西门子6ES241-1AA22-0XA0正品销售

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一、设计流程
起重机PLC系统的设计，主要包含以下环节：
1、充分了解各种类型起重机生产过程的结构、原理、工况和特点。
2、 充分了解并确定用户提出的功能控制要求。一般用户，特别是对PLC的特点完全不熟悉的用户，先期提出的功能要求是不完全的，有的也可能是难以实现的。在了 解被控对象的基础上，主动为用户着想，介绍PLC的功能特点，对那些不需要增加额外的硬件开销并能充分发挥PLC潜力的功能，如自动计数、设备运转时间的 记录等都主动为用户考虑；对那些实现起来花费很大投资，而效益不大的功能向用户解释说明，在尊重用户意见的基础上，进行协调处理。
3、确定除PLC装置外系统的硬件结构：包括为实现全部控制功能所必须的传感器、开关按钮、执行机构及指示报警等输入输出装置。
4、画出时序图和状态图等功能流程图。深入分析系统功能，为编程打下基础。
5、PLC装置的选型：
1）系统本身需求的分析：
①确定系统所需I/O端口的数量和种类。
②确定CPU应有的主要功能。
③确定内存的容量大小和种类。
④根据现场情况确定是否需要远程I/O。
⑤考虑系统工作环境要求。
2）市场产品的分析：
查看哪些型号在技术性能上满足要求，哪些可基本满足要求，在这些型号中，再进行价格方面的比较和衡量，并综合考虑产品的可靠性、供货的及时性和售后服务方面的信誉等，从中选出较为理想的产品。
6、应用程序的设计和模拟调试，由于PLC的全部控制功能都是通过其应用程序（或称用户程序）的执行而实现的。因此，程序设计无疑是PLC应用系统的关键环节。应充分利用PLC各种简单、的编程指令功能来编制程序。
PLC编程技术要点：
①列出PLC输入/输出通道分配表。
②根据功能流程图画出程序流程图及程序结构功能模块图。
③随时登记所用程序元素，便于检查和避免重复。
④多使用内部继电器，避免过于复杂的混联逻辑。
⑤注意考虑系统功能要求中没有想到的问题，比如互锁、联锁等。
⑥进行程序的修改及简化。
⑦将程序输入PLC并使用模拟I/O装置按照控制要求进行模拟调试。
7、进行实机的现场联合调试。
这是一项系统、复杂、繁锁而且的工作，它需要起重机制造厂家、控制设备配套厂家、用户和设计调试人员的密切配合。
①将PLC控制柜与起重机上的各种电气设备、执行元器件联接好，确定准确无误，则可进行实机的现场联合调试。
②首先分别进行各机构控制回路的调试，检查各种继电接触器的动作情况是否符合起重机各机构的逻辑要求，各种故障的显示报警是否准确等，否则在现场修改应用程序直到准确为止。
③合上各机构主回路开关，进行各机构空载试验，方法与步骤同②。
④最后进行整机的载荷试验，载荷试验必须由轻载、半载和额定载荷的顺序逐步进行，一直到整台设备的各种运行状态完全达到技术规格书的要求，符合国家起重运输机械的有关规范和标准，最终得到用户的认可。

二、应注意的问题
为提高系统的可靠性，在设计过程中，应该注意以下几个方面的问题：
1、使输出模块（端口）的负荷留有一定的余地。PLC装置本身最易受到损坏的部件就是输出模块。降低输出端口负荷的最简单的方法是给它加上功率放大环节，即使用吸合功率和保持功率都相对较小的中间继电器进行转换。另外，设计和选型时应特别注意这些输出模块的输出特性。
2、注意对输出模块的外电路保护。为防止因外电路短路等原因造成输出端口的损坏，可在其输出口设置短路保护装置。
3、 联锁、互锁功能的软、硬件设置。单纯在PLC内部逻辑上的联锁和互锁，往往在外电路发生故障时就失去作用。如电机的正、反向接触器的互锁以及交、直流接触 器的互锁等，仅在应用程序中实现是不够的。因为，接触器往往会出现主点“烧死”而在线圈断电后主电路仍不断开的故障，这时如给出相反的控制命令则会造成主 电路的严重短路。解决这一问题的方法是将两接触器的常开辅点引入PLC输入口，再在软件中把它们以常闭的方式串入对方输出点线圈，就可起到较完善的保护作 用。再加上硬件上的互锁，就更完善了。
4、对PLC电源的要求及系统的失压保护。在起重机装卸现场，供电质量普遍较差，干扰、波动、低电压运行和 瞬间高压经常出现，都会对PLC装置的运行产生影响。尽管大部分PLC系统都有较强的电源适应能力，但是采用高质量的稳压电源无疑会增加系统的可靠性。在 应用程序开发时要特别注意系统的失压保护，要处处考虑出现失压状态时系统初始状态的恢复和联锁。
5、采用一定的抗干扰措施。
6、保留备用的控制手段。

目前全球范围内，无论是过程自动化、制造自动化还是混合自动化的生产设备，普遍采用PLC作为上层控制器。PLC的品牌和种类多样，具体的控制对象也曾出不穷。虽然我们买来的设备已经预先写好程序，但是生产中，有时不得不对程序重新编写，以满足自身的需求。但是很多工程师在编写程序时，没有一个良好的习惯，不知道什么才是科学的编程步骤。如果编程的步骤不正确或者不合理，在日后会出现很多麻烦。

科学的编程步骤其实很简单，但往往大多数工程师就是认为简单而忽略很多细节。细节的忽略，必然会在以后出现问题。想避免日后的问题，只有好好的遵守规则，没有规矩不成方圆，PLC编程一样有其自身的规矩。

下面具体介绍PLC编程的合理步骤：

第一步：阅读产品说明书。
第一步看起来再简单不过了，很多设备工程师会说，这台设备我负责了很多年，维护保养每天都做，没有不熟悉的，看说明书就是浪费时间。哈哈，这就是国内很多工程师的通病，许多人从设备买回来直到报废，没有人真正认真地去阅读过产品说明书，即使阅读也是草草地一看。更多的还是通过供货方的产品培训来了解设备，孰不知，如果简单的培训就可以让你充分了解设备特点的话，那么为什么国际上都要求设备要配备说明书呢？如果阅读过说明书，请问说明书最开始的安全守则是否一字一句的看过？每个元件的说明是否看过？没种元件的调试方法是否看过？…

我们会发现，其实我们日常忽略了产品说明书，很多人甚至将说明书扔掉或者放在自己一时都想不起来的地方。仔细阅读说明书是编程的第一步，首先要阅读安全守则，知道哪些执行机构可能会对人身造成伤害，哪些机构间最容易发生撞击，当发生危险时如何解决，这些最致命的问题都在安全守则中，为什么不去看呢?

此外，关于设备每个元件的特性，使用方法，调试方法也在说明书中，不去阅读，即使程序正确，如果元件没有调试好，设备一样不能工作。再有，所有的电路图、气动液压回路图、装配图也在说明书中，不去阅读它怎么知道没种元件可以做何种改造呢。

第二步：根据说明书，检查I/O。
确认仔细通读说明书了？如果真的仔细阅读过，那么进行第二步，I/O，俗称“打点”。
检查I/O的方法很多，但是一定要根据说明书提供的依次进行检查。前提是按照说明书的安全守则和元件的说明，在绝对安全的情况下来检查。

在检查输入点时，一般输入信号无非是各种传感器，如电容、电感、光电、压阻、超声波、磁感式和行程开关等传感器。检查这些元件比较简单，根据元件说明将工件放在工位上，或是移动执行机构检查传感器是否有信号即可。当然，不同的设备检测的方式可能不同，这要看具体情况而定了。

但是在检查输出信号时就要格外小心了。如果是电驱动产品，必须在安全情况下，尤其是保证设备不会发生撞击前提下，让执行机构的驱动器得电，检查执行机构是否能够运动。如果是液压或气动执行机构，同样在安全情况下手动使换向阀得电，从而控制执行机构。在检查输出信号时，不论执行机构的驱动方式是什么，一定要根据元件说明书，首先要保证设备和人身安全，要注意并不是所有设备的执行机构都可以通电测试的，所以有时个别的输出信号可能无法手动测试。

无论是输入还是输出装置，当传感器有信号或执行机构的驱动装置得电后，必须同时检查PLC上的I/O模块指示灯是否也点亮。很多设备中，输入输出信号是通过接线端子与PLC连接，有时接线端子的指示灯有信号 ，但不能保证由于连接导线内部断路，而PLC上相应的没有信号接通。这一点要特别注意。

在测量输入输出信号后，要同时将测量的地址记录下来，保证信号地址和说明书中一致。如有不同，再次测量设备地址，多次测量仍然不一致，先联系设备厂家，因为此时不能保厂家提供的没有错误。

第三步：打开编程软件，进行硬件配置，并将I/O地址写在符号表中。
不同的PLC使用不同的编程软件。但是对于任何一种软件来说，编程前的第一步就是进行硬件组态，根据实际PLC的类型建立硬件配置及相应的通讯配置。硬件组态完成后，将之前在纸上记录下来的I/O地址写在软件的符号表中。由于软件不同，对于符号表的定义可能不同，但一般的软件都有该功能，这一步是至关重要的。在编写符号表时，不仅要把设备输入输出的绝对写正确，最好再给每个地址命名并添加注释，这对后面的编程会非常方便。不需要在编程时每次都查询绝对地址，只要填写命名好的名称即可。当然，这也取决于软件是否具备此功能。

第四步：写出程序流程图
在编程之前，一定要在草稿上写出程序的流程图。一个完整的程序，应该包括主程序、停止程序、急停程序、复位程序等部分，如果软件允许，应该将各个程序按“块”的形式编写，即一个程序是一个块，最终将每个块按需求来调用即可。

PLC最擅长的就是处理顺序控制，在顺序控制中主流程是核心，一定要确保制定好的流程是正确的，要在草稿上仔细检查。如果主流程存在问题，当程序被PLC执行后，很可能发生撞击，损坏设备或对人身造成危险。流程图的表示方法多种多样，这里不做具体说明。

第五步：在软件中编写程序
如果确保主流程没有问题后，便可以在软件中编写程序了。此外，还要注意停止、急停和复位程序的正确性，尤其是停止和急停程序，这是关系到人身安全和设备安全的最重要的程序，万万不可小视。一定要保证无论在任何情况下，只要执行停止或急停程序，设备绝对不会对人身造成伤害。

再有，任何设备都有自己的初始位置，一般的设备在说明书中都规定了设备的安全的初始位置。如果没有，要仔细研究其初始位置，保证初始位置的合理性。

第六步：调试程序
在调试程序这一步中，可以分成两个方面。
1．如果条件允许，或是你的逻辑能力，可以先用软件的功能做测试，但是很多繁琐的程序很难用软件看出程序是否正确。

2．将程序下传到PLC中进行在线的调试。如果设备不动或运行中出现异常情况，先不要去修改程序，很可能是传感器没有调试到位，如果确保传感器无误，再去修改程序。

第七步：调试完成后，再次编辑程序
在上一步的调试中，由于对程序有所修改，故必须再次整体检查或编辑一下程序，然后将最终的程序下传到PLC中。

第八步：保存程序
在这一步中，要注意一个问题，就是应该将程序保存在什么地方？PC硬盘？闪存设备？移动硬盘？当然这些都不可以，所有这些存储设备都可能感染病毒。所以，必须且只能将程序烧制到光盘上。而且还有一个问题，烧制的程序是哪个程序？在之前我们已经将最终调试并修改完成的程序下载到PLC中，如果PLC在执行该程序时完全无误的话，就将该程序上传到PC中，将此程序烧制到光盘中。

上面的一切都是为了安全。

第九步：填写报告
完成编程后，应该填写最后的调试报告，将遇到的问题和程序的一些难点问题一一记录下来。因为长时间以后，自己也会对程序的某些技巧的地方遗忘，同时也方便其他同事能够理解你所编写的程序。

  任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：

1. 最大限度地满足被控对象的控制要求
           
充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。
           
2. 保证PLC控制系统

保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。
           
3. 力求简单、经济、使用及维修方便
           
一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、，不宜盲目追求自动化和高指标。
           
4. 适应发展的需要
           
由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。

C7632液压半自动多车床是机械行业拥有量较多的一种半自动机床。它采用二极管矩阵顺控装置及继电器逻辑控制系统，液压驱动上下架作纵横两个方向的运动，装有液压卡盘。其加工自动化程度及生产效率较高，适用于较大批量工件的车削加工。但由于该机床系统采用的是分立元件，易出故障，且维修比较麻烦，影响了机床性能的正常发挥。

 

我们根据该机床的问题，采用可编程序控制器改造改其控制系统，克服了上述缺点，使机床工作可靠、维修方便，大大提高了机床的工作效率，取得了较好的经济效益。

 

1.PLC的选型

 

(1)控制对象的输入、输出点数输入点即为机床的控制按钮、工作选择开关、行程开关、接近开关等。输出点是控制电动机的接触器、控制液压动作的电磁阀及指示灯等。

 

考虑到节省改造改费用，应尽量压缩输入、输出点数。在某些场合，输入点可以一点两用。如某行程开关只在自动循环时有用，而某按钮只在手动调时用，当输入点不够时，则可将上述两个输入信号共用一个PLC输入点，利用PLC的转移标号指令，不会使两个信号混淆。同样，为节省输出点，也可将与自动控制无关的输出点，如电动机的起动、停止，仍用强电回路控制。

 

(2)控制对象的输入、输出类型一般的机械加工设备，采用开关量控制，选用直流输入，继电输出型的PLC。输入还有交流型和TTL电平型，而输出则有晶闸管型及直流晶体管型，可适应不同的需要。另外还有各种特殊类型的模块，如A/D、D/A模块，外部可调计时/计数器模块，高速计数器模块等。

 

2.PLC程序的编制步骤

 

(1)编制开关表即将机床的各输入输出元件分配到PLC输入输出点上，即分配。以C7532车床的部分开关表为例，

(2)按照加工工艺要求，编制动作流程图或开关动作表以C7632车床的下架的一种加工流程为例，

(3)拟订程序框图程序框图可参照计算机程序框图的编制方法。以C7632车床的程序框为例，

(4)编制梯形图程序根据程序框图，开关表及动作表即可直接在编程器键盘上键人程序。编制程序可分段进行，先编制自动循环程序段、手动调整程序段、初始化程序段，后分段模拟运行调试后串联起来。运用转移、标号指令，可将复杂的程序分解成功能程序段，有利于程序编制及调试。

当开关1127接通时，程序按下列顺序扫描执行：1、3、…、20、40，再返回到开头，执行手动调整程序；反之，开关1127断开，程序扫描顺序为2、21、…、40，再返回至开头，执行自动循环程序。

 

其自动循环工作段的程序，可采本控制器编程语言中特地为顺序控制设计的步进器功能编制。

 

梯形图编制完成，并通过模拟器模拟运行后，通过打印机打印梯形图文本。当PLC安装在现场设备上后，可通过编程器与其联机，采用“故障检测”方式逐点检查现场设备的输入、输出元件是否连接正确，工作是否正常。在联机状态下，运行梯形图程序，并对运行进行监测、修改，直至程序运行完全符合要求，即可使PLC控制设备正常工作。

 

3.结语

 

采用PIC改造改C7632车床后，车床的电气故障减少以上，工作效率大大提高。由于PLC的控制功能强，使机床的自动化程度提高，又因为程序编制时增加了各种保护功能，使机床不会因误操作而造成损坏。

 

整个改造过程历时不到一周，停机时间只有两天，费用不到3000元。因此我们认为，采用PLC改造C7632车床及类似的机床，是完全可行且易见成效的技改捷径。

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