西门子6ES7211-0AA23-0XB0详细解读
原系统情况
系统原有的PLC1为全线主控PLC，负责协调整个生产线（含锌浆站）的运作，PLC2、3通过Genius网络与PLC1通信，向其传送生产线各部分的工作状态，并接收PLC1的控制指令。PLC1通过接收安装在锌浆站上的E-Cam脉冲，计算锌浆站上每个Station的工作状态，结合PLC3上传的Present信息以及各种故障报警，控制锌浆站旋转体上的Emerson伺服系统驱动48台电机（24个Station）进行Lift、Pump、和Refill的动作，由于已经有了超过十年的服役时间，系统稳定性出现了一些问题。（右图为原系统）
改造系统方案
新线改造后，原锌浆站上的全部机械和电气部分将被拆除，原有位置将安装新的机械装置和电控部分。新的电控部分包括：
1.两台PAC 3i PLC（安装运动控制模块324i）通过放大器分别控制12个Station的伺服系统，每个Station包含有一台Lift和一台Pump，24轴，两套总共48轴。
2.1套ET200S用于控制伺服系统的电源以及伺服放大器Enable信号；
3.一台以太网交换机用于在PLC5、6、7及QuickPanel之间建立数据通道，传递各种报警和配方信息；
4.PLC5、6、7之间通过Profibus总线传输实时控制信息。
在锌浆站外部将安装一台新的PAC 3iPLC（PLC7）用于调度锌浆站内各个Station的动作并控制ET200对伺服放大器的上电动作，采集PLC5、6的故障信息传递给PLC1并接收PLC1传来的相关指令（如E-Stop）。
系统架构
控制要求-按工艺分为不同模块
模块1：锌浆站灌浆操作控制（PLC 7）
PLC7作为锌浆站的主控PLC包含有以下几个动能模块：
1. 电池空位信号检测：电池体进入锌浆旋转体前，需要提前检测流水线上是否存在空位。如果检测到空位，则对应的灌浆站（Station）不进行灌浆动作。
2. 灌浆时序控制：PLC7接受E-Cam的7组脉冲输出信号，根据生产工艺流程运算出时序控制信号，并以Profibus通讯方式将控制信号发给PLC5、6以完成具体的灌浆操作。
3. 锌浆站初始化控制：用于上电时初始化锌浆站，包括分步上电、配方管理（一个配方，可更改）、通信配置等。
4. 系统报警及错误处理：PLC7将采集从站（PLC5、6、ET200S）的报警，作出逻辑判断并将报警通过以太网发送给PLC1。由PLC5、6检测到的单个Station故障只影响该Station的动作，锌浆站其他Station将继续工作。由于故障导致停线时，已经触发的动作将继续执行完成。
5. E-Stop处理：PLC1可向PLC7发送E-Stop信号，PLC7在接收到该信号后将切断锌浆站的电源。伺服放大器上的E-Stop信号将连至外部的急停控制器上，用于急停联动。急停恢复时PLC5、6、7均须做一次初始化操作，以保证安全。
模块2：锌浆站灌浆工艺过程控制（PLC 5、6）
PLC5、6作为锌浆站的运动控制PLC，配置有324运动控制模块，其功能包括：
1. Station运动控制：通过运动子程序调用控制伺服放大器和伺服电机完成灌浆动作。从站以ProfiBus通讯方式接受来自主站PLC7的灌浆控制信号, 分别对站1-12和站13-24进行灌浆工艺过程控制。
2. 系统报警及错误处理：用于捕获系统运行时产生的设备报警，并根据报警进行错误处理，如产生系统报警标志位。伺服部分的报警尽量详细，并能显示在Panel上。
3. 配方管理：PLC5、6将保存后一次正常的配方，在每次上电时自动调用该配方。QuickPanel对配方的修改将保存在PLC5、6中。
模块3：操作面板现场操作
新安装的QuickPanel将通过以太网与PLC5、6、7通信，可完成以下功能：
1. 设备的控制和监视：用户可以通过现场触摸屏监视系统设备的状态点和控制设备的动作；
2. 配方参数设置：用户可以通过现场触摸屏设置相关的配方参数；
3. 报警信息采集及系统报警复位：现场触摸屏可以显示当前产生的报警描述信息，报警信息为用户提供故障解决的参考。用户解决设备故障之后，可通过触摸屏复位掉之前产生的报警并让系统重新正常运行。
4. 故障信息统计功能：可分类统计每个Station的错误。
5. 报警可考虑形象直观的提醒图标。
原有控制系统功能改造（PLC1、PCM、PLC3）
1. 移除原先PLC 1中Emerson 运动控制系统的控制程序，并将原先PLC 1中锌浆站时序控制程序移植到PLC7中；
2. PLC1需通过以太网发送Set、Reset信号给PLC7，用于清除所有的错误。
3. PLC1和PLC7之间需作通信检测。
4. 在原先PLC 1中PCM模块上修改相关报警信息；
5. 原有空位检测信号由PLC3移至PLC7后，需对PLC3程序进行部分修改。原有的锌浆站出错检测信号将继续保留。
6. PLC1上原有的锌浆低液位报警信号继续保留。
I/O信号硬件接口
1. E-CAM脉冲输出信号：此次锌浆站该改造使用成熟的E-CAM脉冲信号触发的方式来控制灌浆站的工艺流程，E-CAM脉冲输出通道改成PNP输出类型。该部分时序控制使用以前控制方式,可直接使用现有的配置参数来配置E-CAM。E-CAM信号一共使用了8个输出通道，信号直接接到PAC3i主站（PLC 7）输入模块。
2. Lift及Pump到位检测信号：该信号已连接到现有的PLC3中，用于检测各个Station的Lift及Pump动作是否到位，如未到位将通过PLC1触发系统停线。
3. 检修门锁闭信号（Output）：该信号由PLC7产生，当生产线运行时，将检修门锁闭；
4. 检修门关闭到位信号（bbbbb）：该信号接入PLC7并通信给PLC1，当锌浆站检修门未关到位时将触发系统停线。
5. Power On/Off 信号：该信号已接入PLC1Block6，用于软起/停锌浆站。该信号在改造时将接至PLC7，PLC7控制接触器切断锌浆站电源。该开关考虑放置在不易接触到的地方。
6. 电池体空位检测信号：在锌浆站前安装空位接近开关，信号直接接到PLC 7输入模块，用于PLC7判断是否存在空位。
7. E-Stop：该信号以硬线方式接入伺服放大器和PLC1。
8. PLC1上原有的锌浆低液位报警信号继续保留。
9. 现有Panel上的各种开关、按钮、控制面板需作调整，安装新的Quick Panel后需考虑Panel24VDC的供电。原有接入PLC1 Block 7控制锌浆站的按钮将取消。其他控制按钮，含后来新增的按钮将保留。
PLC间信息交互通讯接口
1. Profibus通讯：系统主站PLC7和从站PLC5、6以及ET200S之间使用Profibus通讯交互报警数据和控制信号。
2. 以太网通讯：PLC 7需要通过以太网发送报警给PLC 1，PLC 7也要接受来至PLC1的停线或急停信号。现场触摸屏通过以太网和PLC 7进行通讯，采集监视设备状态，采集报警信息以及发送Reset信号。
项目实施效果
项目竣工以来，GEPLC和Fanuc伺服系统凭借其稳定和控制保证了设备24小时/天无间断定工作，保证工厂日均产量，客户对实施效果深表满意，后续其他改造项目正在洽谈中。
关于GE智能平台
GE智能平台是一个提供高新技术的企业，它为世界各地的用户提供用于自动化控制的软件、硬件和技术服务以及嵌入式计算。我们为用户提供一个独特的，灵活的，超可靠的技术基础，使得他们在包括能源、水处理、消费品、国防和防御，以及通讯等产业领域获得持续的优势。GE智能平台是一家总部设在美国弗吉尼亚州的夏洛茨维尔的全球性企业，是GE企业解决方案集团公司的一员。
我校用3万元左右的资金成功地改造了一台数控车床，方法简便，不需要专家指导，一般企业或学校的工厂都有能力进行改造。下面作简单介绍。
1 机械部分的改造
把C6132普通车床改成数控车床的主要改造部位：主电动机和水泵电动机能分别通过M03、M04、M05、阴刀、M09等指令来进行控制；把原来的手动进给改成微机控制，实现二轴联动；为实现螺纹车削在主轴后端加一光电编码器。
机械部分的改造，在原机床的基础上，去掉挂轮箱(保留三星齿轮)、进给箱、溜板箱、刀架部分，保留大拖板、中拖板。
2 电控部分的改造
光电编码器的安装利用挂轮箱中的三星齿轮，找到与主轴传动比为1:1的传动齿轮，采用同心套通过一个固定支架与光电编码器相联，结构示意图如图1所示。
纵、横向丝杠的改造去掉机床的进给传动系统，安装上滚珠丝杠、减速器接口、步进电动机。X轴传动比为5:3,Z轴的传动比为1:1。这类小型机床在中间设置一级传动结构的目的是提高伺服电动机的使用寿命。对于瞬时性的快速起、停起到一定的缓冲作用。改造后机床的传动进给示意图如图2所示。
华中Ⅰ型数控系统开放性好，改造非常简单。具体方法为全部拆除原车床的电控线路。对单速电动机，直接从数控系统的电控柜中出线与主轴电动机的U2、V2、W2和冷却泵电动机的U6、V6、W6连接。对于双速电动机，除了直接连线以外还应对电控柜和系统软件中的内置PLC系统程序STEP.DAT进行相应的修改。
3 微机系统控制部分的设置
对于一般车床的改造只须对以下两部分系统配置进行参数设置就可以了。一是轴参数，二是内置PLC的编码。
在华中Ⅰ型数控系统软件中输入正确的口令以后就可以对轴参数进行设置了。不同的用户在改造车床时步进电动机与丝杠之间选择的传动比是不同的，丝杠的螺距也不同，为了适用不同的传动比，华中Ⅰ型数控系统开发了一个有用的工具，通过设置一对电子齿轮的比值来对实际的传动比进行调整。下面以我校数控改造的车床为例进行说明。
我们对X轴选用的步进电动机的步距角θ=0.9°。，步进电动机与丝杠之间的传动比I=3/5，丝杠的螺距P=4mm，电动机每转脉冲数可设置为360/0.9=400，则脉冲当量为Q=(θ/360)PI=3/500。
现设电子齿轮比为大，编程时要在X方向移动10mm的距离，以车床精度为mm计算，则系统要在X轴方向发送10000个脉冲。也就是说系统在x方向发1000个脉冲以后，X方向应移动10mm的距离，则有下面的计算式成立：
10=1000QIi=1000×(3/500)Ii
则Ii=5/3
Z轴可以根据以上的方法进行类似的计算处理。如果主电动机采用双速电动机，则系统应设置支持S1、S2高低速转化的硬件。这里华中Ⅰ型数控系统配有内置PLC，只要在原程序STEP.DAT文件中利用PLC编程语言增设相应的接点即可。
4 系统软件的安装
华中数控系统软件可以在DOS或bbbbbbS两种环境中运行。
如果是在bbbbbbS平台下工作，在启动数控系统应用程序CNC.EXE之前，应将bbbbbbS中的屏幕保护程序设置为空状态，否则一旦运行屏幕保护程序数控系统将停止运行。如果是在DOS平台下安装数控系统程序，则应满足以下条件：PC机应在386以上；彩色显示器；内存的配置应大于4MB；在CONGFIG.SYS文件中应设置Device=c:\dos\Himem.sys和Device=c:\dos\EMM386.EXE8000语句。
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| 1.交换齿轮 2.二星齿轮 3.主轴 4.光电编码器 图1光电编码器的安装 | |
1.X轴步进电动机 2.J7型步进电动机减速器接日 3.X轴联轴器4.X轴滚珠丝杠 5.Z轴滚珠丝杠 6.Z轴联轴器 7.J6型步进电动机减速器接口 8.Z轴步进电动机 | |
我校利用华中Ⅰ型数控系统对一台江西第五机床厂生产的C6132型普通车床进行改造以后，经测试各项技术指标均已达到工业标准。系统运行半年以来一切平稳，没有发生任何故障。
C7632液压半自动多刀车床是机械行业拥有量较多的一种半自动机床。它采用二极管矩阵顺控装置及继电器逻辑控制系统，液压驱动上下刀架作纵横两个方向的运动，装有液压卡盘。其加工自动化程度及生产效率较高，适用于较大批量工件的车削加工。但由于该机床系统采用的是分立元件，易出故障，且维修比较麻烦，影响了机床性能的正常发挥。
我们根据该机床的问题，采用可编程序控制器改造其控制系统，克服了上述缺点，使机床工作可靠、维修方便，大大提高了机床的工作效率，取得了较好的经济效益。
1.PLC的选型
(1)控制对象的输入、输出点数输入点即为机床的控制按钮、工作选择开关、行程开关、接近开关等。输出点是控制电动机的接触器、控制液压动作的电磁阀及指示灯等。
考虑到节省改造费用，应尽量压缩输入、输出点数。在某些场合，输入点可以一点两用。如某行程开关只在自动循环时有用，而某按钮只在手动调时用，当输入点不够时，则可将上述两个输入信号共用一个PLC输入点，利用PLC的转移标号指令，不会使两个信号混淆。同样，为节省输出点，也可将与自动控制无关的输出点，如电动机的起动、停止，仍用强电回路控制。
(2)控制对象的输入、输出类型一般的机械加工设备，采用开关量控制，选用直流输入，继电输出型的PLC。输入还有交流型和TTL电平型，而输出则有晶闸管型及直流晶体管型，可适应不同的需要。还有各种特殊类型的模块，如A/D、D/A模块，外部可调计时/计数器模块，高速计数器模块等。
2.PLC程序的编制步骤
(1)编制开关表即将机床的各输入输出元件分配到PLC输入输出点上，即分配地址。以C7532车床的部分开关表为例，见附表。
(2)按照加工工艺要求，编制动作流程图或开关动作表以C7632车床的下刀架的一种加工流程为例，动作流程图如图1所示。
(3)拟订程序框图程序框图可参照计算机程序框图的编制方法。以C7632车床的程序框为例，如图2。
(4)编制梯形图程序根据程序框图，开关表及动作表即可直接在编程器键盘上键人程序。编制程序可分段进行，先编制自动循环程序段、手动调整程序段、初始化程序段，后分段模拟运行调试后串联起来。运用转移、标号指令，可将复杂的程序分解成功能程序段，有利于程序编制及调试。以半自动车床自动循环与手动调整程序为例，若开关1127为手动/自选择开关，可按如下方法编制程序（见图3）：
当开关1127接通时，程序按下列顺序扫描执行：1、3、…、20、40，再返回到开头，执行手动调整程序；开关1127断开，程序扫描顺序为2、21、…、40，再返回至开头，执行自动循环程序。
其自动循环工作段的程序，可采本控制器编程语言中特地为顺序控制设计的步进器功能编制。
梯形图编制完成，并通过模拟器模拟运行后，通过打印机打印梯形图文本。当PLC安装在现场设备上后，可通过编程器与其联机，采用“故障检测”方式逐点检查现场设备的输入、输出元件是否连接正确，工作是否正常。在联机状态下，运行梯形图程序，并对运行结果进行监测、修改，直至程序运行完全符合要求，即可使PLC控制设备正常工作。
3.结语
采用PIC改造C7632车床后，车床的电气故障减少90％以上，工作效率大大提高。由于PLC的控制功能强，使机床的自动化程度提高，又因为程序编制时增加了各种保护功能，使机床不会因误操作而造成损坏。
整个改造过程历时不到一周，停机时间只有两天，费用不到3000元。我们认为，采用PLC改造C7632车床及类似的机床，是完全可行且易见成效的技改捷径。