6ES7212-1AB23-0XB8产品

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保护的迫切性

近年来，我国机床加工等装备企业得到快速发展。从技术上，机床装备相继得到很大的进步，已经不亚于水平，有些甚至达到水平。但是在市场上，很多机床的售价偏低，特别是机床，面临洋、价格、质量等很多方面的挑战。主要原因之一是国内很多企业只注重在机床功能和应用上的研发、改进，而在、环保等方面，未能满足相关的标准，和市场接轨还有很大差距，从而导致一些企业产品出口受阻，不能在舞台和国外一争高低。出于企业出口的需要，很多企业已经逐渐从开始模到自觉加强保护，自我约束和意识不断提高。另一方面，随着广度和深度的不断加大，众多外资企业进驻国内，参与竞争，抢占市场。装备企业不得不面临很大的竞争压力，采取积措施应对。单纯通过降低生产成本的方式是有限的，增加产品附加值才是主要途径。除了产品功能完善、齐全外，产品、性高越来越成为用户选择的主要原因之一。国内**竞争的加剧，导致企业追求生产率以降低经营成本，事故也相应增加。国家不断在加大立法、执法的强度，标准相继出台，已经成为人们日常生活、工作关心的话题。机床加装保护装置，不仅成为个人的自我保护要求的体现，也是维护企业利益，降低意外风险损失的有效途径，因此加装保护措施已经成为数控类机床的标准配置。目前数控类机床保护大多采取的方式是各个保护装置立设计后拼装在一起，不能很好有效地实现一个完整的系统解决方案。为此，笔者这里对某进口机床配置的ESALAN PLC 继电器产品给予介绍，并提供给大家设计选择保护装置的内容和方法，也可作为选择继电器的参考。

选择产品的基本原则

根据欧洲机器指令和EN954-1 等级的基本要求，依据机器的工作模式、功能，需要对机器工作可能存在的所有危险进行分析、评估，确定机器各个部分的危险等级，从而选择相应的等级，一般选3 级可以满足大多数的应用。接着对所有要做保护的部分进行统计，包括输入、输出、保护的等级、系统的工作模式、系统复位方式等。后设计、选择合适的保护方式和产品。

ESALAN COMPACT 的外观和性能简介

ESALAN COMPACT 是一集成若干继电器（5~8 个）于一体的PLC。可以提供用户24 个输入（E02.0~E04.7），9 个半导体输出(A00.1~A00.7, A01.0, A02.0) 和3 个继电器输出(A01.1~A01.3)，以及内部64 个时间继电器(T00.0~T63.0) 和512 个标志符( M00.0~M63.7)。

自1969年世界上诞生了台可编程逻辑控制器（PLC）以来，可编程控制技术在工业控制领域便一路高歌，了为广泛的应用。但是在这过去的30多年里，计算机技术、电子技术、网络通信技术以及自动控制技术的飞速发展，使得工程师们在工业应用中对于控制器的功能需求也远远了当初的“顺序逻辑控制”的简单期望。

来自于奥地利的贝加莱（B&R）工业自动化公司便是敏锐地捕捉到这一技术需求的变化，早在1994年便在个推出了基于定性实时多任务操作系统(Real Time multi-tasking Operation System)的可编程计算机控制器（PCC—Programmable Computer Controller），时至今日，仍然代表了这一技术的发展趋势，成为新一代自控工程师的新宠。

我们知道，常规的PLC大多依赖于单任务的时钟扫描
或监控程序，来处理程序本身的逻辑运算指令以及外部的I/O通道的状态采集与刷新，整个应用程序采用一个循环周期，但事实上在一个控制系统中，虽然往往有一些数据量是实时性要求很高的，但也有很多大惯性的模拟量是没有太高实时要求的，如果采用同样的刷新速度其实是对资源的浪费，而且循环顺序扫描的运行机制也直接导致了系统的控制速度严重依赖于应用程序的大小，应用程序一旦复杂庞大，控制速度就必然降低。这无疑是与I/O通道高实时性控制的要求相违背的。

而贝加莱PCC系统的设计方案则地解决了这一问题，与常规PLC相比较，PCC大的特点就在于其引入了类大型计算机的分时多任务操作系统理念，并辅以多样化的应用软件设计手段，由于分时多任务的运行机制，使得应用任务的循环周期与程序长短无关，而是由设计人员根据工艺需要自由设定，从而将应用程序的扫描周期同真正外部的控制周期区别开来，满足了真正实时控制的要求，而且这种控制周期是可以在CPU运算能力允许的前提下，按照用户的实际要求而做相应设定。

传统PLC运行模式

贝加莱PCC-定性分时多任务操作系统的运行模式

PCC 作为一种可编程计算机控制器，它是专为在工业环境下应用而设计的，是一种新型的定性分时多任务PLC，它不但具备传统PLC的所有功能，同时融合了新的IT网络技术和可选的语言编程环境，具有强大的数学运算能力、网络通信能力、抗干扰能力和控制能力，从而代表了PLC今后发展的方向，具有高的性、丰富的功能和广泛的适应性。

1 引言

数控机床是典型的机电一体化系统。PLC工程现场界面涉及光、机、电、气、液等复杂的输入输出信令，加之PLC对于信号的逻辑处理具有的抽象运算特征，使得工业现场故障处理工作通常是相当的复杂困难，PLC机电系统现场故障往往使得缺少工程经验的设备管理者们束手无策，较长时间的故障处理处理可以大幅度降低产能，严重影响生产。本文以就事论事的方式平铺直叙具体的机电工程现场故障处理案例，保留住故障处理经验中珍贵的分析判断过程。

2 数控机床故障诊断案例

2.1 甄别PLC内外部故障实例

配备820数控系统的某加工，产生7035号报警，查阅报警信息为工作台分度盘不回落。在SINUMERIK 810／820S数控系统中，7字头报警为PLC操作信息或机床厂设定的报警，指示CNC系统外的机床侧状态不正常。处理方法是，针对故障的信息，调出PLC输入/输出状态与拷贝清单对照。
工作台分度盘的回落是由工作台下面的接近开关SQ25、SQ28来检测的，其中SQ28检测工作台分度盘旋转到位，对应PLC输入接口110.6，SQ25检测工作台分度盘回落到位，对应PLC输入接口110.0。工作台分度盘的回落是由输出接口Q4.7通过继电器KA32驱动电磁阀YV06动作来完成。

从PLC STATUS中观察，110.6为“1”，表明工作台分度盘旋转到位，I10.0为“0”,表明工作台分度盘未回落，再观察Q4.7为“0”，KA32继电器不得电，YV06电磁阀不动作，因而工作台分度盘不回落产生报警。

处理方法：手动YV06电磁阀，观察工作台分度盘是否回落，以区别故障在输出回路还是在PLC内部。

2.2 诊断接近开关故障实例

某立式加工自动换故障。

故障现象：换臂平移到位时，无拔动作。

ATC动作的起始状态是：（1）主轴保持要交换的旧。（2）换臂在B位置。（3）换臂在上部位置。（4）库已将要交换的新定位。

自动换的顺序为：换臂左移（B→A）→换臂下降（从库拔）→换臂右移（A→B）→换臂上升→换臂右移（B→C，抓住主轴中）→主轴液压缸下降（松）→换臂下降（从主轴拔）→换臂旋转180°（两交换位置）→换臂上升（装）→主轴液压缸上升（抓）→换臂左移（C→B）→库转动（找出旧位置）→换臂左移（B→A，返回旧给库）→换臂右移（A→B）→库转动（找下把）。换臂平移至C位置时，无拔动作，分析原因，有几种可能：

（1）SQ2无信号，使松电磁阀YV2未激磁，主轴仍处抓状态，换臂不能下移。
（2）松接近开关SQ4无信号，则换臂升降电磁阀YV1状态不变，换臂不下降。
（3）电磁阀有故障，给予信号也不能动作。

逐步检查，发现SQ4未发信号，进一步对SQ4检查，发现感应间隙过大，导致接近开关无信号输出，产生动作障碍。

2.3 诊断压力开关故障实例

配备FANUC 0T系统的某数控车床。

故障现象：当脚踏尾座开关使套筒紧工件时，系统产生报紧。

在系统诊断状态下，调出PLC输入信号，发现脚踏向前开关输入X04.2为“1”，尾座套筒转换开关输入X17.3为“l”，润滑油供给正常使液位开关输入X17.6为“1̶1;。调出PLC输出信号，当脚踏向前开关时，输出Y49.0为“1”，同时，电磁阀YV4.1也得电，这说明系统PLC输入/输出状态均正常，分析尾座套筒液压系统。

当电磁阀YV4.1通电后，液压油经溢流阀、流量控制阀和单向阀进入尾座套筒液压缸，使其向前紧工件。松开脚踏开关后，电磁换向阀处于中间位置，油路停止供油，由于单向阀的作用，尾座套筒向前时的油压得到保持，该油压使压力继电器常开触点接通，在系统PLC输入信号中X00.2为“l”。但检查系统PLC输入信号X00.2则为“0”，说明压力继电器有问题，其触点开关损坏。

故障原因：因压力继电器SP4.1触点开关损坏，油压信号无法接通，从而造成PLC输入信号为“0”，故系统认为尾座套筒未紧而产生报警。

解决方法：换新的压力继电器，调整触点压力，使其在向前脚踏开关动作后接通并保持到压力取消，故障排除。

2.4 诊断中间继电器故障实例
某数控机床出现防护门关不上，自动加工不能进行的故障，而且无故障显示。该防护门是由气缸来完成开关的，关闭防护门是由PLC输出Q2.0控制电磁阀YV2.0来实现。检查Q2.0的状态，其状态为“1”，但电磁阀YV2.0却没有得电，由于PLC输出Q2.0是通过中间继电器KA2.0来控制电磁阀YV2.0的，检查发现，中间继电器损坏引起故障，换继电器，故障被排除。

另外一种简单实用的方法，就是将数控机床的输入/输出状态列表，通过比较通常状态和故障状态，就能诊断出故障的部位。

2.5 根据梯形图逻辑诊断DI点故障实例

配备SINUMERIK 810数控系统的加工，出现分度工作台不分度的故障且无故障报警。根据工作原理，分度时将分度的齿条与齿轮啮合，这个动作是靠液压装置来完成的，由PLC输出Q1.4控制电磁阀YVl4来执行，PLC梯形图如图1所示。