深圳西门子中国一级代理商通讯电缆供应商

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1.面板上POWER灯不亮?
    主机、I/O扩充机座、I/O扩充模块、特殊模块之正面均有一个"POWER"之LED指示灯，当主机通上电时，LED之灯亮。若主机通上电源后，此指示灯不亮，此时，请将"24＋"端子之配线拔出，若指示灯正常亮起，表示FX2之DC负载过大，此种情况下，请不要使用FX2"24＋"端子之DC电源，请另行准备DC24V电源供应器。


    若将"24＋"端子之配线拔出后，指示灯仍然不亮，有可能PLC内部保险丝己经烧断，此时请您与我们各地营业所联络，我们将尽快为您处理。


    2.POWER灯呈闪烁状态?


    若POWER灯呈闪烁状态，很有可能是"24＋"端子与"COM"端子短路，请将"24＋"端子之配线拔出，若是指示灯回复正常，那请检查您的线路。若指示灯依然闪烁，那很可能PLC内的POWER板己经故障，请您将该部PLC送回我们各地营业所，我们将尽快为您处理。


    3."BATT‧V"LED灯亮


    当这个红色LED灯亮时，表PLC内的锂电池寿命己经快结束了(约剩一个月)，此时请尽快换新的锂电池，以免PLC内的程序(当使用RAM时)自动消失。


    若换新的锂电池之后，此LED灯仍然亮着，那很可能此部PLC的CPU板己经故障，请您将该部PLC送回我们各地营业所，我们会尽快为您处理。


    4."PROG‧E"LED灯闪烁


    一般来说，当此红色LED灯闪时，大部份是程序回路不合理的情况较多，另一原因亦有可能是参数设定出错，或者是外来之噪声干扰导致程序内容产生变化。若您是使用掌上型书写器(FX-20P-E)建议您检查D8004，再依D8004的内容检查D8060～D8069，从D8060～D8069中可得到一个数据，此为侦错号码。欲知侦错号码内容，请参阅"三菱可程序控制器编程手册！


    5."CPU‧E"LED灯亮


    当"CPU‧E"LED灯亮时，有可能是以下几种原因所造成：


    1.PLC内部有导电性的粉尘侵入


    2.PLC的扫瞄时过100ms以上(检查D8012即可知道长执行时间)


    3.通电中，将RAM/EPROM/EEPROM记忆卡匣拔下。


    4.PLC附近有噪声干扰


    若排除上述的问题，而"CPU‧E"LED灯仍然亮着的话，此部PLC可能真的故障了，建议您将它送回来给我们，让我们来帮您找出它的病因。


    热门话题


    1.我的PLC被人设定了密码，怎么办?


    若您拥有原始程序，您只要将PLC内存全部即可。


方法如下：


    a.若您使用掌上型程序书写器


    当书写器与PLC连接后选择ONLINE模态，按GO键，屏幕会要求您打入密码，此时请您按SP键8次，再按GO键3次，如此一来，您的PLC就回复到出厂时的状态，您只要再将原始程序打入PLC即可。


    b.若您使用FXN，DOS版V2.0以上版本软件


    于MODE窗口中按7，5，3，再于出现的画面中选项，以上、下键选择"MEMORYALLbbbbb"再按"Enter"键，如此，PLC内部存储器将全部被。使用者再将原始程序写入PLC内即可。


    c.若您使用FXNbbbbbbs版V1.0以上版本软件


    将原始程序颢示于屏幕上，将PLC置于STOP状态，再于画面上功能选择列中选PLC，再选PLCmemorybbbbb…，跳出新画面后，将三项选项全部圈选，再按"Enter"键，画面将出现"确定"及"取消"两选择让您做决定，此时，该做决定的您，"确定"，按"Enter"键吧!该画面若消失了，亦表示该PLC已回复到出厂时状态，您可以重新写入程序了

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)。

ESALAN COMPACT 外观

PLC 输入允许单通道或双通道。它对每一个外部输入都采取双通道数据处理。

ESALAN 内部设有两个不同生产厂家的不同设计、制造工艺的微处理器，内部软件也是采取不同设计思路，因而无论硬件、软件同时出现故障的几率非常低。同时基于它们基础而设计的两个监控系统互为冗余，只有两个系统均检测到该信号正常且允许输出，一个对应的逻辑信号才正确地得以传送到下一级接受单元，直到输出。

ESALAN 保护系统

根据该数控机床的结构和性能分析，确定系统等级为不3 级。其中对输入点数统计如下：

1、防护门，左右各1 扇，安装有2 个门锁开关和2 个门限位开关Q1，Q2。
2、紧急停止按钮E1，E2，触摸屏操作台上1 只，机器操作台1 只。
3、CNC 轴状态检测传感器T1，T2，主轴的速度。
4、液压系统压力检测保护开关信号P1，P2。
5、工具放置位置检测信号W1。

同样输出电路也是采取双通道检测原理，CPU1 和CPU2 均正常工作，输出1 和输出2同时接通，负载才可以工作；对半导体输出和继电器输出，同样道理。只是对半导体输出，需要用户作好多余容量及干扰的吸收。根据保护的需要，输出点数的统计如下，其中不包括主控单元的控制信号和输出：

1、主轴电机主控继电器2 只，Ka，Kb;
2、液压电机接触器2 只，Kc，Kd。
3、门锁打开信号2 个，左右各1，给Kg，Kh。
4、电磁阀输出2 个，Ke，Kf。
5、变频器控制输出1 个。
6、监控灯输出1 个，指示工作状态。

基于这样的运行平台，PCC的应用程序可分为多个立的任务模块，这样给便应用软件的开发带来了大的便利，因为工程师可以方便地根据控制项目中各子系统的不同功能要求，如数据采集，报警，PID调节运算，通信控制等，开发相应的控制程序模块(任务)，在分别编制和调试之后，可一同下载至PCC的用户程序存储器中，在多任务操作系统的调度管理下，并行协同运行，因为这些模块既相互立运行，而数据间又保持一定的相互关联，由他们共同实现项目的控制要求。在这多个任务中，根据不同任务对实时性能的不同需求，设计人员可以不同的等级即确定的循环周期，从而实现确定的分时多任务控制。即便某个任务处于等待状态，别的任务也可继续执行。

这种多任务的运行机制，采用大型应用软件的模块化设计思想，还带来了项目开发效率上的提高，有着常规PLC无法比拟的灵活性。因为多任务的思想使得各个任务模块的功能描述趋清晰简洁，用户可以自行开发自己有的而又同时具有通用性的立功能模块，并将其封装以便于日后在其他应用项目中重新使用。而且各个不同的任务甚至可以由开发小组的不同成员分别编制，不同的开发人员基于共同的约定，可以灵活选用不同编程语言，这就意味着不仅在常规 PLC上一直为人们所熟悉的梯形图，指令表等符合IEC6113-3规范的通用语言可以在PCC上继续沿用，而且用户还可采用为直观的语言，比如ANSI C 和Automation Basic，从而实现复杂的数学运算功能和过程控制算法。而且所有这些编程语言，PCC都采用“符号变量”来标识外部I/O通道及内部寄存器单元(例如用户可用motor_run来代表某开关量输出通道，button_down代表某开关量输入通道)。这样，软件开发人员毋需熟知 PCC内部的硬件资源分布，而只须集中精力于项目本身的工艺要求，即可编制出结构清晰功能明确的控制程序来。

PCC在硬件上的特点，还体现在它为工业现场的各种信号和应用设计了许多的接口模块和功能模块，如温度、张力、步进电机驱动、示波器、鼓序列发生、脉冲编码，称重、声波信号等等。它们将各种形式的现场信号十分方便的接入以PCC为的数字控制系统中，用户可按需要对I/O通道进行数十点、数百点至数千点的扩展与联网。在PCC模块内部，CPU的数据总线与IO总线分离，并配置有立的I/O处理器，特有的时间处理单元（TPU）在不增加CPU负荷的前提下，高速处理无论简单或复杂的定时任务，其基准计时频率可高达6.29MHz，因此目前被广泛应用于测频测相及PWM等的时间处理场合中。而其所有数字量输入端都经过了光电耦合隔离，模拟量输入端也都经过了RC滤波处理，因此具有很好的抗干扰能力，其整体硬件平均无故障时间MTBF高达50万小时。

PCC在远程通信方面的灵活性，是区别于常规PLC的另一显著标志，作为构成现场分布式控制的主要供应商之一，贝加莱PCC为此提供了十分灵活多样的解决方案。除开放式现场总线的网络方案之外，PCC还提供了多种网络协议，用户不仅可以采用贝加莱的有网络协议，也可以方便的与其他厂家的PLC或其他工控设备联网通信(如Siemens，AB， Modicon等)，在一些特殊情况下，PCC还为用户提供了创建自定义协议的帧驱动（Frame drive）工具。特别值得一提是Ethernet POWERbbbb网络协议，这是2001年贝加莱公司在竞争对手还在讨论实时工业以太网概念的时候，便在次推出并实用化了真正意义的实时工业以太网络，这也是个开放的级（SIL3）实时工业以太网。2007年初该公司又已经发布其实现了千兆级实时工业以太网Ethernet POWERbbbb的消息。由于具备这样的技术优势，PCC常常能解决许多常规PLC所望尘莫及的通信难题，轻松实现与各种不同产品，不同通信协议的互联。

目前，B&R公司的PCC主要由2005系列、2003系列以及X20 CPU系列构成，由于在网络通信方面的开放性和结构上的模块性，三种系列的PCC在构成控制系统的规模上，往往是十分灵活可塑的。也正顺应了PLC、IPC及DCS技术相互融合的发展潮流，因此贝加莱的PCC控制器携其DCS系统APPROL目前在越来越多的工业应用领域中，日益显示出了其不可低估的发展潜力。

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，

通过数控系统的DIAGNOSIS能中的“STATUS PLC”软键，实时查看Q1.4的状态，发现其状态为“0”，由PLC梯形图查看F123.0也为“0”，按梯形图逐个检查，发现F105.2为“0”导致F123.0也为“0”，根据梯形图，查看STATUS PLC中的输入信号，发现I10.2为“0”，从而导致F105.2为“0”。I9.3、I9.4、I10.2和I10.3为四个接近开关的检测信号，以检测齿条和齿轮是否啮合。分度时，这四个接近开关都应有信号，即I9.3、I9.4、I10.2和I10.3应闭合，现I10.2未闭合，处理方法：（1）检查机械传动部分。（2）检查接近开关是否损坏。

2.6 根据梯形图逻辑诊断DO点故障实例

配备SINUMERIK 810数控系统的双工位、双主轴数控机床。

故障现象：机床在AUTOMATIC方式下运行，工件在一工位加工完，一工位主轴还没有退到位且旋转工作台正要旋转时，二工位主轴停转，自动循环中断，并出现报警且报警内容表示二工位主轴速度不正常。

两个主轴分别由B1、B2两个传感器来转速，通过对主轴传动系统的检查，没发现问题。用机外编程器观察梯形图的状态。
F112.0为二工位主轴起动标志位，F111.7为二工位主轴起动条件，Q32.0为二工位主轴起动输出，I21.1为二工位主轴卡紧检测输入，F115.1为二工位卡紧标志位。

在编程器上观察梯形图的状态，出现故障时，F112.0和Q32.0状态都为“0”，因此主轴停转，而F112.0为“0”是由于Bl、B2主轴速度不正常所致。动态观察Q32.0的变化，发现故障没有出现时，F112.0和F111.7都闭合，而当出现故障时，F111.7瞬间断开，之后又马上闭合，Q32.0随F111.7瞬间断开其状态变为“0”，在Flll.7闭合的同时，F112.0的状态也变成了“0”，这样Q32.0的状态保持为“0”，主轴停转。Bl、B2由于Q32.0随F111.7瞬间断开测得速度不正常而使F112.0状态变为“0”。主轴起动的条件F111.7受多方面因素的制约，从梯形图上观察，发现F111.6的瞬间变“0”引起Flll.7的变化，向下检查梯形图PB8.3，发现卡紧标志F115.1瞬间变“0”，促使Flll.6发生变化，继续跟踪梯形图PB13.7，观察发现，在出故障时，I21.1瞬间断开，使F115.1瞬间变“0”，后使主轴停转。I21.1是液压卡紧压力检测开关信号，它的断开指示卡紧力不够。由此诊断故障的根本原因是液压卡紧力波动，调整液压使之正常，故障排除。

3 结束语

通过典型实例与故障现象对数控系统、立式加工自动换故障、配备FANUC 0T系统的某数控车床、配备SINUMERIK 810数控系统的双工位、双主轴数控机床等运行中存在的问题加以分析，并作出相应的故障排除方法。

摘要：主要说明SIMATIC S7-300 可编程控制器在在线预冲孔冷弯成型生产线中的具体应用，并通过货架冷弯设备对货架组件的控制精度和产品生产工艺的满足程度进行验证分析，具体阐述了冷弯设备的软硬件设置、主要程序的组成功能、PID控制原理及系统调试特点等。
关键词：可编程序控制器；在线预冲孔冷弯成型生产线；全数字伺服系统

1、引言

1.1随着市场对冷弯型材需求量的不断增长，特别是对有孔冷弯型材的需求，在线预冲孔冷弯成型生产线的设计和制造技术也需要不断发展与成熟，如：在线预冲孔孔位分布的演变、产品品种的多样化和小批量化要求、材料利用率的提升和设备的易操作等方面均对设备的复合化和电气控制技术提出了高的要求，本文拟就SIMATIC S7-300PLC在在线预冲孔冷弯成型生产线中的具体应用和软硬件设置、主要程序的组成功能、PID控制原理及系统调试等方面进行探讨。

2、 PLC系统配置

2.1 根据在线预冲孔冷弯成型的产品加工工艺、单机功能配置及运动分析、设备的操作与维护保养等方面的要求，本机组电气控制部分采用西门子S7-300PLC，PLC与监控系统以及各从站之间的通讯采用PROFIBUS-DP现场总线方式；冷弯成型机组的主动力由SIMENS公司6RA28系列直流调速控制器和直流电机实现，为了减少故障排除时间，整线电气控制系统有启动提示、故障报警、自动停机，并通过汉字显示终端，显示部分故障的详细内容及提示。

2.2 PLC硬件配置：1）、处理单元选用SIMATIC S7-300 CPU315C-2DP一块，它具有大型的程序存储容量，并有PROFIBUS-DP主/从接口，可以配制成分布的自动化结构，易于今后的系统扩展。2）、伺服电机定位模块SIEMENS 6ES7 354一块，3）、SIMATIC S7-300 OP27一块，4）、继电器输出单元SIEMENS 6ES7 322五块，5）、SIMATIC S7-300 6ES7 FM350高速计数模块一块，6）、SIMATIC S7-300 PS307电源模块一块，7）、接口模块IM153二块，8）、数子量输入输出模块SIEMENS 6ES7 321十块，9）、人机界面TP170A一块，方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，实现从S7-300中数据，S7-300按用户的刷新速度传送这些数据，S7-300操作系统自动地处理数据的传送。 10）、PROPHBUS网站一套等。

2.3程序设计：SIMENS公司的S7-300PLC程序主要采用结构化的设计方法，各主要功能块如：PID控制、故障处理、TP170A的通讯接口等均用子功能块FC实现，需要时在主程序OB1中调用，程序结构见图1，下面主要通过Profibus-DP总线进行通信和控制的交流伺服控制系统来说明S7-300PLC的软件设计，其程序主要有OB100、OB1、FB40和FB41组成。

图1程序结构

2.4 OB100是暖启动组织块，系统启动就调用OB100，主要作用是初始化已经打开的背景数据块，为伺服控制器设置输入/输出总线；如下程序片段：

程序段1：

CALL "POS_INIT" // Initialization of the user DB
DB_NO :=1 // DB number
CH_NO :=1 // Channel number
LADDR :=256 // Module address
RET_VAL:="DBEX".ERR_CODE_INIT// Error code
L "DBEX".ERR_CODE_INIT// Error code bbbbuation
L B#16#0
==I
R "DBEX".INIT_ERR // Reset error for INIT function
JCNWE
S "DBEX".INIT_ERR // Flag error for INIT function
NWE: NOP 0

程序段2：

OPN "DBEX"
L B#16#0 // bbbbb DBEX
T DBD0// Begin with DBEX.DBD0
T DBD4//
T DBD8//
T DBD 12
T DBW 16
程序段3：
L B#16#64
T "DBEX".OVERRIDE // Set override to **
SET
S "DBEX".SERVO_EN // Set servo enable
S "DBEX".DRV_EN // Set drive enable
S "DBEX".EX3.READ_EN // Set read enable (EX3)
BE

2.5 OB1是主程序块，根据实现的各作业功能编写出显示块、参数设置块、工作运行块、自动循环块、动力组调整块等。这块程序块由OB1调用，实现整体和程序的协调运行，包括功能FC32、功能块FB40、功能FC37和背景数据块DB40等，其中FC32的功能是定期的读和新来自总线上的背景数据块的数据；功能块FB40是控制伺服控制器的主要程序块，它将完成伺服控制器的初始化和位置控制，主要包括功能FC40和功能FC41；FC40主要完成轴的初始化；FC41是整个伺服控制系统的部分，能够实现诸如速度命令、位置命令、力矩命令、原点复归命令以及从总线上读取伺服控制器的反馈值等控制；FC37是复位模块，能总线的错误信息并产生一个复位命令使伺服控制器重新复位；DB40是功能块FB40的背景数据块。

2.6 FC30是FC40的子块，完成从PLC到伺服控制器的命令传递，检查命令是否被正确执行并对错误进行处理；FC31是FC41的子块，对FC41的完成情况进行诊断并传递给总线；FC33和FC34是功能块FB40的附属，前者对当前伺服控制器的状态进行检查，以便下一个指令的发送；后者处理多个伺服控制器的同步问题（在实际冷弯产品中存在多工位在线伺服控制模式）等。

2.7 STEP7提供了两种常用的PID算法：连续型PID（FB41）和离散型PID（FB42），本系统选用FB41，它是根据系统的采样周期而获得的输出控制，它决定了PID回路的灵敏度，即调节速度的快慢，初期PID参数整定不能单靠理论计算来确定PID参数，实际PID的参数设定通过对被控参数的实时曲线和分布规律的实现程度，即其精度和运行稳定程度来调整，以达到控制效果。

3、 系统PID参数分析与整定

3.1 PID参数：鉴于货架冷弯型钢冷弯生产线的具体生产过程的间断性特点，有利于采用现场经验整定法有效PID参数并能达到一个较好的控制效果，初期PID比例参数按经验数据设定，并依先比例，后积分，后微分的顺序进行PID参数调整，在观察现场控制过程、过程值及运动控制精度的测量比较的同时，慢慢的改变PID参数值并反复凑试，直到运动控制精度及其稳定性符合要求为止。PID整定参数确定后，并不能说明它永远都是的，仍然会受外界扰动而发生根本性的改变并要求重新根据需要进行参数的整定，实际过程中可以发现输出与误差的关系式如下所示：

上式中，U(n)为n个采样周期的控制输出；e(n)为n个采样周期的位置误差；n为正常采样周期； 为微分采样周期；kp为比例增益；ki为积分比例增益；kd为微分比例增益。PID控制系统调节输出就是为了保偏差值e为零，使系统达到一个预期稳定状态。

3.2控制系统参数的整定：主控PLC程序中的PID参数整定及系统运动分析，看给定的参数是否符合控制系统的要求，该过程需用参数整定实现。参数整定的主要任务是确定kp、ki、kd、采样周期n及微分采样周期 ；比例增益kp提供了一个与位置误差成正比的输出，比例系数kp增大，使伺服驱动系统的动作灵敏、响应加快，而过大会引起振荡，调节时间加长；积分比例增益ki提供了随时间增长的输出，因此保了静态位置误差为0，积分系数Ki增大，能系统稳态误差，但稳定性下降；微分比例增益kd提供了与位置变化率成正比的输出，起到了前控制的作用，减小了系统的调，保证了系统的动态特性良好，微分控制kd可以改善动态特性，使调量减少，调整时间缩短。采样周期的选取应远小于对象的扰动周期、应比对象的时间常数小得多、应考虑执行机构的响应速度、对象所要求的调节品质等，实际上尽量选取小量值；具体整定过程需要根据PID参数来现场的适应参数和现场的实际调整设定，由于系统主控PLC程序中的PID参数不能实现实时在线调整，需要根据不同的产品或负载情况分别整定，并在生产工具过程中通过触摸屏分别输入整定值来实现有效控制，否则易形成位置控制过程的调或振荡等现象。

4 调试要点及注意事项

4.1交流位置伺服系统的动态性能是冷弯设备在线调试过程中的重要阶段，直接决定了冷弯设备的工作性能和产品的孔位精度分布规律和控制精度。如货架冷弯机组中的伺服系统的控制要求很高, 不应有任何振荡和调, 否则会造成货架组件的侧立面孔位误差大，孔位分布不均匀，严重影响货架的装配精度和使用性能，降低成品率，增加生产经营成本。货架冷弯机组中的伺服定长送料为断续送料模式，其送料的长度与配套设备的加工时间决定于交流位置伺服系统的运动节拍，控位精度及交流位置伺服系统的动态性能等，其动态性能一般可由系统在单位阶跃输入信号作用下的时间响应曲线来描述。如图2所示可通过多种调整变化的形式逐渐到达定位点，我们希望获得图中标示为1的单调变化模式，不希望出现标示为2或3的振荡波形，标示为4的调整模式会形成不到位故障或伺服系统随动误差大、调节时间延长等现象，影响整机的速度匹配和控制精度等。图示出的常用的动态性能指标有： 上升时间tr、调节时间ts和调量σ%。其中上升时间tr反映了系统的动态灵敏度和系统过渡过程的快速性； 调节时间ts又称过渡过程时间，是衡量系统快速性的主要指标； 调量σ%是反映在系统过度过程进行得是否平稳的指标。

4.2在系统调试时, 可通过对系统动态性能的这些指标进行在线软件测试、相关数据分析得到系统参数应调试的值, 如：SIMATIC STEP 7软件针对SIMATIC S7-300 FM 354 SERVO模块的DB1200中的参数和数据进行调节，实现控制精度、运行速度等的优化配置以及在线伺服系统的监测，系统分析关键参数的走势，如运动调量的变化、速度及电流值的变化，从而调节使伺服系统达到理想状态。如确认伺服系统运动执行元件对上位机的指令执行偏差情况，可采用指令偏差的自动或手动模式进行调整，适当优化伺服控制器和伺服电机的设定参数，对SIMATIC S7-300上位机及SIMATIC S7-300 FM 354 SERVO模块伺服控制参数的设定和调整等，也可选用特定的调试软件来辅助设定和调整控制参数。如：速度指令调整增益、速度环路增益等增益参数的调整，来获得优化参数和控制效果，由于伺服系统带负载运行时存在系统与负载动态匹配的问题、存在参数时变、负载扰动以及伺服电机自身和被控对象的严重非线性、强耦合性等不确定因素，在线修订模糊控制的数学模型和控制敏感参数，相应的PID控制参数，以实现系统无调和振荡现象。如：货架冷弯机组在设计时会考虑使用多板厚同规格的系列产品、或通过不同的冷弯工艺在一条生产线上生产不同规格尺寸的货架产品，故交流位置伺服系统的负载的大小和性质会发生多种变化，甚至相同规格卷料在换后也会造成负载的不稳定与变化, 这种变化将使系统的性能特别是动态性能变得复杂，使运动定位出现振荡、调甚至于不能稳定运行，在调试现场测定系统所带负载的动态性能指标和伺服系统在线带负载时的动态性能指标, 在调试过程中对系统进行动态性能分析与测定, 并凭经验由人工进行现场在线修正与调试，调试现场也需要配合相当的人力进行相关数据的收集整理、数据分析处理等。

4.3主要完成以下工作：1）、实时采集数据, 即测试带载系统的动态性能参数, 如实际速度、实际位置参数等，主要是通过一些的参数单元、计算及软件，通过使用这些工具和手段进行有关参数的设定、监控、波形显示、I/O检查监控、在线调整、运动参数的与处理等。2）、辅助作图, 把这些参数用曲线形式表示出来, 如画成速度响应曲线、位置响应曲线等；3）、求出系统的动态性能指标, 如: 上升时间tr、调节时间ts和调量σ%等。4）、根据系统动态性能指标的走势，重新制订交流位置伺服系统的性能在线调试方案，5）、事实上可以实现伺服定位控制稳定在编码器一个角脉冲波动范围上，并稳定实现运动控制。如：我公司选用的编码器为2000p/r，测量辊周长为300mm，货架组件的孔位控制精度理论上可实现±0.075mm，考虑到冷弯卷料的表面平整度等其它因素的影响，其实际孔位控制精度要低些；根据从生产现场采集到的数据分析，实际孔位控制精度σ达到±0.10mm以内，且误差基本符合正态分布规律，从根本上也保证了总长度上的累积误差小，基本稳定在6σ以内。交流伺服系统运行速度可达60M/min以上，整机匹配运行速度可达到20M/min以，大地提高了冷弯型钢产品的生产制造品质、生产效率和应用范围。

4.4系统的机械控制精度对电气系统的控制精度存在一定的影响,可通过电气上的通电保持和实际的转矩平衡、适当的机械定位抱闸及加工原料的平整度等方面进行综合控制以缩短系统的在线调试时间和周期，为保证冷弯组件的质量和生产成本，还定期对旋转编码器测量辊的磨损进行校准修正、相关外围设备参数变化或调试过程中的机组再调整、设备的维护保养等，从而尽量在很多场合达到较位置控制的要求。并根据具体产品进行参数优化和性能分析，以提高系统的广泛适应性。

5、结论

运用SIMATIC S7-300 可编程控制器在在线预冲孔冷弯成型生产线中的具体应用及编程设计、调试。基本可实架立柱的孔位误差控制精度要求，该系统经过实际在线调试和运行表明，整个系统设计合理，控制精度高，运行，减小了操作人员的劳动强度，提高了生产效率。将在线预冲孔冷弯成型生产线的生产效率和产品质量提升到了一个新的层次，应该说其整体规划设计思路和具体应用调试过程是成功的。

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