西门子6ES7216-2BD23-0XB8技术数据
1系统组成
该PLC系统主要组成部分为：7个ET200M分布式IlO站作为外围设备，通过PROFIBUS-DP现场总线连接到带集成PROFIBUS-DP接口的CPU315-2DP模板上，再通过通讯模板和规约转换器与变电站综合自动化网(LonWorks)相连接。
图中7个ET200M分布式I／0站分布在7个间隔中，各间隔通过PROFIBUS-DP电缆相连接，再与带集成PROFIBUS-DP接口的CPU315-2DP模板相连，PLC系统总机设置在间隔，这样就构成PLC系统PROFIBUS-DP网。变电站监控机与PROFIBUS-DP网的通讯由带集成RS-422／485接口CP341通讯模板和规约转换器通过报文形式发送和接收信息。
2PLC组件简介
2．1电源
PLC选用SITOP电源，可输入120-230VAC和120-320VDC2种电压，可输出24V／10ADC电源。该站输入端电压是220VAC。
2．2CPU模板
SIMATICS7-300型PLC系列有6种CPU模板，型号不同的CPU性能和功能都有不同。本站选用CPU3J5-2DP模板。该模板具有大容量程序存储器，适于既包含集中式又包含分布式外围设备的复杂配置。模板前面板上有状态和出错LED指示灯、选择操作方式的钥匙开关、MPI接口、存储器插槽等。在正常运行状态只有"DC5V"和"RUN'LED指示灯亮绿灯。存储器插槽的作用是为了在掉电状态下保护程序一一可插接有多至5l2k字节的存储器卡。变电站选用64k字节FLASH EPROM存储卡。
2．3ET200M分布式I／O站
变电站PLC系统有7个ET200M分布式I／O站。每个ET200M分布式I／O站有2个SM321数字输入模板，1个SM322数字输出模板。SM321数字输入模板将过程送来的外部信号电平转换成S7-300内部信号电平。它的额定电压为24VDC，"1"信号电压为15-30V，"0"信号电压为-3-5V，"1"信号输入电流为7．5mA。
SM322数字输出模板将S7-300内部信号电平转换成过程所要求的外部信号电平，它的额定电压为24VDC，"1"信号时输出电压为24VDC，输出电流为0．5A。
3故障处理
韶钢松山站自2000年9月投运以来，PLC防误操作系统发生过几次不能在后台监控机远程控制GIS刀闸的故障。这其中包括硬件、软件、通讯、连接等方面造成的系统故障：
(1)由于该站的PLC防误操作系统输入电源采用的是220VAC，一旦交流电失压，就会导致ET200M分布式I／OPLC系统"死机"，交流电源恢复正常后也不能自动恢复正常状态。遇到这种情况将站用电源恢复正常，将CPU前面板的选择操作方式的钥匙开关由"RUN"转到"STOP"再转回"RUN"，也就是将其断电复归，便可使PLC系统恢复正常。
(2)该套PLC防误操作系统采用事件触发方式。要在后台机上正常操作GIS室的刀闸，就要使7个间隔的"远方／就地"控制把手打到"远方"位置。如果有1个间隔的控制把手位置不同，后台监控机的遥控命令将被控制单元屏蔽，无法实现遥控命令。在遥控之前应将各间隔"远方／就地"控制把手都打到"远方"位置，遥控命令才可以实现。
(3)该站的LonWorks网与PLC系统的通讯通过许继四方的CSN022A规约转换器以"一问一答"的报文形式发送和接收信息。在该站投运初期，LonWorks网所有报文信息都向PLC系统发送，导致PLC系统因处理不了这么多的信息量造成信息"塞车"而死机，使刀闸操作命令无法执行。后来将发送到PLC系统的报文经过过滤，即把和PLC系统操作无关的报文信息过滤后，才向PLC系统发送。经过这种"信息过滤"处理后，PLC系统执行命令的速度加快了，也未出现过因信息"塞车"而造成PLC系统死机的现象。
(4)PLC防误操作系统的7个间隔采用的是串接方式，若有1个间隔的PLC单元死机，则影响所有的PLC系统的操作。第1个间隔的PLC防误操作系统总机检测7个间隔的PLC系统分机是否正常，如果所有分机正常才可以进行刀闸的操作。如果其中有1套PLC系统分机死机则闭锁刀闸的操作。如果发现有分机死机的现象，也要对间隔的总进行断电复归，这样就可使PLC系统恢复正常。
(5)有时监控后台机会发生一些误报警的情况，后台机的监控画面显示的GIS刀闸的位置和实际位置不同。比如在没有进行过任何操作的情况下，某个刀闸在合位时，后台机却显示在分位。这些情况发生时并不是PLC系统本身引起的故障，而是PLC系统输入回路的电缆接头有松动现象，造成PLC系统检测到刀闸是在分位，于是通过通讯模板向后台机上传该刀闸在分位的信息。这种情况是比较容易发生的，处理方法也很简单，只要将松动的接线头拧紧就可以了。
1 引言
矿山行业，采矿区往往距离矿石加工或堆放地很远，通常利用胶带传输机将矿石从采矿区送往加工或堆放地。老式的胶带传输方式，采用继电控制，人工操作，操作人员劳动强度大，运行效率低，且易引起操作失误，造成设备损坏，甚至人员伤亡。远距离传输机胶带负荷较大，传输机使用的电动机功率也较大，特别是重载情况下起动
过程对电网冲击很大，电压跌落严重，对机械设备和胶带的寿命也有很大损害。由于胶带为弹性体，起停过程张力的变化将使胶带沿着纵向产生伸缩变化，并且沿着胶带传播，造成系统工作不稳定。
本文介绍的这种新型矿山胶带传送系统使用PLC控制器集中监控胶带各种工作状态，提高了系统运行效率，避免了操作失误引起的故障。由于系统采用了一种新型的起动装置—软起动控制器，有效地解决了起动冲击问题。
2运行工况
完整的传输系统由8条传送胶带组成，设计传输能力为每小时1000t，其中，1#、8#胶带为平胶带，长度在100m以内，负载较轻；2#和3#胶带长达1km以上，负载极重，2#胶带略有下放势能，3#胶带有大的下倾角度(30°)，有较大的下放势能；4#和6#胶带略有下坡，5#、7#胶带为平胶带，长度在100～600m之间。根据各胶带运行工况，配备一台285kW电机拖动2#胶带，两台185kW电机拖动3#胶带，其余各胶带均由90kW电机拖动。
3系统结构
根据系统运行工况，系统构成框图如图1所示。
物料流向如图中箭头所示，开车时应按照物料流向的反方向顺序起动各条胶带，停车应按照物料流向顺序停止各条胶带。按照错误的顺序操作，将造成压仓等严重事故，必须设置联锁：胶带运行过程中，有时会发生跑偏，纵撕，打滑等情况，必须予以保护，这些工作都由PLC来完成。3#胶带较长，相应载料量也较大，有大的下倾角度，必须有可靠的刹车装置，系统为此配备了一套KJZ型动力制动装置和一套电磁抱阐装置。还有，为保证在故障或停电情况下可靠停车，避免“飞车”等严重事故，系统配备了后备电池，提供后备制动电流，PLC控制电路配备了UPS作为后备控制电源。
4各部分主要功能
整个系统中，3#胶带机和2#胶带机工况为恶劣，控制部分也为复杂，其余各胶带机控制部分与之相似，工况相对要好，下面以3#胶带机控制部分为例详述系统各部分控制功能。
4.1 起动控制部分
因胶带机为柔性系统，具有明显的动力学特征和动态响应过程，起动及停车过程将产生胶带张力的变化，并沿着胶带传播，形成张力波，且3#胶带长度较大，负载较重，总体呈大惯性负载，不可控的起动和停车过程，将产生很大的加速度及冲击，直至造成机械设备损坏和胶带机寿命降低。而本系统使用的软起动装置可提供可控的起动加速过程。此装置使用单片机作为控制内核，程序中预置“S”型起动曲线，通过光编码器测速，电流互感器测电流，送入单片机，通过PID调节程序进行调节，实现电流、速度双闭环控制。控制胶带机按照“S”型曲线起动。如图2所示，胶带机起动过程实际上是一变加速过程，在胶带机起动时刻和起动完成时刻，胶带机的加速度都为0，而中间段，胶带机以预先设置的加速度不断加速，加速度可控制在0.08m/s2以下，可有效地抑制张力波及其有害传递。
4.2动力制动部分
由于3#胶带负载极重，有大的下倾角，为保证系统可靠停车和满足停车曲线，系统不仅配备一套慢动机械抱阐装置，还配备一套动力制动装置。该装置应用可控整流原理，向电机施加可控的直流电流来提供可控的制动力矩。由程序控制使胶带以反“S”曲线停止，从而消除胶带机的张力波影响。
4.3故障制动部分
系统发生故障时，触发可控硅全导通，提供大制动电流。
为了停电时保证系统可靠停车，备有后备电池，当系统发生突然停电时，皮带必须立即停车，此时直流制动电流由后备电池提供。蓄电池屏的主要参数为电压等级及安时数。由于能耗制动的直流电源电压采用48V直流电源，故蓄电池屏的电压也采用48V，容量选用100Ah，考虑故障制动时间为10～20s，放电电流控制在300A，则蓄电池的放电时间可持续：100Ah=300A×t，t=1/3h=20min。蓄电池的放电能力能够充分保证。
故障制动部分由蓄电池组及充电控制等部分组成，内含有镉镍蓄电池组、充电装置、浮充电装置、控制开关、转换开关、切换开关等元器件。考虑到系统工作的可靠性，两台电机配备一套故障制动装置。蓄电池配备直流浮充电装置，浮充电装置包含有充电及浮充电两种充电方式。在蓄电池发生一次停电制动后，应将蓄电池组充电至额定电压等级，此时方可使系统重新运行。正常情况下，装置处于浮充电状态，制动电流仅由动力制动装置提供。
4.4PLC控制部分
4.4.1PLC配置
系统选用OMPON公司生产的C200H系列PLC，其点数密度高，结构紧凑，具有SYSMACNET和SYSMAC bbbb功能，构建网络方便。
鉴于系统采样点数和输出点数众多，约有38个输入点和33个输出点，PLC配置一个CPU机架，一个电源模块，5个输入模块，3个输出模块，如图3所示。4.4.2PLC软件设计
PLC控制系统是3#站的控制核心，OMRONPLC使用运行于DOS环境下的梯形图编程软件SSS，完成梯形图编程和调试，并且可在现场方便的“在线”调试和修改。
1) 根据系统运行工况和相应系统结构，设计PLC程序完成以下功能。
正常开车停车：系统发出开车信号时，逆料流方向顺序起动
各条皮带，这样可保证不发生压仓情况。停车时，则顺料流方向逐步卸完每条皮带上的物料后停车，这样可保证在正常工作状态下，皮带不带料起动。皮带起动时，释放电磁抱阐机构，起动过程中，软起动器按设定的起动方式平滑起动，当电机进入亚同步范围内时，立即投入旁路接触器，此时由于皮带的下放运行，电机速度逐渐增加并超过同步转速，进入超同步发电状态，此时，电机产生回馈制动转矩，当回馈制动转矩与皮带下放势能转矩平衡后，系统进入平稳运行状态，交流电机向电网回馈能量。当系统收到停车命令后，根据胶带长度及速度，系统作适当延时，当皮带上的物料全部卸完后，系统进入电动运行状态，软起动器按停车曲线平缓停车。故障停车：当系统发生故障，如主机过流、过载、缺相故障或胶带机发生距偏、纵撕、打滑、超速、拉绳等紧急停车时，软起动器立即从系统中切除，在交流电磁过程结束后，投入能耗制动停车，当控制系统检测到电机速度小于30%的额定速度时，电磁抱阐制动投入，胶带停止运行。
运行方式：系统可以选择“本机”/“集控”/“现场”等各种控制方式。
起动/制动装置的投切，后备电池的管理都由PLC完成。
2) 依据应完成功能，设计的PLC程序包括以下各程序段。
现场采样段：该段程序采样现场各状态量，包括急停，电源上电，拉绳开关，超速接点，打滑接点，纵撕接点，闸机过载开关，控制方式，上下级胶带连锁等信号，并且使相应的状态位置位，驱动相应灯光指示。
控制命令采样段：系统具有3种控制方式，集控/柜控/现场。柜控方式下，采样控制柜上按钮命令。现场控制方式下，采样现场操作箱按钮命令。在集控方式下，采用上位计算机命令，该命令可以是接点形式，也可以通过串行通信接受上位计算机命令。
命令执行段：检查各状态位，如故障状态置位，则禁止起动，转入故障处理程序。接到起动信号后，如果连锁信号位未置位，则为错误的起动操作，也视为故障，转入故障处理程序。如果故障，PLC输出驱动闸电机松阐，驱动电铃10s警示，等待松到位后，灯光指示，并驱动软起动器起动，起动结束，运行灯指示，给下级胶带发出连锁信号，再响铃10s。正常停车时，收到停车信号时后，程序延时一段时间，当胶带上的物料卸完后，驱动软起动器停止，并投入软制动器(3#胶带)，当速度降到30%的额定转速时，驱动阐机抱阐。
故障处理段：当故障状态位置位时，PLC驱动相应的状态指示灯，并立即给软起动器发出停车指令，驱动阐电机抱阐，软制动器(3#胶带)施加大制动电流，并声光报警。程序设有故障存储区，可保存近10次故障状态，可供维修人员方便的检查和排除故障。当故障发生时，故障状态以堆栈操作的方式压入故障存储区，删去早一次故障状态。故障产生后，程序予以保持，此时，各项操作均失效，必须复位后，方可另行操作。除了外部故障以外，程序还设置了内部故障保护，如正常运行期间，下级胶带突然停止，也视为故障，执行故障处理程序。程序预先设定起动时间，实际起动时间超过设定值，也视为故障，执行故障处理程序。如电源突然中断，也视为故障，执行故障处理程序，并且投入后备电池制动。PLC程序流程图如图4所示。
5应用效果
本系统应用在国家重点水泥骨干企业—耀县水泥厂皮带廊改造项目中，该条传送线长达4km以上，负责全厂用料从矿山到联合储库的输送任务。
本系统应用以来，实践证明，效果理想，起动时压降由原先的130V减少到30V，极大的减轻了操作人员的劳动强度，避免了操作失误引起的故障，可靠性明显提高，运行效率明显提高，运行成本明显下降。
近些年来，随着我国的电力、电器行业的迅猛发展，对材料提出了新的技术要求，带动了铜加工行业的加工工艺的进步。我们参与完成了铜加工设备中名为“无氧铜杆连铸机组”的关键设备的电控系统的开发生产。所谓的无氧铜连铸，是先将铜在400KW的中频加热炉中融化，铜水表面始终覆盖着一层木炭粉，将铜水与氧气隔绝，而后在冷却水套中结晶成铜杆，通过牵引
实现连续铸造。这样工艺生产出的铜材导电性能好，线路损耗低，已经受到行业的认可。电控系统负责完成铜杆从上引连铸 、牵引、卷绕成盘的流水线的整个生产过程的控制。其中伺服电机带动减速机和及其他机械结构将铜杆向上牵引，实现连续铸造；再由变频器带动机械对铸造好的铜杆实现牵引、卷绕、完成盘状包装。由于这种冶炼设备都连续24小时不间断运行，一般日产20吨Φ8mm铜杆，产量大，产值高，对机组的可靠性要求也很高。设备一旦由于故障而停机，为了避免炉中的铜水冷却凝固后与炉子结为一体，必须要通电保温，光的电费损失就高达5000元人民币。由于停机造成大量的废铜也是一大笔损失。该种设备的工作环境却相当恶劣：现场环境温度极高，距离中频加热炉旁2米的环境温度还要达到50℃，会加速电器元件的老化；炭粉、灰尘等导电颗粒可能会影响触摸屏、PLC、伺服驱动器等电器元件的正常工作。这样的环境已经超越了一般电器产品的环境要求，但产品一旦发生故障又会带来损失和不良的反响，这样的设备对我们及选用的产品来说都是一种考验。为此，我们经过了广泛的市场调查，进行了实物试验，并进行了方案论证。我们终采用了抗干扰能力强、性价比较高的日本富士电机公司的触摸屏和可编程控制器来控制交流伺服系统和变频器，组成整个项目的电气控制系统。系统控制框图: 2# 上引连铸 机构单元 RS485 通讯模块 RS485 通讯模块 RS485 通讯模块 牵引与卷绕机构单元 1#上引连铸 机构单元 电控系统主要分两大组成部分：
1. 铜杆上引部分。
2. 铜杆牵引卷绕成盘部分。 以下对于各部分的控制要求与电气系统组成予以分别的说明。
一：铜杆上引部分： 上引系统硬件构成及控制框图： 1# 上引机构组成 2# 上引机构组成富士可编程控制器 SPB 交流伺服系统 富士触摸屏 UG20 富士可编程控制器 SPB 交流伺服系统 机械部分 富士触摸屏 UG20机械部分上引部分由如上控制框图所示的两套完全独立的机构组成，通过触摸屏设置上引的位置控制量、上引的速度，以及作为整个系统故障及运行数据、状态显示。通过可编程控制器完成速度与牵引距离的浮点数算法，通过PLS1这条脉冲输出指令完成上引的控制过程。上引节距的控制精度为mm,速度高可达到3m/min。由于SPB系列的PLC具有100kHz的输出频率，很轻松地控制伺服电机实现高速、高频的运行与停止，保证了上引的速度与精度。
二：铜杆牵引与卷绕部分：这部分负责将前面连续铸造出来的12根铜杆，通过12个变频器牵引，再通过的12个变频器来进行卷绕控制，实现成品的绕盘，终形成盘状包装。
1．铜杆牵引部分：铜杆牵引部分与前面的上引部分进行RS485的通讯，可以直接获得连铸的速度，以此作为基准速度，并接收与每一根铜杆相连的浮辊电位器的信号，以此获得由于机械打滑等原因引起的线速度误差。PLC将两部分数据运算后，修正变频器的速度，使牵引系统及时地将连铸出来的铜杆牵引到绕盘部分。由于SPB系列可编程控制器具有bbbb-DATA的数据传递功能，能够实现每一个处于RS485通讯网络中的可编程控制器之间的数据共享，可以大大减少工程技术人员编制通讯程序的时间，极大地提高了编程效率。2套独立的上引机构有不同的连铸速度，也可以通过实时的数据传送到牵引部分的PLC，使之及时调整变频器的牵引速度。SPB系列可编程控制器的A/D模块的转换精度达到14位（16000/10V）的高分辨率，每一根铜杆的线速度有微量的速度变化，都能通过高分辨率的A/D模块敏锐地捕捉到，使PLC能够迅速修正。
2．铜杆卷绕部分：铜杆卷绕部分是整个系统的难点：没有任何其他的传感器等电信号，仅仅依靠控制前文提到的卷绕变频器，就要将铜杆绕成一圈圈均匀排列好的由外往里或由里往外的渐开线状的盘型，循环往复后逐渐堆成圆柱型的一大卷。由于铜材本身就有一定的硬度，除了牵引轮、导向轮、转动的绕盘外再也没有其他机械机构，客户还提出要求，要通过触摸屏设定绕盘的内、外径尺寸。
我们运用高等数学的理论建立数学模型，进行jingque的数学计算。SPB系列的可编程控制器具有强大的浮点运算功能，使我们顺利地将高等数学的运算公式转换成可编程控制器的运算公式，很好地实现了绕盘的控制。为了节约成本，我们通过利用可编程控制器的48个输出点，加上我们自己编制的专用程序实现了jingque到0.1Hz的调频，顺利实现了对24个变频器的调速控制，省掉了24路D/A的转换，极大地降低了成本。我们经过调试和精简PLC指令，顺利地完成了卷绕部分的工作，达到了客户的要求。 值得一提的是，在项目中，出于成本控制的考虑，往往不配置与触摸屏连接的RS232通讯模块，触摸屏又已经占据了编程口，给现场调试中进行在线监控带来了困难。这时，我们把计算机直接接到富士PLC的编程口，调试时取代触摸屏，从电脑把数据输入到PLC的数据寄存器，将PLC内的辅助继电器地址强行置位，置位后的数据立即参与运算，实现了在线监控。这种直接输入的功能，令调试变得更直接、更便利。
主轴是机床高速旋转的运动机构，是机床的关键部件，其性能直接影响零件的加工质量。在实际加工过程中，对于不同的材料为了保证零件的表面粗糙度、形位公差及切削力等，需要主轴有不同的转速。主轴的变速一般采用电控或变速箱来实现。电控主轴直接采用变频
系统控制主轴的转速，而主轴变速箱则采用不同的齿轮组合实现几挡不同转速的控制。许多机床采用主轴变速箱形式。主轴的转速与输出功率必须配套，如果用单一的齿轮比，可以改变主轴转速，但不可能充分利用主轴电机的功率。为了兼顾主轴的转速与功率，必须采用不同的齿轮组合。
今年初，我们成功地完成了一台五坐标数控龙门铣床的技术改造。其主轴采用变速箱变速，控制系统为西门子SINUMERIK 840C数控系统，坐标及主轴驱动采用西门子SIMODRIVER611A。根据该机床的主轴换挡结构，结合控制系统的特点，通过内置式PLC控制程序，对主轴换挡进行了自动控制处理。
1主轴换挡机构
该机床的主轴换挡机构由两个双向电磁阀(SOL1～SOL4)控制两个油缸，分别推动两个齿轮组上下移动，每组齿轮有上下两个位置，变换齿轮变速比，产生4挡转速。在主轴箱内安装了4个挡位检测开关(SW1～SW4)。压力继电器(PS1)检测换挡液压压力。其换挡结构见图1。
2控制系统的信号与数据接口
控制系统由NCK和PLC模块组成，它们之间靠数据块传递消息。机床的输入输出点接入PLC的输入输出模块中。NC系统给主轴发出速度指令电压。系统主轴数据块中存放有主轴换挡的有关数据，通过PLC程序，对这些数据进行实时操作。系统可以有8挡转速控制。该机床采用了其中4挡，相邻挡位间可以存在转速的交叉。
为实现主轴的自动换挡，在机床数据中预先设置了主轴4个换挡转速范围。NC控制系统依据不同的挡位给主轴驱动装置发出不同的指令电压，对应主轴电机不同的转速。
输入信号：挡位检测信号SW1～SW4，换挡液压压力PS1，主轴电机停转Nmin，主轴电机实际转速Nact；
输出信号：换挡电磁阀SOL1～SOL4，电机驱动指令电压Vist。
系统主轴数据块包含摆动速度、摆动频率、内置换挡范围、当前挡位、换挡命令、目标挡位、换挡结束标志、主轴电机运行状态、主轴禁止和主轴PLC控制等数据。控制系统的信号流见图2。
系统可采用SW1～SW4检测开关的状态组合编码作为当前主轴挡位的标志。电磁阀及检测开关状态见表1。
表1 主轴换挡状态 换挡号 SOL1 SOL2 SOL3 SOL4 SW1 SW2 SW3 SW4
挡 1 0 1 0 1 0 1 0
第二挡 0 1 1 0 0 1 1 0
第三挡 1 0 0 1 1 0 0 1
第四挡 0 1 0 1 0 1 0 1
3主轴自动换挡的PLC实现
主轴换挡的控制过程是在PLC中实现的。PLC接受到NCK发出的换挡命令，先检查主轴电机是否处于停转状态，如果未停，PLC向主轴发“主轴禁止”命令，使主轴停止。PLC设定一个特定定时器，根据目标挡位，给相应的换挡液压油缸(SOL1～SOL4)发出输出命令，推动相应的齿轮运动。启动主轴摆动模式，设置摆动频率，使齿轮在移动中啮合。定时器定时到了以后，PLC检测相应的挡位开关是否生效，如果生效，说明换挡齿轮啮合到位，上报NCK换挡生效，并向数据块填写“当前挡位”。此时，主轴自动进入下一挡转速。否则，PLC进行错误报警处理。主轴换挡控制流程见图3。
在PLC设计中，必须注意的是：
为了使主轴换挡不致于混乱，在PLC程序的初始化模块中，系统一通电就扫描机床挡位检测开关，在数据块中设置“当前挡位”，对系统状态进行初始化。
必须把主轴的转速降为零后，才能对运行中的主轴换挡，否则会造成齿轮碰坏。
在主轴转入下一挡转速前，相应的换挡油缸必须移动到位，使相应的齿轮啮合。
为了更好地啮合，油缸在移动过程中，控制主轴作轻微的来回摆动，这样可缩短换挡时间，也避免齿轮硬顶造成撞伤和精度破坏。
4结束语
当前，国内广泛开展的机床改造翻新将涉及到主轴换挡的问题。主轴换挡控制处理得当，不仅可以提高机床的加工精度，可以延长主轴的使用寿命。
本课题针对SIEMENS840C控制数据接口及机床换挡机构的特点，采用机电一体化，通过PLC程序的设计，实现了在数控程编中只要写上主轴转速，数控系统将自动实现换挡。改造后的主轴，换挡自如，运行可靠。对换挡过程中出现的油缸行程不到位、换挡压力不够都有及时的报警提示与错误处理。机床主轴的自我保护功能是设计者必须注意的问题。在换挡中可能会出现液压方面的问题，如换挡压力不够、液压电磁阀失灵造成油缸不到位。换挡超时时，系统要提出明确的报警，禁止主轴换挡，以保护主轴。在换挡过程中，巧妙地利用主轴的摆动模式可实现柔性换挡。应利用定时器，对输出命令的响应作出定时检查。
电机分批自启动技术在石油化工等连续生产企业中有着广泛的用途。以PLC为核心控制单元的电机分批自启动系统具有以下功能及特点：(1)能够实时地监控电机的运行状态；(2)记忆电网波动前电机的运行状态，只有在电网波动前处于运行状态在电网波动时停机的电机才具备电机自启动条件；(3)准确及时地捕获电网电压信息。(4)分批自启动的电机按照工艺流程需要，在PLC中预先设置，为避免多台电机在自启动中对电网的影响、电机分批自启动中采用分批延时处理方式；(5)具有多路输入和多路输出功能，实现多台电机自启动集中控制；(6)具备远程通信接口，实现与上位机或DCS系统的通信，在上位机或DCS系统中方便地对该系统进行监控和维护。
洛阳石油化工总厂的2套PLC电机分批自启动设备，采用西门于S7。300系列PLC，它以CPU313为中央处理单元，每执行1000条二进制指令约需0．7ms。S7—300具备128点数字量输入／输出和32路模拟量输入／输出，12KB的RAM，20KB的负载存储器；完全能够满足电机状态和系统电压的实时监控和及时实现电机分批自启动的要求。
系统组成
2套PLC电机分批自启动系统根据变电所供电方式，每一段低压母线采用l台PIC。系统硬件主要分为外围电路和核心单元2部分。外围电路主要完成母线电压、电机运行状态等信号的采集、处理和转换以及电机启动指令的驱动等。核心单元(即PLC)主要完成信号处理，发出电机驱动指令。
外围电路
外围电路主要包括以下几个部分：(1)母线电压采样监测。它通过1个电流型电压变送器将0—380V交流母线电压转换为4*20mA直流信号。(2)电机运行状态信号监控。电机运行状态信号通过电机控制回路中的1个干接点输入到PLC的输入模块。所有信号的输入都经过光藕隔离，以提高抗干扰能力。(3)电机驱动单元。电机启动信号由PLC发出，输出单元不直接驱动电机，而是通过1个220V、10AAC的中间继电器带动电机操作回路。这样一方面提高了驱动能力，另一方面使得电气操作回路和PLC控制回路分隔，提高了系统的安全可靠性。
核心单元
根据系统的要求，其核心PLC主要有以下几部分：
(1)CPU313及系统软件。它完成电压和电机运行状态监测，实时进行逻辑判断，发出电机分批自启动指令。CPU313有4种操作选择：RUN—P、RUN、STOP和MRES运行方式。(2)模拟量输入模块SM331(8路输入)。它把电压变送器输入的4。20mA的模拟量转换为数字信号，并将数字信号送到PI，C的控制单元，以供PLC做出电压判断。(3)数字量输入模块SM321。16路输入2个，32路输入1个，完成62台电机运行状态监测和PLC电机分批自启动系统运行、调试状态监侧，电机运行状态信号通过电机操作回路中的接触器辅助接点接至该模块。(4)数字量输出模块SM322(输出8路)。
接受PLC控制单元的指令，完成电机驱动信号输出，通过出口中间继电器，驱动电机操作回路，完成电机分批自启动。
系统软件设计
电机分批自启动系统软件主要任务为：(1)完成系统初始化；(2)正常状态下的数据监测；(3)电网电压出现波动后，即电网电压降至70％，所有电机都会因为电气保护装置而强制退出运行，在此之前，程序已经做出判断并锁存电机状态信号；(4)当电力系统恢复正常(3s内，母线电压恢复至95％)时，程序依据故障前保存的电机状态信号、对具备白启动条件的电机。按照顺序分批发出启动信号，使其恢复运行；(5)无论在正常状态下或是在电机自启动过程中，PLC均实时监侧母线电压；(6)通信接口程序。包括系统监测数据和故障信息，PLC将采集的母线电压信息、电机启动状态信息传输到上位机或DCS系统，便于维护人员实时了解设备运行状况。
