| 品牌：Allen Bradley | 規格：MPLB540KMJ22AA | 材質：AB |
| 產地：原廠 |
MPLB540KMJ22AA Allen Bradley
MPLB540KMJ22AA Allen Bradley
MPLB540KMJ22AA Allen Bradley
1、概述
在組合機床自動線中，一般根據不同的加工精度要求設置三種滑臺（1）液壓滑臺，用於切削量大，加工精度要求較低的粗加工工序中；（2）機械滑臺，用於切削量中等，具有加工精度要求的半精加工工序中；（3）數控滑臺，用於切削量小，加工精度要求很高的精加工工序中。可編程控制器（簡稱PLC）以其通用性強、可靠性高、指令係統簡單、編程簡便易學、易於掌握、體積小、維修工作少、現場接口安裝方便等一係列優點，被廣泛應用於工業自動控制中。特別是在組合機床自動生產線的控制及CNC機床的S、T、M功能控制更顯示出其的性能。PLC控制的步進電機開環伺服機構應用於組合機床自動生產線上的數控滑臺控制，可省去該單元的數控係統使該單元的控制係統成本降低70~90%，甚至只佔用自動線控制單元PLC的3~5個I/O接口及<1KB的內存。特別是大型自動線中可以使控制係統的成本顯著下降。
2、PLC控制的數控滑臺結構
一般組合機床自動線中的數控滑臺採用步進電機驅動的開環伺服機構。採用PLC控制的數控滑臺由可編程控制器、環行脈衝分配器、步進電機驅動器、步進電機和伺服傳動機構等部分組成，伺服傳動機構中的齒輪Z1、Z2應該採取消隙措施，避免產生反向死區或使加工精度下降；而絲杠傳動副則應該根據該單元的加工精度要求，確定是否選用滾珠絲杠副。採用滾珠絲杠副，具有傳動效率高、係統剛度好、傳動精度高、使用壽命長的優點，但成本較高且不能自鎖。
3、數控滑臺的PLC控制方法
數控滑臺的控制因素主要有三個：
3.1行程控制
一般液壓滑臺和機械滑臺的行程控制是利用位置或壓力傳感器（行程開關/死擋鐵）來實現；而數控滑臺的行程則採用數字控制來實現。由數控滑臺的結構可知，滑臺的行程正比於步進電機的總轉角，因此只要控制步進電機的總轉角即可。由步進電機的工作原理和特性可知步進電機的總轉角正比於所輸入的控制脈衝個數；因此可以根據伺服機構的位移量確定PLC輸出的脈衝個數：
n=DL/d（1）
式中DL——伺服機構的位移量（mm）
d——伺服機構的脈衝當量（mm/脈衝）
3.2進給速度控制
伺服機構的進給速度取決於步進電機的轉速，而步進電機的轉速取決於輸入的脈衝頻率;因此可以根據該工序要求的進給速度,確定其PLC輸出的脈衝頻率:
3.3進給方向控制
進給方向控制即步進電機的轉向控制。步進電機的轉向可以通過改變步進電機各繞組的通電順序來改變其轉向;如三相步進電機通電順序為A-AB-B-BC-C-CA-A…時步進電機正轉;當繞組按A-AC-C-CB-B-BA-A…順序通電時步進電機反轉。因此可以通過PLC輸出的方向控制信號改變硬件環行分配器的輸出順序來實現，或經編程改變輸出脈衝的順序來改變步進電機繞組的通電順序實現。4PLC的軟件控制邏輯
由滑臺的PLC控制方法可知，應使步進電機的輸入脈衝總數和脈衝頻率受到相應的控制。因此在控制軟件上設置一個脈衝總數和脈衝頻率可控的脈衝信號發生器；對於頻率較低的控制脈衝，可以利用PLC中的定時器構成，如圖2所示。脈衝頻率可以通過定時器的定時常數控制脈衝周期，脈衝總數控制則可以設置一脈衝計數器C10。當脈衝數達到設定值時，計數器C10動作切斷脈衝發生器回路，使其停止工作。伺服機構的步進電機無脈衝輸入時便停止運轉，伺服執行機構定位。當伺服執行機構的位移速度要求較高時，可以用PLC中的高速脈衝發生器。不同的PLC其高速脈衝的頻率可達4000~6000Hz。對於自動線上的一般伺服機構，其速度可以得到充分滿足。
5、伺服控制、驅動及接口
5.1步進電機控制係統的組成
步進電機的控制係統由可編程控制器、環行脈衝分配器和步進電機功率驅動器組成，控制係統中PLC用來產生控制脈衝；通過PLC編程輸出數量的方波脈衝，控制步進電機的轉角進而控制伺服機構的進給量；同時通過編程控制脈衝頻率——既伺服機構的進給速度；環行脈衝分配器將可編程控制器輸出的控制脈衝按步進電機的通電順序分配到相應的繞組。PLC控制的步進電機可以採用軟件環行分配器，也可以採用如圖1所示的硬件環行分配器。採用軟環佔用的PLC資源較多，特別是步進電機繞組相數M>4時，對於大型生產線應該予以充分考慮。採用硬件環行分配器，雖然硬件結構稍微復雜些，但可以節省佔用PLC的I/O口點數，目前市場有多種芯片可以選用。步進電機功率驅動器將PLC輸出的控制脈衝放大到幾十~上百伏特、幾安~十幾安的驅動能力。一般PLC的輸出接口具有的驅動能力，而通常的晶體管直流輸出接口的負載能力僅為十幾~幾十伏特、幾十~幾百毫安。但對於功率步進電機則要求幾十~上百伏特、幾安~十幾安的驅動能力，因此應該採用驅動器對輸出脈衝進行放大。
5.2可編程控制器的接口
如伺服機構採用硬件環行分配器，則佔用PLC的I/O口點數少於5點，一般僅為3點。其中I口佔用一點，作為啟動控制信號；O口佔用2點，一點作為PLC的脈衝輸出接口，接至伺服係統硬環的時鐘脈衝輸入端，另一點作為步進電機轉向控制信號，接至硬環的相序分配控制端，如圖3所示；伺服係統採用軟件環行分配器時，
6、應用實例與結論
將PLC控制的開環伺服機構用於某大型生產線的數控滑臺，每個滑臺僅佔用4個I/O接口，節省了CNC控制係統，其脈衝當量為0.01~0.05mm,進給速度為Vf=3~15m/min,完全滿足工藝要求和加工精度要求
S7-300的數據類型分以下三種：基本數據類型、復合數據類型和參數類型。
一、基本數據類型
1、位（bit)
常稱為BOOL（布爾型），只有兩個值：0或1。如：I0.0，Q0.1，M0.0，V0.1等。
2、字節（Byte）
一個字節（Byte）等於8位（Bit），其中0位為低位，7位為高位。如：IB0（包括I0.0∼I0.7位），QB0（包括Q0.0∼Q0.7位），MB0，VB0等。範圍：00∼FF（十進制的0∼255）。
3、字（Word)
相鄰的兩字節（Byte）組成一個字（Word），來表示一個無符號數，因此，字為16位。如：IW0是由IB0和IB1組成的，其中I是區域標識符，W表示字，0是字的起始字節。需要注意的是，字的起始字節（如上例中的“0”）都是偶數。字的範圍為十六進制的0000∼FFFF（即十進制的0∼65536）。在編程時要注意，如果已經用了IW0，如再用IB0或IB1要特別加以小心。
4、雙字（DoubleWord）
相鄰的兩個字（Word）組成一個雙字，來表示一個無符號數。因此，雙字為32位。如：MD100是由MW100和MW102組成的，其中M是區域標識符，D表示雙字，100是雙字的起始字節。需要注意的是，雙字的起始字節（如上例中的“100”）和字一樣，是偶數。雙字的範圍為十六進制的0000∼FFFFFFFF（即十進制的0∼4294967295）。在編程時要注意，如果已經用了MD100，如再用MW100或MW102要特別加以小心。
以上的字節、字和雙字數據類型均為無符號數，即只有正數，沒有負數。
5、16位整數（INT，Integer）
整數為有符號數，高位為符號位，1表示負數，0表示正數。範圍為－32768∼32767。
6、32位整數（DINT，DoubleInteger）
32位整數和16位整數一樣，為有符號數，高位為符號位，1表示負數，0表示正數。範圍為－2147483648∼2147483647。
7、浮點數（R，Real）
浮點數為32位，可以用來表示小數。浮點數可以為：1.m×2e，其存儲結構如圖所示
經歷2012年的低迷之後，PLC市場在2013年再次萎縮，年度營收下降2.1％。
歐洲作為成熟的市場，在PLC銷售收入方面佔據大的份額。但是，歐洲本身走出衰退的過程比較緩慢。隨著財政緊縮政策，一些國家收緊了信貸條件，工業產能過剩和出口需求仍相對疲軟，在近期強勁復蘇的跡象不多。由於缺乏強勁的國內市場需求，PLC市場遭遇了整體的小幅下降。
美國PLC市場還比較積極。房產市場持續復蘇，消費支出不斷上升，出口市場正在改善，資本支出的步伐也在加快。正因為如此，美國PLC市場整體增長強勁。
縱觀終端用戶行業，增長快的領域是石油和天然氣，以及食品和飲料等行業。
亞太地區一直是過去幾年增長快的地區之一，相比以往，現在也面臨著增長速度大幅趨緩的情況。這其中可能的原因，是中國市場。
中國層已經提出金融穩定作為其重要的目標，因此只實施溫和刺激。正因為如此，許多投資被推遲。此外，中國作為一個以出口為主的市場，其主要貿易夥伴，比如歐洲，也正面臨著需求減弱的情況。PLC市場面臨著來自國內和國外市場的雙重壓力。
日本市場卻有一個好年頭。自2012年起，日本政府啟動了強有力的經濟激勵計劃，通過財政刺激，實施寬松貨幣政策，並進行結構性改革。不過，一旦轉換成美元，市場增速卻是下降的，因為日元兌換美元，貨幣已經貶值了超過10％。
引言
由於plc結構緊湊、可靠性高、靈活性強，因而廣泛應用於各種自動化係統。現在普遍採用觸摸屏加plc的方法來監控設備，但觸摸屏視角窄、不適應惡劣環境，且plc的數據存儲能力相當有限、不易實現大規模網絡互聯。有鑒於此，我們採用的可視化軟件visual basic，由計算機加plc組建監控係統。該係統既克服了由觸摸屏加plc組建的監控係統的不足，又可完成對設備的實時監控。
2 串行通訊協議
計算機與plc通訊時，一般由計算機發命令給plc，啟動通信，plc收到命令後自動發回應答。下面給出了命令幀、應答幀以及幀檢查的結構。
它由兩位ascii碼字符組成，每次plc接收到計算機發送過來的一幀數據，即計算其校驗和，結果記為fcs2，將fcs2與幀中所包含的fcs1比較，可檢查該幀是否有數據錯誤。如果有數據錯誤，plc立即發送錯誤信息給計算機，利用這一機制，有效防止了數據傳輸錯誤。
3 串行通信口初始化
3.1 計算機串行通信口初始化
vb的mscomm控件通過串行端口傳送和接收數據。因此，可通過對visual basic的mscomm控件的相關屬性的設置來對串口進行初始化。
西門子s7-200可以採用用戶定義通信協議（自由口）模式實現計算機與plc、plc與plc的通信。自由口通信是通過用戶程序控制s7-200 cpu串行通信口的操作模式。利用自由口模式可實現用戶定義通信協議連接多種智能設備。s7-200 cpu自由口的控制字節描述如表2。
4 實時數據傳輸處理
因為各種原因，使得係統參數發生了變化，因此，監控係統具備實時性要求，也就是說，只要設備狀態一改變，監控係統就將信息採集並傳送到計算機，以便監控人員及時了解現場，對現場情況作出判斷、進行相應的操作。實時性包括計算機與plc實時通信以及plc實時監控所聯設備狀態兩方面內容。
4.1 計算機實時數據處理
該部分由vb的timer控件完成。通過引發timer事件（timer事件是vb模擬實時計時器的事件），timer控件可以定時執行規定的操作，使得plc所連接的設備狀態信息及時傳送到計算機。
4.2 plc實時數據處理
由於s7-200係列plc在自由口模式下，通信協議完全由梯形圖程序控制。s7-200cpu連續掃描用戶程序、執行用戶任務。plc在程序執行過程中，基於穩定、快速、靈活等方面考慮，cpu每個掃描周期都通過輸入輸出映像寄存器來執行實際輸入輸出操作，即讀實際輸入點值到映像寄存器、寫映像寄存器值到實際輸出點。由於在中斷中不能順利進行數據讀寫操作，因此，可通過編程，利用plc循環掃描執行程序的特點，使得在程序掃描期間實現數據存儲區與輸入輸出映像寄存器區交換數據，也就是說，計算機只要通過與數據存儲區實時完成通信就可達到實時監控實際輸入輸出點的效果。
該部分的程序段如下：
主程序部分：
ld sm0.1 file://掃描閉合
call subr_0 file://調用子程序0
movb 1，vb0 file://vb0.0置1
ld vb0.0 file://設置數據存儲區與映像區交換數據條件
call subr_1 file://調用子程序1
end file://主程序結束
子程序1部分程序如下：
ld sm0.0 file://始終閉合
movd vd101，id0 file://數據存儲區寫數據到數字量輸入
file://映像區
movd id0，vd101 file://讀數字量輸入映像區數據到數據
file://存儲區
movd vd201，qd0 file://數據存儲區寫數據到數字量輸
file://出映像區
movd qd0，vd201 file://讀數字量輸出映像區數據到數
file://據存儲區
movw aiw0，vw301 file://讀模擬量輸入映像區到數據存
file://儲區
movw vw401，aqw0 file://數據存儲區寫數據到模擬量輸
file://出映像區
cret file://子程序返回
發送、接收部分：
rcv vb500，0 file://從端口0接收數據存於vb500單元
file://起始的連續單元
xmt vb55，0 file://將vb55單元後的指定數據從端口0
file://連續發出
5 結束語
從以上敘述，可以看到，由計算機與plc組建實時監控係統關鍵在於解決計算機與plc實時通信、plc對設備狀態實時監控問題。計算機與plc組建的實時監控係統開發成本低、實時性好、操作簡便、通用性強，利用計算機易組網功能，既可以做到工廠內部網絡互聯、信息共享，又可通過調制解調器連接因特網，使異地信息共享、遠程監控變為現實。實際工程中，該係統在惡劣的工業環境下工作穩定、可靠，具有的應用推廣價值。
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