控制打开喷淋泵，并计时10s。如果10s计时结束后，喷淋管道内没有水流产生（水流传感器的水流信号）。关闭喷淋泵，并打开喷淋泵的工作故障灯，等待工作人员检修。
（2）plc控制打开排烟风机，当高温传感器发出高温信号时，说明此时火灾建筑物内不可能存在人员幸存，如果保持排风机开启只能增加火力，需要关闭排烟风机。
（3）当上水箱处于低水位时说明需要进行补水，开启喷淋泵。喷淋泵的开启规则为：A，B泵交替开启。当上水箱达到高水位时关闭喷淋泵。其间打开A，B任何泵时都进行10s的计时，如果计时时间到，补水管仍没有水流产生（水流传感器的水流信号）时，说明水泵故障，此时打开A泵（或B泵）故障指示灯，并切换到B泵（A泵），进行计时，如果10s后无水流感应，打开本水泵的故障指示灯,切换到一个泵,如此循环。
（4）当下水箱水位为低时开启下水箱补水阀，计时10s。如果计时时间到，且下水箱补水水流指示无信号时开启下水箱补水阀故障指示。当下水箱水位为高时停止补水。
以上四步为并行。当上水箱和下水箱的水位均为满时按下复位按钮，系统回到初始状态。
4 系统的SFC图如下图所示：
图2 消防报警及处理系统的SFC图
PLC输入/输出对应的控制量如下表所示：
表1 PLC输入/输出配置表
5 PLC程序设计
程序采用梯形图的形式，它沿用了继电器的触点和线圈等符号，图形表示易于理解。部分梯形图程序如下：（由于篇幅限制，完整程序无法给出，需要者可向作者索取）
程序所涉及的I/O 和内部变量如下表所示：
表2 PLC的I/O和内部变量表
控制过程如下：
I0.6开→Q0.6，Q0.7,Q1.0亮（10秒后）→Q1.0灭→Q1.1亮→Q0.6，Q0.7亮若I0.4开→Q0.6亮→Q0.7亮→Q1.1亮。若I0.6,I0.1开→Q0.6亮→Q0.7亮→Q0.0亮（10秒后）→Q0.0灭→Q0.1亮→Q0.2亮（10秒后）→Q0.1灭→Q0.2灭→Q0.1亮→Q0.3亮（10秒后）→Q0.1灭→Q0.3灭（如此循环）。若I0.6,I0.3亮→Q0.6亮→Q0.7亮→Q0.4亮（10秒后）→Q0.6亮→Q0.7灭→Q0.5亮→Q0.4灭。若I0.6开→Q0.6亮→Q0.7亮→Q1.0亮，若I0.7开→Q0.7灭。
因为消防报警及处理系统关系着公司人员生命和财产的安全，该PLC控制系统采取了一系列的硬件和软件抗干扰措施。如：电源的抗干扰设计采用使用隔离变压器对于抑制电网中的干扰信号具有较好的效果。软件抗干扰方面采用数字滤波和软件容错技术等经济有效的方法，提高了本系统的可靠性。
6 结束语
本文作者创新点在于将PLC应用到消防报警及处理的控制系统中。本系统在某区级市政公司进行了应用，取得了良好的实际效果，产生经济效益约80余万元，且安全性能良好。实践证明，以PLC为核心构造消防报警及处理控制系统，是一种简单有效、成本低廉的解决方案，具有较高的可靠性、灵活性和经济适用性。
改革开放以来我国城市集中供热事业迅速发展，促进了城市经济与社会发展，改善了北方地区人民的生活条件。部分城市集中供热管网也存在技术落后、浪费热能、安全事故时有发生等等问题，城市集中供热自动化监控成为城市集中供热的发展趋势。
本文以北京某区供热厂供热系统为例，该供热厂有5台10吨燃煤锅炉供热和1台5吨燃气锅炉，二次系统有9个换热站。
系统控制要求
一次系统监控要求
5台燃煤锅炉供热和1台燃气锅炉的运行设置手动运行和自动运行。
锅炉的各运行参数由PLC实时采集，并且在调度室IPC的机上显示。监控画面要求动态模拟锅炉运行过程。
锅炉自动运行时，必须保证炉膛负压在安全的范围内。炉膛负压可以通过调节鼓风机或者引风机频率来保证。
锅炉自动运行时，必须保证炉内的煤得到充分燃烧，提高锅炉热效率。炉膛内含氧量可以通过调节鼓风机频率来保证。
当室外温度降低，当前运行的锅炉满负荷运行也不能满足用户需求时，自动增加一台锅炉投入运行。
循环泵根据出回水温差来调节频率，补水泵变频运行来保证锅炉的回水压力。
二次系统监控要求
通过PLC实时采集换热站各运行参数，如：换热器的出水回水温度和压力、回水电动调节阀开度、水泵和电动调节阀运行状态等。
循环泵和补水泵运行频率根据相关温度压力的变化由PLC实现自动调节。
电动调节阀的开度由PLC根据用户的回水温度来自动调节，以达到用户室内温度不低于16℃的要求。
所有换热站的相关运行数据都要在调度室的IPC的监控画面上显示。
由于燃煤锅炉自动运行的控制较为复杂单台锅炉输入/输出量不多，换热站比较多距离调度室较远；控制器选择TrustPLCCTS7-200系列PLC，性价比很高。TrustPLC CTS7-200PLC包含丰富的指令，PID算法指令方便使用；自由口通讯模式可轻易的实现PLC与第三方设备的通讯。
系统描述
该系统控制系统选用TrustPLC CTS7-200系列PLC，上位监控软件选用力控的组态软件PCAuto 3.62。一次系统控制器与上位机由RS485总线的PPI协议实现通讯。二次系统1＃和2＃换热站离调度室比较近，故 TrustPLCCTS7-200PLC与上位机直接使用PPI电缆进行通讯，其他的换热站离调度室约500到3000米，距离较远，上位机采用GPRS通讯方式与PLC进行通讯。
系统网络图如下：
图1 一次系统监控
图2 二次系统监控
系统特点
城市集中供热实行自动化管理后,改变了以前供热出现意外故障中短而无法极时修复，提高了工作效率，实现了对各支点管道的实时管理。
为供热调度部门提供了实时、可靠的数据；及时、合理的优化热网的运行，从而使得供热系统始终在佳工况下工作。
无线通讯GPRG网络的应用实现了热网的集中管理，减少了人力，节约成本。
锅炉的自动控制与传统的控制方式相比不仅节省了能源，还达到减少对环境污染的目的。1引 言
可编程控制器（PLC）是集计算机技术、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。其性能优越，已被广泛地应用于工业控制的各个领域。在电力工业中，应用可编程控制器的场合比比皆是。例如电厂输煤系统、锅炉燃烧系统、汽轮机和锅炉的起动及停车系统、废水处理系统、发电机和变压器监控系统、整个电力网的联网通讯、调度及控制、利用可编程控制器进行软动控制等等。作为电力职业技术学院，在教学中让学生掌握现代自动化控制先进的技术以适应电力系统以及社会各企业对高技能人才的需要是非常必要的。
武汉电力职业技术学院电力工程系供用电技术教研室本着“以服务为宗旨，以就业为导向，以能力为本位”的职业教育办学理念，与湖北华茂机电技术工程公司联合开发、研制的PLC工业控制实训系统（如图1所示），注重实用性，兼顾超前性、通用性，努力营造工业现场环境，创造工业现场气氛，所组成的工控系统与生产现场所使用的设备完全一样，在国内尚属首例。
已经引起相关部门的关注。该装置已被欧姆龙自动化（中国）统辖集团作为CP1H应用范例登载在中国电工技术学会“培训部”的宣传图册上。
2 系统简介
该实训系统大的特点就是对学员的训练可做到由浅入深，由易到难，设计巧妙的控制对象，在学生实验（训）中起到了非常好的效果。实训系统采用日本欧姆龙公司目前新、具优势的PLC——CP1H-40CDR-A作为控制中心主体，配有触摸屏、变频器、温度控制器等具备通讯功能的控制设备以及工业现场常用的传感器、旋转编码器、接近开关等等，系统的下层还配有一台三相异步电动机、一台直流电机及一个加热器等控制对象。实训项目从基本的PLC编程、变频器、温控器及触摸屏单独的实际训练（包括控制对象）开始，逐步深入通过RS232口和485口进行各设备间的相互通信，形成闭环控制系统。可编程控制器主机可准确地处理来自传感器、计时器、温度调节器、开关等控制部件的信息，有效控制机器与设备的运转。以可编程控制器为中心，配合触摸式画面的可编程终端便于对生产对象的控制与参数的变更，作为操作者与机器设备人机交互的界面，在提高生产效率方面可发挥重要的作用。
在工业控制领域，各种生产设备、控制器以及智能仪器仪表等往往分散在工厂、车间的不同地方，如何将这些控制设备连接起来，完成对现场信息的实时采集、通信以及对设备的实时控制、监视和远程维护；如何把厂房处于不同地理位置上的PLC与PLC、PLC与计算机或PLC与智能装置间通过传输介质连接起来，实现通讯，以构成功能更强、性能更好的控制系统等等，这些都是工厂自动化网络解决的问题。
根据工业现场的实际情况，该实训系统还具备强大的网络通讯配置供学生实训用：上层采用以太网（Ethernet）来实现高层数据传送，以太网模块使得PLC可以作为工厂局域网的一个节点，在网络上的任何一台计算机都可以实现对它的控制。通过以太网通讯模块与上位机通讯，实现上位机的监控等操作，通过现场总线模块DRM21实现PLC与PLC间的数据共享。SCU串行通信模块实现与第三方设备如DCS、锅炉等通讯，创造一个远程监控环境；中间控制层网络（Controllerbbbb），是OMRON推出的FA（工厂自动化）领域用于在PLC间、计算机和PLC间进行大容量数据交换的网络，而计算机也可作为一个节点对PLC进行监控，编程运行组态软件；后通过设备层网络（DeviceNet）实现对底层控制设备的远程控制。
学生们通过PLC工业控制实训系统的训练，加强了综合实践能力的培养，对于提高学生动手能力，提供了有利的条件。对增强学生岗位适应性，缩短上岗前的培训时间（“零距离”技能型人才），使学生真正成为对企业有用的高技能型人才具有独特的作用。
3 控制实例
电力生产设备大多是由电动机作为原动机进行拖动的，通过对电动机的状态进行控制从而达到对生产设备进行启动、停止的控制，改变生产设备的工作速度、运动方向等等。“PLC工业控制实训系统”具备了这些方面的功能。该系统通过变频调速器可对电动机进行速度调节，达到对生产设备的运动速度的调节；也可通过变频调速器配合接近开关，将电动机的运行信息输入到可编程控制器，可编程控制器根据这些信息对电动机的状态进行控制（启动、停止、调速、正反转等），形成一个真实的工业闭环控制系统。通过触摸屏可以对电动机的状态进行控制和监视，还可以对变频调速器、PLC中的计数器和定时器的参数进行在线修改。下面对这个闭环控制系统作一简单介绍。
（1）控制要求
①当按下启动按钮SB1时，电动机以5Hz频率对应的速度正向启动；
②当转过200圈时，电动机以30Hz频率对应的速度加速运转；
③运转200圈，电动机还是以30Hz频率对应的速度由正转变为反转；
④反转100圈，电动机停转（也可以通过手动停止按钮SB2控制电动机停转）。
（2）控制系统的组成
该控制系统由PLC、变频调速器、三相异步电动机、接近开关、触摸屏等组成。其框图如图2所示。
图2 控制系统框图
该控制系统的接线如图3所示。
系统中，PLC与变频器之间通过RS485通信口采用Modbus—RTU简易主站功能进行串行通信；PLC与触摸屏之间通过RS232通信口进行通信。
图3 电动机控制系统接线图
4 程序的实现
要对变频器本体的参数进行设定：选择RS485通信口进行通信；波特率选9600bps等等。对PLC进行设定：设定通信波特率9600bps、8位二进制/偶数校验/停止位1（8.1.E.9600）、串行网关等等，如图4所示。
图4 PLC设定
实现该控制的部分梯形图程序如图5所示。
图5 梯形图程序
程序说明：通过安装在CP1H上的串行端口1向地址为1的变频器发送指令，以改变变频调速器的参数，达到对电动机状态的控制。
当按下和输入端0.00相连接的启动按钮SB1时，变频器开始驱动所带的电动机以5Hz频率对应的速度开始低速正向启动；电动机每转一圈，检测元件接近开关会产生一个脉冲，这时在PLC的0.03输入端（与接近开关相连）就会有一个信号输入，计数器CNT0000的当前值会自动减1，当电动机转过200圈时，通过程序的执行，变频调速器的频率参数由5Hz改写为30Hz，电动机将以30Hz频率对应的速度加速运转；当电动机提速运行转过200圈时，执行程序将变频调速器的参数由正转改写为反转（频率参数仍然保持为30Hz），这时电动机就会由正转运行变为反转运行；当反转运行100圈时，电动机会自动停转。
还可以由触摸屏对参数进行修改和适时干预程序的执行。