西门子6ES7214-1BD23-0XB8工作原理西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团致力于帮助那些应用S5系列PLC的客户进行新的发展。这些客户不但可以得到西门子PLC专家的帮助，而且还可以获取来自西门子的知识和服务，解决以往生产中存在的多种隐患和不合理的地方。西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团在上海这个中国具活力的城市设有专门的机构：上海西门子工业自动化有限公司，其服务部是地将S5PLC升级至S7PLC、并致力于帮助用户应用新的技术以提高生产效率的专门机构。2009年11月，中国石油化工股份有限公司上海分公司隐患治理项目——聚丙烯造粒装置套聚丙烯造粒装置(1PP)和第二套聚丙烯造粒装置(2PP)顺利开车成功。这意味着由上海西门子工业自动化有限公司负责的上海石化两套聚丙烯造粒装置的升级改造项目圆满完成！用户情况：中国石油化工集团公司(简称中国石化集团公司，英文缩写Sinopec Group)是1998年7月国家在原中国石油化工总公司基础上重组成立的特大型石油石化企业集团，是国家独资设立的国有公司、国家授权投资的机构和国家控股公司。中国石化集团公司在《财富》2009年度全球500强企业中排名第9位。中石化是西门子的重要大客户，其主营业务范围包括：实业投资及投资管理；石油、天然气的勘探、开采、储运（含管道运输）、销售和综合利用；石油炼制；汽油、煤油、柴油的批发；石油化工及其他化工产品的生产、销售、储存、运输；石油石化工程的勘探设计、施工、建筑安装；石油石化设备检修维修；机电设备制造；技术及信息、替代能源产品的研究、开发、应用、咨询服务。西门子在中石化有多年的，非常深入的合作。项目背景：作为一家极具影响力的化工企业，中石化时刻与世界新的科学技术保持同步。应用，用于制造品质的产品便成为一种共识。该项目原系统使用西门子S5系列PLC，但众所周知的原因，西门子S5系列PLC将逐渐退出标准供货范围，而由西门子S7系列PLC取而代之。西门子S5系列PLC性能稳定、故障率低，在用户中有很好的声誉。在化工等行业， S5系列PLC被广泛应用于过程控制和设备控制。原系统使用的S5-135U系统比较老，许多模块已经停止供货，模块的备品备件存在问题；同时用户必需对其所使用的S5-PLC所有类型模块都有至少一个备件库存以满足生产的需要，这些库存必然会占用用户的流动资金；该S5PLC控制系统有13年以上的使用时间，当时IT技术尚不完善，S5-PLC控制系统提供给用户的仅仅是设备的自动化；而完善的生产数据记录、设备状态记录等提高企业管理效率和产品质量的要求在当时限于技术和价格原因并没有被考虑和实施。鉴于此，西门子S5系列PLC已无法适应当前平稳正常生产和管理的需求。西门子和中石化合作的中石化隐患治理项目改造工程是——中石化自2008年起，计划用3年的时间，对使用12年以上、存在隐患问题的原用进口控制系统进行专项治理更换的大型项目。上海西门子工业自动化有限公司凭借其多年的PLC和相关的S5升级改造经验，获得了大量的中石化隐患治理项目的订单，其工程师在项目执行过程中，凭借其扎实的知识背景和丰富的现场经验，圆满的完成了项目任务，并且为客户解决了许多原有系统难以排查，甚至无法排查的问题，赢得了客户的广泛好评。实施方案：为了能使系统安全平稳的升级，并尽可能减少对生产的影响，本次改造将分三步进行，这样可大大降低系统调试对生产的影响，充分利用系统正常停机时间进行有效调试，从而缩短系统停机切换时间。步：改造步分为三个次序：1.核对现场现有接线，并作相应记录；2.在物理上将各个箱柜安装到现有设备相近区域并进行新设备各器件和网络的通电调试；3.进行新设备各器件和网络的破坏性试验，以验证其可靠性。改造步不对生产造成任何影响，即不需生产停顿。第二步：在各方做好准备工作后，首先切断电源，拆除端子板并作相应记录；然后拆除原柜体，并安装新的控制柜；后，进行新设备各仪表器件的安装和接线。改造第二步对生产会有3天左右的影响。第三步：在第二步做好后首先接入电源，并调试程序。改造第三步对生产会有3天左右的影响。第三步直至全部硬件线路切换完毕，老系统S5-135U也就实现了全部切换到新系统S7-PLC下运行。在第三步调试期间， PCS7操作站将全部在线运行参与控制。目前运行状况：目前该系统已顺利通过试生产。上海石化作为中石化重要的分公司之一，对本次PP装置改造项目极为重视。在项目工期极为紧张的不利条件下，上海西门子工业自动化有限公司服务部圆满地解决了原系统温度控制不稳定、故障停车频繁发生、报警系统混乱、故障原因查找不便等问题。这一成功是由现场工程师与服务部经理所组成的团队通力协作，并与客户协调沟通后共同收获的胜利。项目意义：本次升级改造完成后，使原有系统大幅度提升了系统的稳定性、提高了生产效率，而且应用了高精度时间记录功能的SOE模块和先进的PCS7 V7.0系统，其完善的消息记录功能和实时在线趋势能够使系统的每一次故障、操作记录等事件均有据可依，大大提升了系统的安全性、可靠性和故障排查效率；无论从硬件的控制点、到上位的操作站，再到软件的各种功能，整套系统都具有良好的可扩展性；西门子现场工程师的技能和服务质量也赢得了客户的，同时也为后续订单的签订铺平了道路。PP装置在系统改造前经常会发生一些未知原因的停车事故，特备是对于本次试车的医用针管专用PP牌号，停车现象更为频繁。而经过此次系统升级改造，两套PP装置至今运行良好。在获得客户高度认可的同时，也为上海西门子工业自动化有限公司与中国石油化工股份有限公司的长期战略合作奠定了坚实的基础!1 引言根据工件加工的需要，以独立的通用的部件为基础，配以部分专用部件组成的专用机床，称之为组合机床。回转工作台式组合机床是多工位组合机床的一种，它通过回转工作台进行加工工件的输送，夹具安装在工作台面上，被加工工件一次装夹后，从一个工位输送到下一个工位，工作台转一周，即完成在该机床上的全部加工工序。并且，装卸工件的辅助时间与机床的加工时间是重合的。本组合机床全称为回转工作台式六工位组合机床，有一个上下料工序、五个加工工序，分别为：上下料工序；铣端面工序；钻中心孔序；钻的盲孔工序；钻通孔工序；扩孔工序。组合机床外形参见图1所示。图1 组合机床外形案例图片2 系统控制说明本组合机床控制系统主要采用siemens s7-200系列plc和西门子触摸屏ktp-178micro构成，plc完成整个机床的信息采集、信息处理、各种驱动的控制等功能，人机界面完成智能化的后台管理、各轴加工参数的设定、信息监视等功能。2.1 系统控制主要部件清单(见表1)2.2 系统控制主要部件介绍cpu226是siemens公司生产的s7-200系列中性能高端的cpu模块，本机集成24输入/16路输出数字量通道，六个高速计数器，2个20khz的高速脉冲输出，大可扩展7个模块，两个通讯端口。cpu221是siemens公司生产的s7-200系列中的低端cpu模块，本机集成6输入/4路输出数字量通道，4个高速计数器，2个20khz的高速脉冲输出，不可以扩展模块，一个通讯端口。em223是siemens公司生产的s7-200系列中数字量混合模块， 4输入/4路输出数字量通道。ktp-178micro是siemens公司根据国内用户使用习惯和需求而专门开发的人机界面， 是一款性价比较高的人机界面。步进电机是采用研控自动化科技机电有限公司推出的系列产品，配套yka2404ma细分驱动器，高细分数为200。主轴电机采用三相异步电机。气缸采用smc系列。2.3 系统控制架构(图2)图2 系统控制架构2.4 系统控制主要特点(1) 输入信号的处理：本套机床的检测信号有：回转工作台用机械式形成开关、气缸用磁环开关、滑台用磁性开关，这些信号的采集利用plc的通用数字量输入信号作为信号采集处理。(2) 输出信号的处理：步进电机单元，利用plc本身集成的高速脉冲信号作为步进电机驱动器驱动信号，每台plc集成两通道高速脉冲信号，本套系统有四台plc主机，多可控制八轴驱动，控制采用脉冲+方向的控制方式。三相电机单元，利用plc本身集成的通用数字量输出信号作为电机驱动控制信号。气缸单元，利用plc本身集成的通用数字量输出信号作为气缸驱动控制信号。(3) 人机交换：本套机床的加工参数通过上位机触摸屏来完成，操作人员根据加工需要可以更改相应加工参数。本套机床可通过上位机触摸屏进行机床的手动控制与自动控制，如：电机的运行、气缸的动作、滑台的点动运行。可通过触摸屏察看设备信息，察看设备信号是否正常。2.5 系统运行模式单机运行，通过触摸屏操作机床。该模式下又可实现单轴加工、全自动加工两种加工方式。联机运行，通过终端调度软件给机床上下料，控制组合机床。 3 软件设计本套系统采用了ktp-178micro触摸屏一台、cpu226一台、cpu221三台，cpu226作为系统的主站。ktp-178通过cpu226的port1口进行数据的读写，cpu226作为ppi主站通过port0口与下位机的三台cpu221进行数据的读写。所用到s7-200的主要控制命令有：网络读写命令(实现cpu226与三台cpu221之间的通讯、高速脉冲输出(实现步进电机的控制)、高速计数(实时读取各个进给轴的坐标)，本套系统大可控制轴数为八轴，为了方便与其它设备联机作业，该系统在控制架构设计上增加了联机接口。3.1 网络读写指令网络读指令(netr)初始化通讯操作，通过指令端口(port0)从远程设备上接收数据并形成表；网络写指令(netw)初始化通讯操作，通过指令端口(port0)向远程设备写表。本套系统中，cpu226定义为2#主站，其它三台cpu221分别定义为3#从站、4#从站、5#从站。本套系统中利用了网络读(netr)三项，共有三十个字节。(见表2)本套系统中利用了网络写（netw）指令三项，共有二十六个字节。(见表3)在cpu226中通过向导功能进行网络读写的配置，此配置可在ob1主程序进行循环调用，也可通过中断的形式调用。ld sm0.0call net_exe:sbr8, 0, m7.0, m7.13.2 组合机床的联机接口定义(见表4)该组合机床有单机/联机运行功能，并对联机运行时提供了i/o接口定义。s1为电平信号，上位机通知机床回零，回零结束时上位机收到机床就绪信号，再切断该信号。s5为电平信号，上位机通知机床全自动运行，切断该信号，机床自动运行结束。s6为脉冲信号。上位机上下料完成时通知机床继续运行。3.3 高速脉冲输出指令从站的三台cpu221每台控制两轴的步进电机，利用cpu本身集成的两通道高速脉冲输出信号作为步进电机驱动器的脉冲输出，其脉冲输出频率高达到20khz，根据各轴加工的特点，其控制程序要求步进滑台在作加工时有以下特点：零点(原位)→快进(快速)→攻进(慢速)停留→快退(快速 零点(原位)根据此特点该程序在设计时采用多段pto功能，以下为单轴进给事例程序：///网络1ld sm0.0movb 16#a0, smb77movw 700, smw178movb 4, vb700///网络2ld sm0.0movw 1000, vw701movw -5, vw703movd 100, vd705///网络3ld sm0.0movw 500, vw709movw 0, vw711movd 500, vd713///网络4ld sm0.0movw 500, vw717movw 15, vw719movd 200, vd721///网络5ld sm0.0movw 15000, vw725movw 0, vw727movd vd524, vd729atch y轴脉冲完成:int1, 20enipls 1s q0.3, 1脉冲发送完成后产生中断：ld sm0.0s m0.1, 1creti3.4 高速计数指令由于本套系统为切削加工，同时又有深孔加工工序，其加工深度以及切削速度根据材料、刀具的不同可随时更改，为了快速、准确地对刀并减少刀具磨损，在软件设计上增加了深孔加工时的循环加工次数、滑台的坐标标定等功能。循环加工：由于刀具磨损、刀具摩擦发热，在进行深孔加工时需采用循环加工方式，此套软件严格遵循加工标准进行深孔加工软件设计，即减少了进刀时间，又排除了深孔加工排削难的问题。坐标标定：每次更换刀具、工件后都要进行对刀调试，该软件设计利用s7-200的高速计数功能实现了此项功能。///网络1判断运行方向分别计数ld sm0.0lpsa = vd4, 0movd hc0, vd0movd vd0, vd8lppad vd4, 0movd hc0, vd8lppan hc0, vd4///网络2将计算结果反馈给cpu226，并通过串口反馈给触摸屏ld sm0.0lpsad vd4, 0lpsad> vd8, vd4movd vd8, vd12aeno-d vd4, vd12aenomovd vd0, vd16+d vd12, vd16lppad