西门子6ES7211-0AA23-0XB0型号规格

现代工业生产中，中、小批量零件的生产占产品数量的比例越来越高，零件的复杂性和精度要求迅速提高，传统的普通机床已经越来越难以适应现代化生产的要求，而数控机床具有高精度、率、一机多用，可以完成复杂型面加工的特点，特别是计算机技 术的迅猛发展并广泛应用于数控系统中，数控装置的主要功能几乎全由软件来实现，硬件几乎能通用，从而使其更具加工柔性，功能更加强大。

制造业的竟争已从早期降低劳动力成本、产品成本，提高企业整体效率和质量的竟争，发展到全面满足顾客要求、积极开发新产品的竟争，将面临知识——技术——产品的更新周期越来越短，产品批量越来越小，而对质量、性能的要求更高，同时社会对环境保护、绿色制造的意识不断加强。因此敏捷先进的制造技术将成为企业赢得竟争和生存、发展的主要手段。计算机信息技术和制造自动化技术的结合越来越紧密，作为自动化柔性生产重要基础的数控机床在生产机床中所占比例将越来越多。

二、数控平磨现状及主要数控系统

平面磨床相对于车床、铣床等采用数控系统较晚，因为它对数控系统的特殊要求。近十几年来，借助CNC技术，磨床上砂轮的连续修整，自动补偿，自动交换砂轮，多工作台，自动传送和装夹工件等操作功能得以实现，数控技术在平面磨床上逐步普及。在近年汉诺威、东京、芝加哥、及国内等大型机床展览会上，CNC磨床在整个磨床展品中已占大多数，如德国BLOHM公司，ELB公司等*磨床制造厂已经不再生产普通磨床，日本的冈本、日兴等公司也成批生产全功能CNC平磨，在开发高档数控平磨的同时，积极发展中、低档数控平磨。

前几年德国ELB公司生产的BRILLIANT系列二坐标CNC成型磨床，其垂直和横向为数控轴，纵向为液压控制，砂轮修整采用安装在工作台上的金刚石滚轮，适用范围较广；SUPER-BRILLIANT系列是三坐标CNC平面和成型磨床，床身用**花岗岩制成，几何精度较高，导轨用直线滚动导轨，机械驱动无反冲，从而保证工件有较好的表面光洁度；BRILLIANT-FUTURE为以上二个系列的改进产品，床身用人造花岗岩制作，纵向用静压导轨，齿形带传动，垂直和横向导轨为预加荷直线滚动导轨，滚珠丝杠传动，三轴CNC控制AC伺服电机，0.5μm的测量分辩率。同时ELB公司开发了具有当代较新技术的磨床产品，即以机电一体化和计算机技术为基础的CAM-MASTER系列柔性磨加工单元，-MASTER系列和COMPACT-MASTER系列磨削加工中心，控制轴较多可达到24轴，另外由于全面推行模块化设计，使专用磨床制造周期缩短，ELB公司还开发了多种专用磨床，如SFVG100/2专用磨床，具有可倾斜磨头，连续修整，缓进给，斜切入磨削功能，用十一根CNC控制轴，如同一台磨加工中心。英国JONES&SHIPMAN公司与美国A-B公司开发了A-B8600数控系统用于bbbbAT5型数控平磨，由CNC控制液压阀，驱动纵向可调速运动，横向与磨头进给用滚珠丝杠副，直流伺服电机驱动，间断式砂轮修整，CRT图形模拟显示。同时还可以配用其他型号的数控系统，以满足不同用户的要求。

目前，随半导体集成度的不断提高，新推出的系统在外型上越来越小，结构上越来越紧凑，功能上增加了远程通讯，远程诊断，多机联网等等；操作界面向bbbbbbS系统*近，增加鼠标，摇控器等操作件。FANUC公司今年主要推出18I、16I、20I、21I系统，SIEMENS是840D、810D、802D均为结构紧凑型系统。还有一些厂商如：闽台精密机械研究发展中心开发的PA8000NT系列CNC控制器，就使用了bbbbbbS NC操作系统，和NT即时多工处理核心，单节程序处理速度达2000块/秒，单节预读处理数可达1000块，具有AART（预适应调节技术）及参数较佳化学习功能，可使跟随误差趋近于零，软件加工路径滤波器可降低切削过程中，因加速度变化过大所产生的机械共振，从而改善表面粗糙度；配用伺服灵活，具备+、-10V类比伺服界面，同时提供国际标准的SERCOS数字伺服通讯界面；PLC程序设计有梯形图、结构语句、功能块、指令码、流程图等五种语法，便于设计、沟通和维护；具有计算机远程通讯，即时远程维护功能；控制轴和主轴较多可扩展到64轴，I/O点可扩展到792/528点，采用奔腾处理器，高速PLC处理速度达到25K。

世界上除有名的SIEMENS、FANUC等数控系统专业厂已经开发生产了许多适用于平面或成型磨削的系统外，一些平磨生产厂本身也积极开发了适用于其磨床的数控系统。主要有：

西门子公司的SINUMERIK 840D 系统，该系统具有二十多根伺服轴，坐标连续行程控制，手动数据输入或通过外部计算机输入，远程诊断，可随砂轮直径减小而变化行程，砂轮修整量自动补偿，滚珠丝杠间隙误差补偿等。

西门子3G系统是专为磨削加工而开发的，装有用来人机对话的操作提示装置，在轴线倾斜时，也可进行直线和圆弧插补，在磨削中经常出现的运行循环，如主轴摆动，用外部信号中断执行程序，砂轮切入，砂轮修整等专用准备功能，编制固定循环程序。其不仅能使用外部测量装置（开关信号），还能当连接上一个合适的测量头时能直接去控制装置与较终尺寸进行比较。

美国ALLEY-BRANDLY公司生产的8400CNC、8600CNC数控系列，适用于车床、铣床和磨床，其8400CNC较多可控制6根伺服轴，任2轴可进行圆弧插补，任3轴可进行螺旋线插补，6轴直线插补。8600CNC系列较多能控制17个坐标，包括8个参与插补轴，8个位控制轴及1个主轴，具有图形显示，扩展分支程序，显示加工时间，高速程序校验，寿命监测等功能。

日本FANUC公司开发了OG高速高性能数控系统，其中O-GSG适用于平面磨床，可根据磨削零件不同形状，有四种不同的磨削方法，具有砂轮轴角度倾斜控制功能，荒磨、粗磨、精磨、无火花磨削一整套磨削循环，砂轮滚压修整后位置补偿功能，修整器相对于被修整轮法线方向控制功能，修整滚轮外缘圆弧半径补偿功能，砂轮形状图形显示功能及磨削参数显示等，系统较小设定单位0.1μm，属“紧凑”型数控系统，价格较低。

另外还有如德国ELB公司与大学联合研制的UNICON系统。日本大隈铁工所OSP5000G-G，OSP30-NF等自行开发的平面和成型磨削数控系统，其OSP5000G-G较多可控制9个坐标，其中6个坐标可联动，带12英寸彩显，人机对话编程，自动确定切削系数，可采用软盘输入，纳入FMS系统，较小脉冲当量、移动当量和检测当量均为0.1μm，平磨上还采用了感应同步器全闭环方式。

还有的平磨制造厂虽采用数控主机厂的系统，但自行开发软件，使用之更适合平面和成型磨削，如德国JUNG公司以西门子SINUMERIK 810 为基础，采用该公司专用软件，用JUNG KONTUR 编程语言对砂轮进行成型修整，并有图形辅助操作功能。日本冈本公司在FANUC公司数控系统硬件上，开发了OPL语言用于磨削加工，等等。

当今直线电机、动平衡等技术、工艺的日益发展应有，又大大提高了机床的工效，适宜的测量技术应用对数控系统的开发利用，增强机床的电气自动控制功能如虎添翼。

以容器玻璃生产为例，熔化池控制器的主要任务是稳定流液洞的平均温度以及温度分布，也就是稳定而均匀地提供熔化池出口的玻璃温度以此来提高玻璃的质量。而玻璃的质量很大程度上取决于玻璃液的粘度，也就是取决于玻璃熔化

的温度及温度分布。

    要控制温度的稳定性，温度将由9个均匀分布在料道的热电偶进行测量，料道的温度扰动主要来自于玻璃液温度从工作池进入料道的大幅度变化。在人工控制模式下，9点温差**过+/-2.5度，有些时候更高。当RM制器投入运行，料道的温度很显然就变得稳定了（+/-0.5度），而热电偶测出的温度的较小变化只有0.2度，由此可更清楚地看出RM制器的作用。除了提高温度稳定性以外，由于产品规格的改变而改变，设定值也可以在很短的时间内实现，甚至可以实现自动由一个操作工作点到另一个操作工作点的过渡（例如：95吨/每天～135吨/每天，或者不同的玻璃料滴温度）。

    基本上，RMPC是目前玻璃窑炉和料道可用的较先进的过程控制技术，RMPC技术可在以下方面达到**的水平：窑炉过程的稳定性、工艺过程的灵活性、生产可控性、能源效率、提高产出、延长炉龄。

    这套较新玻璃工艺过程LEONARDO工业软件套装由荷兰TNO玻璃集团开发。其GPS软件系统同窑炉的DCS系统联合使用，作为软传感器以提供给操作员和玻璃工艺员额外的三维信息，更加内在地了解玻璃的熔化过程、玻璃质量、能耗、氧化还原状况，并规范窑炉操作，使生产更加稳定，窑炉操作更加简便。

    过渡过程（在产品/出料量变化期间）的信息用于多变量INCA控制器，该方法可使改变产品规格的过程更加顺畅，更加灵活，更加有效。在实际生产中，改变产品规格是以较优化的方式完成得更加快捷。

    系统中采用的RMPC系统，完全不需要在实际生产线上干扰和打乱生产进行建模测试。根据工艺和设备设计数据和在运行的生产线上的历史工艺数据，过程模型就可以在办公桌上生成并验证。

    过程模型在整个操作范围内都已验证有效，RM制器在任何可能的操作点上都具有较佳的控制性能。

    GTM-X数学模型适用于窑炉和料道，因此在同一公司内的相似窑炉或料道上应用将会非常有效，并且节约成本。同样，系统的测试、设计和验证可通过远程操作来实现，以使在现场工期缩短。

    GTM-X软件承载了详细的工艺过程的行为特征，这些宝贵的工艺过程信息被安全地保存在模型中并在现在和将来都*地保留在企业内部。该工艺过程具体的专业技术将不再涉及到有经验的工程师和操作员，一旦他们离开公司也将不会产生任何影响。

    GPS的监视系统连接到DCS/PLC/SA系统上使用与GMT-X窑炉软件相结合。在控制室，虽然没有直接的硬件传感器或者在线测量工艺过程的条件，但是操作人员可以实时地看要的工艺过程的信息。在监视的模式下，这个三维的软传感器，根据可得到的测量值来推测相关的信息。在预估模式下，该系统可用来检查窑炉对于生产工艺参数的改变和其他扰动时所做出反应的未来的行为和表现；GPS系统可很快地预估并模拟参数变化对于工艺过程和玻璃质量的影响，因此，耗资费时的反复试验方法再也不需要了。

    而GPS玻璃工艺过程器在全部操作范围内对窑炉进行三维。这一较新的玻璃工艺过程数学模型器将原来的零维过程信息详细到三维状态：如玻璃温度、氧化还原、废气中含氧量、炉压等这样的零维数据发展到三维温度分布、三维氧化还原分布、热点位置和温度、氧化氮排放水平、能耗平衡和效率、三维液流、驻留时间分布、三维玻璃颜色、蓄热室效率及显示窑炉和料道性能特征等的详细数据。

    在传统的玻璃生产工艺过程中，玻璃的生产过程通常被称为“黑匣子”，对于生产过程中所遇到和将要遇到的各种情况，完全借助于相关的实际经验来判断和解决。尽管多年来人们非常希望能了解玻璃窑炉的内部情况和玻璃熔化的过程以及其他相关内容，但是却无法实现。然而现在有了这个玻璃工艺过程器，我们使这个曾经的“黑匣子”变成透明了。玻璃窑炉内部的窑炉情况、玻璃熔化过程以及其他所有相关的内容，我们都可以通过这个以一个主模型为主的器进行模拟而得出，从而对玻璃生产过程做出全面的判断和理解，并以事实为依据，以知识为保证对生产中的问题做出正确决定。从而实现了对玻璃工艺的改善，保证了产品质量。

    模型预估控制系统：RMPC在过去的几年里，控制系统已经应用于窑炉或料道的一点或者多点温度的自动控制。如果想在长时间滞后情况下，以及多变量相关的情况下正确地控制生产过程的动态，那么就需要借助于RMPC（基于严格模型的预估控制）控制系统。这一高性能的控制系统在其性质上是*一**的，它使用GTM-X为多变量控制器INCA提供所需的预估过程信息。

    常规的模型预估控制器采用现场测试而建立的模型，即在生产线上用阶跃测试的方法获得数据而建立数学模型，从而对生产产生较大的扰动，使生产受损；而高性能的基于严格模型的预估控制系统采用的是快速模型，因而避免了为建模而影响生产。因此在建模的速度上和设计的范围上都大大优于传统方法。

    RMPC处在监控层并置于任何型号的PID/DCS/PLC/SA系统之上；它取代了操作员的工作，由RM制器来动态地改变底层的PID控制回路设定值并能实实在在地实现较高的控制性能。

    在过去一段时间里，RM制系统已经被广泛地在窑炉或者料道上测试过。