6ES7231-7PC22-0XA0原装库存

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1引言：
C61160是我厂60年代初引进的具有数显功能的大型卧式车床，主要用于对汽轮机转子零部件进行粗加工。由于电力电子器件的飞速发展和技术的不断更新，该设备不能适应工厂产品系列化、快速化发展的战略目标。其具体表现为：原有设备采用的是继电器逻辑控制，线路老化严重，故障频繁；且许多主要电器元件现已经淘汰，备件购买困难而且周期长，不易维护；手动人为操作，不能实现加工程序控制的运行实现资源的共享目标。因此，为了合理整合利用工厂资源，实现我厂装备数字化发展的目标，经论提出了对该卧式车床进行全面的电气和机械改造。以适应核电转子的发展
2机床的结构和特点
C61160由床头箱、架、尾座、闭式中心架构成机床的主体。冷却装置、液压装置、油温控制等作为机床的辅助设备。
改造前该设备采用的是继电器控制方式：主轴的变机械换档实现；架由大拖板、中拖板、小拖板构成，大拖板的运动可以通过大拖板电机和主轴带动光杆两种方式实现，中拖板的运动是通过中拖板电机实现的，小拖板是通过机械齿轮手动旋转实现，架位置是通过安装数显表确定。尾座和顶针的运动分别有两个电机拖动。
3设计方案提出：
为了保证机床能实现粗加工和精加工，不改变原有操作方式的情况下，提出了如下改造方案：1主轴伺服（CT）驱动控制。2架大拖板、中拖板改为滚珠丝杠传动，采用数字轴控制。3取消小拖板。4原机床的所有动作控制由原继电器电路控制改为PLC控制。
在满足以上条件的要求下，选用了西门子的802D数控系统，该系统是西门子公司近年来推出的数字化数控系统，它的车床版标准配置中带了一块 PP72/48模板，可以实现72点输入和48点输出的PLC控制，同时驱动模块为两个单轴功率模块，可以带两个线性轴和一个模拟主轴，在伺服电机中内置了速度反馈和位移反馈传感器可以和主机一起形成一个半闭环控制系统从而能达到很高的机床精度。而且价格适中，具有很高的性价比，可以很好的满足设备数控改造的要求。
4硬件的配置与连接：
由于C61160车床在对核电转子进行精加工，因此采用了1套802D数控系统分别控制架的运动。机床其他所有动作控制则全部由802D数控系统自带的PLC控制单元来控制。采用802D系统的主要硬件配置为：
1、PCU主机 1块
2、全功能竖直键盘 1块
3、PP72/48模板 2块
4、611UE驱动电源 1块
5、611UE双轴闭环控制单元 2 块
6、611UE单轴功率模块 2块
7、1FK6电机 2个
8、外接2500P/旋转编码器 1个
9、连接电缆和PROFIBUS数据总线 若干
10光栅尺 2根
9主轴伺服驱动（M420R） 1个
10 手轮 1个

4.1 SITOP电源和电源馈入模块
SITOP电源为PCU模块和输入输出模块（PP72/48）提供稳定的直流电源。伺服电源馈入模块主要为功率模块和611UE模块提供控制和动力电源，产生母线电压，同时监测功率模块的状态。根据所选电机的总容量来确定电源馈入模块功率的大小，选用带有馈入装置的电源模块I/RF系列。伺服电源馈入模块能否给611UE驱动模块供电决定于它的脉冲使能信号（端子63与9），控制器使能信号（端子64与9），内部接触器使能信号（端子48与112），这些使能信号通断都是通过PLC程序来控制实现的。其上电顺序是，内部接触器使能信号，脉冲使能信号，控制器使能信号。
4.2 人机界面
人机界面主要用于图形的显示，数字与符号的输入等。其中包括操作面板（MCP），NC键盘，液晶显示屏三部分。根据该机床的特点，选用一种与802SMCP相同的机床操作面板，MCP背后的两个50芯扁平电缆插座可以通过扁平电缆与PP模块的插座连接。NC键盘通过

SIEMENS 公司提供的**电缆跟PCU的X10连接。液晶显示屏与PCU板集成为一体。
三者之间的通信方式是这样的：PCU接口X4与P72/48通过PROFIBUS总线连接，PCU1接口X8与P72/48接口X1跟SITOP电源相连，SITOP电源为它们工作提供恒定电源。
4.3 PCU数控单元
PCU数控单元是CNC控制部件的核心，根据NC和PLC存储容量的不同，该机床选用PCU50列。PCU数控单元包含NC CPU和PLC CPU，它通过PROFIBUS总线连接，实现了对伺服电源模块的控制，主轴伺服驱动装置控制，进给伺服驱动装置等的控制。
4.4 驱动系统和伺服电机
SIMODRIVE611UE配备PROFIBUS接口模块用于速度环和电流环控制。伺服电机采用1FK6系列，编码器为1VPP正弦波。802D的位置环控制由PCU完成。SIMODRIVE611UE控制模块均为双轴模块，可根据PROFIBUS的配置作为单轴模块使用，并且可以在同一个模块上设定一个叠加轴（模拟主轴）。SIMODRIVE 611 UE 的模拟输出接口X441用于输出主轴速度给定（±10V），而 SIMODRIVE 611 UE上的数字输出接口可用于模拟主轴的正、反转使能控制。WSG接口X472用于连接主轴编码器（TTL）作为速度反馈。
5 软件设计
SINUMERIK 802D的软件设计就是处理NCK和MCP之间，NCK和PLC之间，PLC与MCP之间的接口信号，NC的参数配置（包括各种补偿）以及PLC报警文本。NCK、PLC和MCP之间既相互独立，各自负责一部分功能；又相互联系，彼此交换信息。
5.1 通讯电缆和PROFIBUS配置
在调试802D数控系统或611UE驱动器时个人计算机是的工具.RS-232通讯电缆是连接两者的一途径.因此保证通讯电缆接线方式正确是非常重要的,RS-232通讯电缆用于PLC编程和611UE驱动器连接。
SINUMERIK 802D是基于PROFIBUS总线的数控系统，输入输出信号是通过PROFIBUS传送的，位置调节（速度给定和位置反馈信号）也是通过PROFIBUS完成的，因此PROFIBUS的配置是非常重要的。在设计过程中利用一个数字坐标轴来携带主轴给定和反馈的方法实现对主轴的控制，携带轴必须是611UE模块的A通道。PROFIBUS地址必须是12或10，由于选用的是单轴模块所以PROFIBUS的地址是10。

5.2 PLC的调试
一般情况下，在802D的各个部件连接完毕后，则需开始调试PLC的控制逻辑。至关重要的是必须在所有有关PLC的安全功能全部准备后才能开始调试驱动装置。
5.2.1PLC应用程序
创建一个802D的PLC应用程序非常简单。本次设计是按照西门子802D标准配置，可以根据系统工具盘中提供的PLC应用程序实例（车床版）和子程序库，
选用合适的子程序。在使用PLC实例程序或子程序库，必须使用系统提供的标准车床和铣床初始化文件（用二进制格式将工具盒内的初始化文件利用PCIN软件下载到802D中，文件路径：Date\Setup\setup_t.ini）。
802D较多允许64个子程序，其中子程序0到子程序31为用户预留，子程序32到子程序63为子程序库占用。用户可以根据实际情况在子程序32到子程序63之间选用自己需要得程序，并且修改相关参数。其中下列子程序在设计中被调用并修改输入输出部分

5.2.2PLC用户报警
PLC报警是非常有效的诊断手段之一。例如某一操作是PLC逻辑所禁止的，或者某一输出条件摸有满足，这时如果相应的报捷，操作人员或者维修人员可马上得知其操作错误或硬件有故障的原因。

 定子是用来产生旋转磁场的。三相电动机的定子一般由外壳、定子铁心、定子绕组等部分组成。

（1）外壳

       三相电动机外壳包括机座、端盖、轴承盖、接线盒及吊环等部件。

机座：铸铁或铸钢浇铸成型，它的作用是保护和固定三相电动机的定子绕组。中、小型三相电动机的机座还有两个端盖支承着转子，它是三相电动机机械结构的重要组成部分。通常，机座的外表要求散热性能好，所以一般都铸有散热片。

端盖：用铸铁或铸钢浇铸成型，它的作用是把转子固定在定子内腔中心，使转子能够在定子中均匀地旋转。

轴承盖：也是铸铁或铸钢浇铸成型的，它的作用是固定转子，使转子不能轴向移动，另外起存放润滑油和保护轴承的作用。

接线盒：一般是用铸铁浇铸，其作用是保护和固定绕组的引出线端子。

吊环：一般是用铸钢制造，安装在机座的上端，用来起吊、搬抬三相电动机。

（2）定子铁心

        异步电动机定子铁心是电动机磁路的一部分，由0.35mm～0.5mm厚表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成。由于硅钢片较薄而且片与片之间是绝缘的，所以减少了由于交变磁通通过而引起的铁心涡流损耗。铁心内圆有均匀分布的槽口，用来嵌放定子绕圈。

（3）定子绕组

         定子绕组是三相电动机的电路部分，三相电动机有三相绕组，通入三相对称电流时，就会产生旋转磁场。三相绕组由三个彼此独立的绕组组成，且每个绕组又由若干线圈连接而成。每个绕组即为一相，每个绕组在空间相差120°电角度。线圈由绝缘铜导线或绝缘铝导线绕制。中、小型三相电动机多采用圆漆包线，大、中型三相电动机的定子线圈则用较大截面的绝缘扁铜线或扁铝线绕制后，再按一定规律嵌入定子铁心槽内。定子三相绕组的六个出线端都引至接线盒上，首端分别标为U1, V1, W1 ，末端分别标为U2, V2, W2 。可以接成星形或三角形。

1、项目描述：对于给定的程序用编程软件进行编程、监控、运行操作。

2、实训要求

2.1编程操作

（1）编程准备

    在断电的情况下，在主机的输入端子XO～X7与COM之间分别接上开关，在电源端子“L”“N”端接上交流220伏电源，将主机上的运行开关置“STOP”位置。检查计算机的RS232C端口及PLC之间是否用*的缆线及转换器连接；使PLC处于“STOP”状态，接通计算机与PLC的电源。

（2）编程操作

a.打开SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件，建立一个程序文件。在视图菜单中选择梯形图编程方式。

b.端口设置：执行菜单命令[PLC]-[ 端口设置]，选择计算机的通信端口和通信速率。

c.将梯形图输入到计算机，并对输入程序进行修改和检查，保存编辑好的程序，将文件名命名为*.pmw。将创建的梯形图转换格式后存入计算机。

（3）程序传送

a.程序的写出与校验

将PLC置于STOP模式，将计算机的程序发送PLC中，在“PLC程序写入”对话框中选择“范围设置”，并输入起始步和终止步，可减少写出时间，然后进行校验。

b.程序的读入与校验

在编程软件中生成一个新的文件，在STOP工作模式下，将PLC的程序传送到计算机中，原有的程序被读入的程序替代，然后进行校验。

2.2运行操作

程序传送到PLC用户存储器后，按以下操作程序运行操作。 

（1）检查PLC输入/输出接线是否正确。

（2）接通PLC运行开关，PLC面板上“RUN”灯亮，表明程序已投入运行。如果主机面板上“PROG·E”灯闪烁，表明程序有错误，此时应终止运行，并检查和修改程序中可能存在的错误，然后重新运行，直至正确为止。

（3）在不同输入状态下观察输入、输出继电器的状态，若与程序要求一致，则程序调试成功。

2.3监控操作

（1）元件监视

监视M0、X1、X2、Y2～Y4的ON/OFF状态，监视T0、C0、T2的设定值与当前值

（2）强制ON/OFF

对Y3进行强制ON操作，对Y4进行强制OFF操作。

（3）修改当前值

将D0的当前值K15修改为K60。        

（4）修改T/C的设定值

将K1的设定值K20修改为K60。

PLC系统防雷方案

一、实施计划
防雷系统的设计应满足以下原则：
1、 保护器不影响被保护设备的正常工作；
2、 雷击产生冲击波时，所采用的防护器件应有低阻抗，将冲击电流直接导入大地而不产生危险的冲击对地电位差；
3、 防护器件应有较高的承受冲击能量的能力，并有规范的接地系统。
按照IEC1312-1～3规范，为保护你计算机网络系统的设备，将需要保护的空间划分为不同的防雷区（LPZ），根据各部分空间不同的LEMP（雷闪电磁脉冲）的严重程度和实际情况确立相应的防护等级，合理使用相应的防雷器。
二、PLC系统线路防雷设计
   简单来讲，PLC分为一体化和模块式PLC。根据多年的雷电波入侵分析，PLC防雷主要分为电源线路防雷和通讯信号线防雷。
1、 一体化PLC 电源输入防雷：在220V电源输入线路端口处安装AOTEM*三级D级AT B140-2-D10  电源防雷器，衰减从**级和*二级防雷器过滤的残压，实现精细保护级别。其技术参数：较高防雷击电流Iimp=10KA（8/20）、响应时间tA≤25 ns 。
2、 模块式PLC电源输入防雷：在24V直流电源输入线路端口处安装AOTEM*三级D级AT 24V  直流电源防雷器，衰减从**级和*二级防雷器过滤的残压，实现精细保护级别。其技术参数：较高防雷击电流Iimp=10KA（8/20）、响应时间tA≤25 ns 。 copyright plc资料网
3、 一体化PLC对外的容易受雷电波入侵的是RS485、RS232、现场总线、工业以态网等通讯接口，因此在通讯接口处安装AOTEM  AT 24通讯线路防雷器。其技术参数：较高防雷击电流Iimp=10KA（8/20）、响应时间tA≤1 ns 。
4、 模块式PLC由于I/O模块接口处设有光电隔离保护，起到了一定的防雷保护，对外的容易受雷电波入侵的是RS485、RS232、现场总线、工业以态网等通讯接口，因此在通讯接口处安装AOTEM  AT 24通讯线路防雷器。其技术参数：较高防雷击电流Iimp=10KA（8/20）、响应时间tA≤1 ns 。
三、PLC系统接地
1、接地就是让已经纳入防雷系统的闪电能量泄放入大地，良好的接地才能有效地降低引下线上的电压,避免发生反击。接地是防雷系统中较基础的环节。接地不好，所有防雷措施的防雷效果都不能发挥出来。
     2、案例分析：数字地和模拟地建议分开（除非你的低压电气设备电源电压只有几十伏），因为数字电路属于正负5V、12V、24V级别的，很容易受干扰，而且一旦外部异常电压一旦串入将很大可能性的造成设备损坏。我刚上班时工厂里有一台1000吨的萨克米压砖机，因为其它设备和数字地的原因导致其电子设施几次烧毁，最后意大利派过来的技师（才毕业的中专生）更换设备后，指挥人在就地挖了个坑，埋了一根接地铜管和接地填料，搞成了单独接地。最后再也没有出现过类似现象。