西门子6ES7321-1BH10-0AA0功能参数

N:N网络中有系统的共享数据区域，即网络中的每一台PLC都要提供各自的辅助继电器和数据寄存器组成网络交换数据的共享区间。网络编程元件的共享区域如表5.3所示。

    对于网络中的每一台PLC，都可以将自身用于网络交换的数据存入共享数据区。网络中的每一台PLC，使用网络中其他PLC自动传来的数据就像读本身区的数据一样方便。采用N:N网络通信，能链接一个小规模系统中的数据，每一个PLC都可以监视网络中其他PLC共享区域中的数据。N:N网络的设置只有在程序运行或PLC启动时才有效。N:N网络的参数设置内容如下。

    (1)站号设置(D8176)。D8176的取值范围为0～7，主机应设置为0，从机设置为1～7。

    (2)设置从机个数(D8177)。该设置只适用于主机，设定范围为1～7，默认值为7。

    (3)设置刷新范围(D8178)。刷新范围是指对通信联网中所有PLC的共享寄存器复位操作的范围。设置刷新范围实际上是设定联网PLC的共享区域辅助继电器、数据寄存器的范围，对于不同型号的PLC，其内部编程元件的地址和范围有差异，所以要根据PLC的机型设置刷新范围。

    刷新范围的设定有两步：由主机的D8178设置刷新模式（0、1、2共三种。默认值为0），参见表5:4的内容。当刷新模式设定后，N:N网络中主机和从机的刷新范围也就确定了，其主、从机的共享辅助继电器和数据寄存器的使用范围也就确定了。设采用FX2N型PLC进行联网，如果设定模式1，则参考表5.3的内容就可以知道采用模式1编程元件的共享区域了。

表5.3网络编程元件的共享区域

站号     模式0     模式1     模式2 

    4点字元件     32点位元件  4点字元件     64点位元件  8点字元件 

 0     D0-D3  M1000-M1031 DO-D3  M1000-M1063  D0-D7 

 1     D10-D13  M1064-M1095  D10-D13 M1064-M1127  D10-D17 

 2     D20-D23  M1128 -M1159  D20-D23 M1128-M1191  D20-D27 

 3     D30-D33  M1192-M1223  D30-D33 M1192 - M1255  D30-D37 

 4     D40-D43  M1256-M1287  D40-D43 M1256 -M1319  D40-D47 

 5     D50-D53  M1320-M1351  D50-D53 M1320-M1383  D50-D57 

 6     D60-D63  M1384-M1415  D60-D63 M1384-M1447  D60-D67 

 7     D70-D73  M1448-M1479  D70-D73 M1448-M1511  D70-D77 

表5.4刷新模式

     刷新模式（刷新范围） 　 　 

 通信元件     模式0      模式1      模式2  

 (FX0N. FX1s. FX1N. FX2N. FX2NC) (FX1N. FX2N. FX2NC) (FX1N. FX2N. FX2NC) 

    位元件     0点     32点     64点 

    字元件     4点     4点     8点 

    (4)其他相关标志和数据寄存器。

    ①M8038:设置网络参数；

    ②M8183：在主机的通信错误时为ON;

    ③M8184～M8190:在从机产生错误时为ON;

    ④M8191:在与其他从机通信时为ON;

    ⑤D8179：主机设定通信重试次数，设定值为0～10（默认值为3），该设置仅用于主机，

当通信出错时，主机就会根据设置的次数自动重试通信。

    ⑥D8180:设置主机和从机间的通信驻留时间，设定值为5～255，对应设置的通信驻留

时间为50～2550ms。

1  引言
    
  　  发动机的气门直接与高温燃气接触，受热严重而散热困难，因此一般采用耐热合金钢制造，如奥氏体不锈钢等。而这种钢材的硬度相当大，使用普通的冲床等设备对原料进行剪切很难获得满意的精度。如果采用手工砂轮切割，不仅劳动强度大，单是切口损耗就是一个非常大的浪费。为解决这一问题，设计开发了一种新型的精密剪切设备，能够在产品质量、劳动生产率、工作环境等各方面都能带来可观的改进。本文将主要其电气控制方面的内容做一简要介绍。
             
2  机床的基本构成
    
    　本机床为机械，特别为气门生产中的奥氏体棒料剪切下料所设计制造。根据生产工艺的要求，可以实现自动上料，挡板定位剪切，完成从原料到位至成品分拣的全自动化运行。并且能够实现前后棒料原料之间的无间隔衔接，提高工作效率。除机座等部件之外，机床还有布料机构、上料机构、进料机构、夹紧机构、剪切机构、分料机构等。其中布料机构和分料机构由气缸带动，上料机构和进料机构由轮轴带动，采用摩擦轮传动，传送。夹紧机构和剪切机构由油缸带动，剪切主冲切头高速运行，可保剪切质量。整个机床结构坚固，安装要求固定，能够抵抗剪切时产生的冲击作用力。
             
3  电气控制系统概述
    
  　  本电气系统的设计制造，遵守《gb/t5226.1-96》的有关规定，以及其它的和机床行业特殊要求的有关说明，采用位置传感器、压力传感器检测，plc程序控制。电气控制系统主要分两部分构成，即动力部分和运动控制部分。
    
    　在动力部分中，因为电机容量并不很大，对启动时的各参数要求也不很高，因此对除上料电机和进料电机以外的电机采用传统的“星三角”启动方式和直接启动控制方式，主回路为空开、接触器、热继电器方案。为保证工序的衔接良好，上料电机和进料电机采用变频调速。
    
   　 在系统的运行方式上，设有手动、半自动、自动三种工况，以分别适用于不同的操作条件。其中手动工况为设备调试以及特殊工况下使用；半自动工况下每次可以完成一整根棒料原料的加工；自动工况下可以自动续料，连续完成多根棒料原料的加工，为正常工作模式。
    
   　 系统包括电气控制柜1台和操作台1台。电气柜和操作台的控制面板上装有若干控制按钮（旋钮），并且在按钮旁边有相应的文字说明来解释按钮（旋钮）的作用，如控制给电、停止、急停等。控制面板上还装有指示灯，灯点亮时，其相应的文字说明表示主机当时的运行状态，如电源有电、电机运行等。
    
  　  启动分为两个按钮，只要当两个同时按下时才起作用，防止误启动。设“停止”按钮，在系统运行时可以随时按压，此时plc停止输出。 
    
    　设“紧急停止”自锁按钮，按下时不仅停止输出，并且整个控制系统断电。在情况排除后，可旋转该自锁按钮，使其解除工作状态。
             
4  基于plc的控制系统
    
   　 该控制系统结构如图1所示，触摸屏的工作参数设定、传感器的实时工况监视、操作台上的工况选择按钮组成plc的输入部分，其中触摸屏的参数输入通过com口与plc的通讯实现。控制变频电机转速的变频器、控制油缸气缸动作的电磁阀以及实时工况指示灯组成了输出部分。

  4.1 plc型号的选择
    
 　   由于三菱fx系列plc兼有整体式和模块式可编程控制器的优点，其功能强，响应速度快，因此选取该系列产品。plc的输入点和输出点各需要30多个，参照其标准配置点数，选用fx2n-64mr。该型号共有输入点32个，输出点32个。为节约点数，也为了留出必要的空点以方便将来设备升级，将若干逻辑关系简单的输入输出改为继电器控制。这样以来，实际使用的点数大约为58个（其中输入点30个，输出点28个）。控制上料和进料的变频器采用三菱fr-s500系列产品,触摸屏采用f940产品。
 　   4.2 工序控制
    
  　  每一根棒料原料所经过的工序如图2所示，各工序之间的衔接信号由行程开关、压力传感器和光电编码器等提供，工序的结束信号一般同时用作后一工序的起始信号，在必要时做相应的延时处理。如压料工序，由光电编码器结合行程开关对棒料是否到达，以及是否离开压料位置进行判断；夹紧、剪切和松开工序由压力传感器和行程开关判断，在夹紧压力达到额定值时压力传感器发讯，开始剪切。剪切完毕后头对应的行程开关发讯，夹紧油缸泄压松开。

 　  由于棒料原料的料头一般会存在一定的缺陷，不能直接用于后续加工。所以对料头做特殊的处理上，即将尽可能少的料头剪掉。因此设备要对马上要剪切的部位做出判断，以确定是否为料头部分，如果是料头部分，同时又在旋钮中选择了“剪料头”，则对料头进行“剪料头”工序。对原料的尾料部分也要做相应的处理，在出料时增加“分料头”工序。如果是开机后的根原料，这一功能可以比较实现，对于连续生产中的后续原料，则有赖于参数的设定，通过对触摸屏所设定的原料长度和下料长度的计算，可以预先知道每一根原料可以下料的根数，在完成这些根数之后的余料可以判定为料尾，而次料则可以认定为下一个料头。需要注意的是，在计算时考虑必要的夹持长度。
    
 　   系统具有自动计数功能，每一次有效剪切都将做一数值上的累加，保存在plc上可断电保持的数据寄存器中。当累加到触摸屏所设定的生产计划数时，系统会暂停运行，提示操作者是否继续生产加工。
    
 　   考虑到液压系统的特点，在电磁阀的动作上增加限制条件，即其只有在液压泵电动机正常后才能动作，可通过电动机启动延时来实现。
    
  　  4.3 速度控制
    
 　   根据生产工艺的要求，下料长度一般在60mm～280mm之间，又由于机床在运转效率及稳定性方面都有要求，因此系统设计运转速度随下料长度的增加而增加。当下料长度较短时，上料电机及进料电机以慢速运行；反之则以快速运行。上料工序分为两段，由变频器控制上料电机的速度，前段较快，后段较慢且与进料电机同速。变频器一般都会支持多段速调速，在此上料电机实际使用7段速而进料电机使用6段速。具体速度搭配如表1所示，从速度1至速度7依次加快。

  　  当开机时或参数改变时，触摸屏确定的下料长度传至plc，程序判断下料尺寸所处范围，然后在合适工序期间触发相应的变频器通路，调出相应的速度。
    
    　该plc电气控制系统是强弱电混合系统，因此在控制柜的元件布置和走线上应有相应的考虑。，接触器、空气开关和变频器等原件放置于电器柜中，而plc等放置于操作台中，以减少电磁干扰。在plc的输出点连接电磁阀时，并联rc吸收装置，以电磁噪声。该机床实际应用于大批量生产中，由于线路简化，操作方便，自动化程度高，可在类似场合推广使用。
             
5  结束语
    
    　该机床设计，属国内的产品，可替代昂贵的进口产品。加工的成品端口质量好精度高，端面倾斜度≤1°，端面圆度≤0.04d，塌边长度≤0.2d，下料长度误差±0.15mm。加工效率在20支/分钟以上，可大大提高劳动效率。另外在节能降耗方面也有很大的提高。据保守估计，使用该产品，仅计算降低口损耗方面的收益，一年就可以收回成本