西门子6ES7223-1PM22-0XA8产品描述

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如何快速且经济、地清理带深孔的铸铁件或轻金属铸件，一直是令很多汽车或其他车辆零部件制造商的事。同样的问题也困扰着发动机缸体、缸盖铸造生产企业，在产能压力下，如何才能清理缸体、缸盖的内腔且维持具经济效益的生产速度。产品的多样性，导致需要处理之工件具有不同尺寸、重量，不同数量和形状的内腔和难以触及的内部“盲通道”都让清理工作难上难。 

        以前大部分铸造厂是利用鼠笼式抛丸机清理发动机缸体、缸盖。该系统适合单一产品的生产，但对于清理不同形状尺寸的工件时，就需要每次都换相应的工装件，从而造成时间浪费，产能受限。国内一些抛丸机供应商制造的机器人式清理系统，由于技术瓶颈，无法克服对抛丸形式和强度之控制，会造成一些精密、易碎工件因受撞击力度过大而造成表面难以恢复的损伤。此外，抛丸室的密封性、清砂下来的砂砾之处理都是国内设备商目前尚未能解决的。 

        作为表面处理的维尔贝莱特(集团)，深谙客户的需求，其经典款的机械手式抛丸清理系统正是针对发动机缸体、缸盖制造商而度身研发建造的，且倍受客户推崇和青睐。其特点之一是高产能、少的工装件换需要，通用性强，能处理多种不同尺寸、形状的工件，包括缸体、缸盖、大型曲轴、变速箱壳体等。 体现维尔贝莱特(集团)为满足不同客户的特殊要求和工艺规格，每台机械手式抛丸系统都是度身定制，且在设计前进行充分的研究、讨论、和模拟试验，以确保与客户期望值的吻合。通过与客户的沟通，确认各项参数值和工艺标准，包括工件的类型、尺寸、重量、需要清理的部位、工件如何进入抛丸室、何种抛丸方式理想、如何与客户现有的生产线相结合等等，并由此进行机器设计。

       除此之外，包括电器选择、PLC程控系统、硬件装备、维护程序、电力要求、现场安装空间、当地环保标准、操作员等在内的问题都将是设计考量的因素。 工作原理维尔贝莱特(集团)机械手式抛丸机由两大部分组成，一个是工件进出料系统;另一个是抛丸室系统。这两个立系统能确保在抛丸同时，进行其他批工件的装卸，从而达到连续、高速的生产。 工件被放置在一个进料输送辊道上，送入抛丸室。带正向停止定位的液压式定位退杆和气动式定心摆正装置确保每个工件的正确装卡和置位。铸件被抬升起，送上机械手的卡爪，该液压控制的卡爪夹持住零件，在PLC程序控制下一边旋转，一边对其完成抛丸清理工作。抛丸结束后，铸件被另一侧的料爪接住，送到出料辊道，送出抛丸室。 的抛头是抛丸机的，涡轮的数量、功率和位置都是特别设计，且经过技术模拟试验验证。对于机械手式抛丸设备，PLC系统控制单元监控整个生产过程的诸多环节，以确保满足特定的生产要求和工艺规格。闭路式控制能同步反馈监控数据，保证机器的每个动作都准确无误、顺畅地进行，并能达到高重复性生产。一个友好界面的触摸屏，在实现控制功能的同时，可进行程序修改、系统监测和出错诊断及。 在抛丸室内，机械手卡爪夹住工件，按程序设定的参数，电子控制的磨料舱门打开，磨料就被送料给抛头，抛轮转动产生的离心力将磨料抛射至零件表面。预设的PLC程序控制卡爪转动方式，确保零件的所有表面和孔穴内腔都充分曝露在丸流下，被打抛干净。PLC编程还可实现机械手的连续旋转或停顿在某一角度，让该区域的抛射时间延长。该集中、、定向抛射的能力可确保零件内部各个复杂孔穴或通道均被清理干净。

        机械手手臂能360度正时针、逆时针旋转或停住，既能灵活地将工件各表面清理，又便于将残留在内孔里的磨料颗粒排离干净，随后工件被送出抛丸室，进行自动卸料。 维尔贝莱特(集团)设备的另一优势是低维修需要。高性的抛丸室和抛头材料延长备件的使用寿命，从而减低维修成本和机器因维修而停机的时间。

AB的PLC目前主要分5类：
1. 低端为 MicroLogix1500，编程软件为RS Logix500。目前新版本为 V6.0。
2.中端小型机为SLC500，编程软件为RS Logix500。目前新版本为 V6.0。
  可以支持多种网络，多支持4096点 I/O.
3.中端新则为 CompactLogix，编程软件为RS Logix5000。目前新版本为 V13.0。
4.主流机型为 ControlLogix5000，编程软件为RS Logix5000。目前新版本为 V13.0。大支持128K点I/O. 功能十分强大，甚至西门子S7-400H都不能相比。
5.老机型为 PLC-5，编程软件为RS Logix5。目前新版本为 V5.5。
PLC-5基本上已经停止生产了，目前只是备件供应。其地位将由ControlLogix5000替代，约于08年以前停止备件供应。

要学AB，RS Linx不可不知。
这是AB 的通讯软件。主要用来连接组太软件和PLC的通讯。
它将PLC的各种网络接口在软件层次上统一成OPC 接口。
实际上是一个不折不扣的OPC Server。不管计算机与PLC以何种方式连接，使用RSLinx软件后，都变成统一的OPC格式与上位软件通讯

在过去的几十年里，可编程逻辑控制器（PLC）一直被广泛用于自动化领域，而在可预知的未来，PLC仍将长盛。面向离散控制而设计PLC的实际上已经成为工业领域一个具有伟大意义的统治性工具。

然而，随着工业用机器和工厂系统的复杂性的增加，PLC已经很难而且也不可能成为完成所有自动化任务。现在的自动化系统已经了PLC的功能范围，使得工业机器领域的工程师在自动化系统中集成多的I/O、处理和控制策略。

新的可编程自动化控制器（PAC）硬件系统就是这样一个非凡的PLC系统扩展方案，能够很容易整合到PLC系统中，给工业机器增加多的功能，并提高机器的效率。

1、需求：如何提高机器的效率

如何提高机器的效率？让我们来看看Integrated Industrial Systems （I2S）公司是如何做的。I2S在现有的PLC系统上实现大的改进。这是一个来自美国的私有原始设备制造商，数十年以来一直致力于制造的轧制设备和控制系统，用于全世界的铁和非铁金属行业。在这一领域的雄厚技术底蕴使之成为的。

I2S也曾经长期使用PLC来自动化和控制生产的轧制设备。近几年他们一直在试图新轧制设备控制系统，以提率和质量。为了提高炼钢设备的效率和质量，他们主要对其伽马测量系统进行了改进，以便能准确地控制金属厚度。

数年以来，伽马测量系统一直是I2S产品家族中的标志性产品，现在依然广受欢迎，但是系统的很多硬件和软件特征都已经过时了。为了新该系统并改进其机器，I2S公司需要一个具有的模拟输入分辨率的方案，以连接伽马测量传感器和信号处理，从而从传感器中模拟信号，实现高度的厚度测量，再由PLC使用在轧制机器的控制系统中。

2、伽马测量仪技术

伽马测量仪使用“镅”作为恒发射源，这一发射源位于“C”框架组装的较低部。结构的部是一个和前置放大器。当通过发射源和之间的间隔时，金属带会吸收一部分辐射，吸收量视其厚度和密度而定。剩下的一部分就由进行测量，并转化成带厚度测量。

实施改造步：现有设备试验

为了节省时间和费用，I2S先试着在已有的PLC系统中进行模拟测量和处理。但是，PLC的模拟I/O和信号处理无法达到所需的度。I2S公司要确保运行于PLC中的控制系统不会因为额外I/O和处理的增加而减少。

因此，他们需要这么一个系统，这个系统能够从伽马传感器中模拟信号并进行处理以计算的厚度测量值，并能将这个厚度测量插入到PLC控制系统中。但是，所用的PLC不适合处理和高速模拟I/O。

二步：如果现有设备无法奏效，就试试其它方法

在认识到PLC无法提供连接伽马测量传感器所需的I/O和处理后，I2S转向了PAC技术。它选择了国家仪器的CompactRIO PAC，以提供改进轧制机器质量所的附加功能。CompactRI/O是一个可重置嵌入式系统，既结合了传统PLC的优点和性，又能提供多I/O和处理。国家仪器的所有PAC都可以通过其LabVIEW图形编程工具来编程，因此可以很容易进行编程和配置。

三步：添加I/O

CompactRIO有一个嵌入式现场可编程门阵列（FPGA）芯片和实时处理器，可通过内置的LabVIEW功能块来编程。另外，它还拥有过30个模拟和数字I/O模块，具有内置信号调节（反锯齿、隔离、ADC、DAC等）、高速计时（模拟I/O速度达到800kHz ，数字I/O速度达到30 MHz）和高分辨率（24b ADC），可与任何工业传感器或者触发器连接。

图1 CompactRI/O架构

I2S使用CompactRIO模拟输入模块来连接伽马级厚度传感器，以提供测量所需的高速计时和分辨率。由于每个I/O模块都是直接和FPGA相连的，工程师们于是能使用LabVIEW FPGA来轻松自定义CompactRIO的模拟I/O速率。

四步：添加处理

从伽马传感器获得模拟数据之后，CompactRIO使用内置的NI LabVIEW实时浮点功能块来在实时处理器中对数据进行处理，并将之转化成的厚度测量。

LabVIEW的实时功能块对数据进行确定的对数处理（如下面的等式1和等式2所示），以进行计算厚度测量值。由于LabVIEW Real-Time具有内置计算和分析功能，PAC能够很容易进行这一操作。

等式1：log I = （log I0）y/μ = （y/μ） log I0

等式2: y/μ = log I0/log I = log （I0-I）

CompactRIO系统在FPGA和实时处理器中进行所有的I/O和信号处理，并将高度厚度测量传输到相连的PLC上，又不会降低现有PLC控制系统的速率。借助于CompactRIO的性能，I2S的工程师可以为伽马级传感器添加这一自定义测量和分析功能，而不需要牺牲轧制机器的控制速度。

五步：整合PAC

每个轧制机器都带有三个形成网络的CompactRIO系统。这三个系统都是智能节点，能利用一个工业标准Modbus/TCP、TCP/IP或UDP协议进行通信。其中有两个系统与伽马级传感器连接，并进行模拟输入测量和处理，来计算厚度测量值。

图2 典型系统拓扑

三个CompactRIO系统则从另外两个系统中厚度值，并转换成模拟输出测量值，输入到正在控制轧制机器的PLC上。所有三个系统都通过以太网连接实现了互连，并使用一个UDP以太网信息协议来传输厚度测量值计算。将PAC连接到现有PLC架构上有三个基本方法：

1. 基本模拟和数字I/O。模拟/数字信号能够从PAC输出到PLC中。这是将PAC整合到PLC的一个基本的方法。I2S公司就是运用这种方法来将处理过的数据从CompactRIO PAC传输到运行轧制机器控制系统的PLC上的。

2. 工业网络。大多数PAC产品都支持工业协议，如DeviceNet、Profibus 、 CANopen以及基于以太网的协议如TCP/IP、UDP和Modbus TCP/IP。这使得工程师在连接PAC到PLC上时有很多网络选择。I2S公司运用的是以太网协议来在CompactRIO PAC之间传输数据，并将PAC和PLC连接到形成网络的HMI。

3. OPC Connectivity PAC还可以作为OPC客户端或者服务器，并通过OPC标签来收发网络数据到PLC或其它PAC上。OPC标准提供了一套标准的流程，让不同厂商的自动化系统之间可以很容易实现连接。

处理过的数据会以不到20毫秒的间隔在通过以太网互连的CompactRIO系统之间传输。CompactRIO测量值的获得、处理和传输速度都很快，因此，将厚度测量值键入到PLC控制系统的过程丝毫不会降低整个系统的速度。

I2S公司可以很容基于LAN的CompactRIO系统和10/100 Mbps以太网接口将系统连接到形成网络的Allen Bradley PLC，并利用一个标准的TCP/IP协议将之连接到人机接口（HMI）系统。轧制机器中的所有仪器都通过以太网实现了连接，因此不需要在一个电器噪音嘈杂的环境下长距离地传输模拟信号了。

3、总结

在未来的几年，PLC仍将继续用于自动化领域。但是随着机器的改进和自动化效率提高的需求，PLC不再是的。PAC技术给PLC提供了很好的，增加了传统PLC所不能提供的I/O和处理。将PAC连接到现有PLC架构中的方法有很多，所以工程师们将能够很容易地改进其基于PLC的自动化系统。