SIEMENS S7-200CN 在半自动车床上模拟电子凸轮的应用

　2005年12月16日对于中国工控行业来说,是一个不平凡的日子,因为这一天西门子隆重推出了200CN,这是针对中国市场小型自动化而精心打造的一款产品,以下是我在小型半自动车床上应用的切身体验.
　　
　　概述：
　　JSD210K-N是用在小型圆柱形零件成批的大量生产中的一种半自动车床，该车床有自动定长进料、车削速度可调、自动按照预先设定的工序进行车削加工、零件计数等功能，完全去掉了老型号车床中的机械凸轮机构，减少了车床运行时的机械噪声，延长了车床的使用寿命，使车床的使用和维护都变得非常方便。
　　
　　硬件构成：
　　 该车床要求有自动定长进料、自动断料、可装夹三把车削刀具（三把刀按照预先设定的工序依次使用）、自动进刀等功能。
　　
　　1、伺服驱动：主轴5.5KW,进料0.75KW,进刀0.5KW,走刀0.5KW共四套伺服系统,伺服系统选用安川的伺服放大器和伺服电机,转速最高为3000r/min,自带2000线的编码器和速比为50:1的二级减速机(主轴为自制减速机,分为四个速比,由PLC控制气缸动作进行档位切换,速比为2.5:1、10:1、60:1和300:1)
　　
　　2、系统中有四个编码器信号需要采集，同时还有四路脉冲调制信号输出，故在系统中选用了2只S7-226CN的PLC，2只PLC通过PPI方式组成一个网络。一块存储卡,用于保存配方。
　　
　　3、显示屏选用K-TP178micro触摸屏，通过PPI网络与S7-200CN的PLC进行数据交换。
　　

　　系统结构示意图

　　软件构成：
　　 系统分两种操作模式:一种为分步操作,另一种为同步操作.
　　

　　

　　分步操作原理:
　　 在K-TP178micro触摸屏上设定主轴转速,为保证主轴有足够的扭矩,程序会选择主轴齿轮箱采用合适的档位(两个数字量输出点驱动两只气缸动作),以保证电机能在1800r/min_2500 r/min之间运行.驱动器通过电机的编码器反馈构成闭环控制,以提高运行精度.速度给定由PLC输出端口的PTO脉冲调制来驱动,同时编码器信号由PLC的高速记数端口采集,用于实际速度的显示和在同步模式中的速度计算.
　　
　　 运行时,主轴会按照一个恒定的转速运行,可在K-TP178micro中设定刀具运行的进刀速度,进给量,及刀具的进刀次数.
　　
　　同步操作原理:
　　
　　运行模型
　　

　　

　　软件构成:
　　
　　1、把凸轮旋转一周360度分成24等份，平均每等份15度。运行时，利用CPU226CN的配方功能，把凸轮的运行速度和圈数用编码器脉冲数的形式存入配方中，同时输入对应的系数，选择主轴齿轮箱的速比。
　　2、把从轴（走刀和进刀）对应于主轴相对位置的旋转量用编码器脉冲数的形式也存入配方中，同时输入对应的系数，齿轮箱速比为50：1。
　　3、开机后，程序先把主轴、走刀和进刀，三个运行配方调入V存储区，乘上他们各自的系数和速比后进行对比，结果分别送入三个驱动器速度给定的脉冲调制PTO区。
　　4、一次走刀和进刀周期结束后，进入第二个循环周期，再次按三个运行配方中的第2条配方，把对应数值送入V存储区，重复步骤3的内容。在程序中共可设定60条配方条目。
　　5、运行完所有的配方条目，把零件从棒料上切断，同是程序计数，进料驱动器运行，进入下一个零件的加工周期。如无料或数量达到，停机。
　　

　　配方构成

　　

　　主程序构成

　　结束语：
　　 新型号的S7-200CN PLC,指示执行速度更快,内存更大,增加了配方的功能,完全能够胜任车床对PLC的要求,也因为采用了S7-200CN的PLC,使车床加工零件的品种更多,更换程序更容易,也使对车床开发变得更加简单,更新速度更快.实际使用中,可以达到0.005mm精度,基本满足产品精度的要求.