6ES7231-7PC22-0XA0功能参数

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FANUC数控系统是*畅销的机床控制系统之一。目前，在国内使用的FANUC数控系统主要有０系统和０i系统。针对广大用户的实际情况，本文简要叙述这两种系统的连接及调试，掌握了这两种系统，其它FANUC系统的调试则迎刃而解。 
１　系统与机床的连接 
0i系统的连接图如下图，０系统和其他系统与此类似。图中，系统输入电压为ＤＣ４２　Ｖ±１０％，约７Ａ。伺服和主轴电动机为AC200V（不是220V）输入。这两个电源的通电及断电顺序是有要求的，不满足要求会出现报警或损坏驱动放大器。原则是要保证通电和断电都在CNC的控制之下。具体时序请见“连接说明书（硬件）”。 
其它系统如 0 系统 , 系统电源和伺服电源均为 AC200V 输入。 
伺服的连接分 A 型和 B 型 , 由伺服放大器上的一个短接棒控制。A 型连接是将位置反馈线接到 CNC 系统；B 型连接是将其接到伺服放大器。 Oi 和近期开发的系统用 B 型。０系统大多数用 A 型。两种接法不能任意使用 , 与伺服软件有关。连接时*后的放大器的 JX1B 需插上 FANUC 提供的短接插头 , 如果遗忘会出现 #401 报警。另外 , 若选用一个伺服放大器控制两个电动机 , 应将大电动机电枢接在 M 端子上 , 小电动机接在 L 端子上 , 否则电动机运行时会听到不正常的嗡嗡声。 
FANUC 系统的伺服控制可任意使用半闭环或全闭环 , 只需设定闭环型式的参数和改变接线 , 非常简单。 
主轴电动机要的控制有两种接口 : 模拟 (0~1OVDC) 和数值 ( 串行传送 ) 输出。模拟口需用其它公司的变频器及电动机。 
用 FANUC 主轴电动机时 , 主轴上的位置编码器 ( 一般是 1024 条线 ) 信号应接到主轴电动机的驱动器上 (JY4 口 ) 。驱动器上的 JY2 是速度反馈接口 , 两者不能接错。 
目前使用的 I/0 硬件有两种 : 内装 I/0 印刷板和外部 I/0 模块。 I/0 板经系统总线与 CPU 交换信息；I/0 模块用 I/O bbbb 电缆与系统连接 , 数据传送方式采用串行格式 , 所以可远程连接。编梯形图时这两者的地址区是不同的。而且 ,I/0 模块使用前需首先设定地址范围。 
为了使机床运行可靠 , 应注意强电和弱电信号线的走线、 屏蔽及系统和机床的接地。电平 4.5V 以下的信号线必须屏蔽 , 屏蔽线要接地。连接说明书中把地线分成信号地、机壳地和大地。请遵照执行连接。另外，ＦＡＮＵＣ系统、伺服和主轴控制单元及电动机的外壳都要求接大地。为了防止电网干扰，交流的输入端必须接浪涌吸收器（线间和对地）。如果不处理这些问题，机床工作时会出现＃910、#930报警或是不明原因的误动作。 2　调试步骤 
2.1　步骤一：接线 
按照设计的机床电柜接线图和系统连接说明书（硬件）中（书号：B-61393或B-63503）绘出的接线图仔细接线。 
2.2　步骤二：通电 
拔掉CNC系统和伺服（包括主轴）单元的保险，给机床通电。如无故障，装上保险，给机床和系统通电。此时，系统会有#401等多种报警。这是因为系统尚未输入参数，伺服和主轴控制尚未初始化。 
2.3　步骤三：设定参数 
①. 系统功能参数（既所谓的保密参数）：这些参数是订货时用户选择的功能，系统出厂时FANUC已经设好，0C和0i不必设。但是，0D（0TD和0MD）系统，须根据实际机床功能设定#932--#935的参数位。机床出厂时系统功能参数表必须交给机床用户。 
②.进给伺服初始化：将各进给轴使用的电机的控制参数调入RAM区，并根据丝杠螺距和电机与丝杠间的变速比配置CMR和DMR。设参数SVS，使显示器画面显示伺服设定屏（Servo Set）。0系统设参数#389/0位=0；0i系统设参数#3111/0位=1。然后在伺服设定屏上设下列各项： 
•初始化位置0。此时，显示器将显示P/S 000报警，其意义是要求系统关机，重新启动。但不要马上关机，因为其它参数尚未设入。应返回设定屏继续操作。 
•*电机代码（ID）。根据被设定轴实际使用的电机型号在“伺服电机参数说明书（B—65150）”中查出其代码，设在该项内。 
•AMR设0。 
•设定指令倍比CMR。CMR=命令当量/位置检测当量。通常设为1。但该项要求设其值的1倍，所以设为2。 
•设定柔性变速比（N/M）。根据滚珠丝杠螺距和电机与丝杠间的降速比设定该值。计算公式如下： 
 
计算中1个脉冲的当量为1μm。式中的分子实际就考虑了电机轴与丝杠间的速比。将该式约为真分数，其值即为N和M。该式适用于经常用的伺服半闭环接法，全闭环和使用分离型编码器的半闭环另有算法。 
•设定电机的转向。111表示电机正向转动，-111为反向转动。 
•设定转速反馈脉冲数。固定设为8129。 
•设定位置反馈脉冲数。固定设为12500。 
•设定参考计数器容量。机床回零点时要根据该值寻找编码器的一转信号以确定零点。该值等于电机转一转的进给轴的移动脉冲数。 
按上述方法对其它各轴进行设定，设定完成后系统关机并重新开机，伺服初始化完成。 
③．设定伺服参数：0系统#500--#595的有关参数；0i#1200--#1600的有关参数。这些是控制进给运动的参数，包括：位置增益，G00的速度，F的允许值，移动时允许的*大跟随误差，停止时允许的*大误差，加/减速时间常数等等。参数设定不当，会产生#4x7报警。 
④. 主轴电动机的初始化　设定初始化位和电动机的代码。只有 FANUC 主轴电动机才进行此项操作 
⑤. 设定主轴控制的参数　设定各换档档次的主轴*高转速、换档方法、主轴定向或定位的参数、模拟主轴的零漂补偿参数等。 
⑥. 设定系统和机床的其它有关参数　参数意义见 " 参数说明书 " 。 
2.4　步骤四：编梯形图，调机 
要想主轴电动机转动 , 必须把控制指令送到主轴电动机的驱动器 , 头 $SIP 是这一指令的控制信号 , 因此在梯 形图中必须把它置 1。 
不同的 CNC 系统使用不同型式的 PMC, 不同型式的 PMC 用不同的编程器。 FANUC 近期开发的PMC 可以方便地用软件转换。可以用编辑卡在 CNC 系统上现场编制梯形图 , 也可以把编程软件装入 PC机 , 编好后传送给 CNC 。近期的系统中梯形图是存储在 F-ROM 中 , 因此编好的或传送来的梯形图应写入 F-ROM, 否则关机后梯形图会丢失。编梯形图*重要的注意点是一个信号的持续 ( 有效 ) 时间和各信号的时序 ( 信号的互锁 ) 。在 FANUC 系统的连接说明书 ( 功能 ) 中对各控制功能的信号都有详细的时序图。调机时或以后机床运行中如发现某一功能不执行 , 应首先检查接线然后检查梯形图。 
调机实际上是把 CNC 的I/0 控制信号与机床强电柜的继电器、开关、阀等输入 / 输出信号一一对应起来 , 实现所需机床动作与功能。为方便调机和维修 ,CNC 系统中提供了 PMC 信号的诊断屏幕。在该屏上可以看到各信号 的当前状态。 
综上所述 , 调机有三个要素 : 接线、编梯形图和设置参数。调试中出现问题应从这三个方面着手处理 , 不要轻易怀疑系统。梯形图调好后应写人 ROM。0 系统用的是 EPROM, 所以需要专用的写入器；Oi 等其它系统用 F-ROM, 只需在系统上执行写入操作即可。 
FANUC 系统运行可靠 , 调试容易 , 因此在国内外得到了广泛应用。 

 早期的DCS是完全封闭的，由各个生产厂自己生产I/O组件、控制站、操作员站、工程师站，自己设计开发系统网络和控制组态软件。用户在其中任何一个环节都脱离不了该DCS生产厂，处处受其制约。也就是说，各个DCS生产厂的硬件(包括I/O组件、控制站、操作员站、工程师站)不能互相代用，系统网络互不兼容，无法互通信息，控制组态软件种类繁多…… 

关键词： PLC　IEC1131-3标准　DCS

 早期的DCS是完全封闭的，由各个生产厂自己生产I/O组件、控制站、操作员站、工程师站，自己设计开发系统网络和控制组态软件。用户在其中任何一个环节都脱离不了该DCS生产厂，处处受其制约。也就是说，各个DCS生产厂的硬件(包括I/O组件、控制站、操作员站、工程师站)不能互相代用，系统网络互不兼容，无法互通信息，控制组态软件种类繁多。甚至连拥有多个DCS生产厂的跨国仪表公司，其下属的各DCS生产厂的产品也有这种情况，如ABB公司，其下属的DCS有贝利 (Bailey)公司的INFI-90、阿西雅(Asea)公司的MASTER、哈特曼·布朗(Hartmann & Braun)公司的Freelance 2000。

 近年来，这种情况有所改变，操作员站、工程师站可采用通用计算机；各个厂家纷纷放弃各自的系统网络转而采用通用计算机网络；当DCS融入现场总线技术时，甚至连I/O组件也可以选择。而唯一没有变化的是控制组态软件。控制组态软件互不通用，使用户每采用一种新的软件时就得重新学习，制造厂也得为控制组态软件的开发投入大量人力物力。

 PLC在这方面走在 DCS的，早在1993年国际电工**(IEC)就制定了IEC1131 PLC的标准。

 本文将通过对PLC标准化编程的IEC1131-3标准及其在PLC中的应用情况的介绍，分析该标准在DCS中应用的可能性及目前的应用状况。

 一 PLC与IEC1131-3标准

 基于微处理器的PLC自1968年问世以来，已取得迅速的发展，成为工业自动化领域应用*广泛的控制设备。当形形色色的PLC涌入市场时，国际电工**及时地于1993年制定了IEC1131标准以引导PLC健康地发展。

 IEC1131标准共分为5个部分：IEC1131-1为一般信息，即对通用逻辑编程作了一般性介绍并讨论了逻辑编程的基本概念、术语和定义；IEC1131-2为装配和测试需要，从机械和电气两部分介绍了逻辑编程对硬件设备的要求和测试需要；IEC1131-3为编程语言的标准，它吸取了多种编程语言的长处，并制定了5种标准语言；IEC1131-4为用户指导，提供了有关选择、安装、维护的信息资料和用户指导手册；IEC1131-5为通信规范，规定了逻辑控制设备与其他装置的通信联系规范。

 该标准是由来自欧洲、北美以及日本的工业界和学术界的专家通力合作的产物，在IEC1131-3中，专家们首先规定了控制逻辑编程中的语法、语义和显示，然后从现有编程语言中挑选了5种，并对其进行了部分修改，使其成为目前通用的语言。在这5种语言中，有3种是图形化语言，2种是文本化语言。图形化语言有梯形图、顺序功能图、功能块图，文本化语言有指令表和结构文本。IEC并不要求每种产品都运行这5种语言，可以只运行其中的一种或几种，但均必须符合标准。在实际组态时，可以在同一项目中运用多种编程语言，相互嵌套，以供用户选择*简单的方式生成控制策略。

 正是由于IEC1131-3标准的公布，许多PLC制造厂先后推出符合这一标准的PLC产品。美国A-B公司属于罗克韦尔(Rockwell)公司，其许多PLC产品都带符合IEC1131-3标准中结构文本的软件选项。法国施耐德(Schneider)公司的Modicon TSX Quantum PLC产品可采用符合IEC1131-3标准的Concept软件包，它在支持Modicon 984梯形图的同时，也遵循IEC1131-3标准的5种编程语言。德国西门子(Siemens)公司的SIMATIC S7-300、S7-400、C7-620均采用SIMATIC软件包，其中梯形图部分符合IEC1131-3标准，而任选的软件S7-SCL(结构控制语言)可进行公式计算及复杂优化算法的简化运算等数据处理工作，另一个任选软件S7-GRAPH(标准化显示)可完成带多种条件转换的复杂顺序控制。据介绍，这两个任选软件相当于IEC1131-3 标准中的结构文本和顺序功能图。为方便用户，它们也可以提供转换软件将西门子公司(其产品包括已兼并的原德克萨斯仪表公司的PLC)早先使用的STEP5/TISOFT程序转换到SIMATIC S7系统中。德国倍福(Backhoff)公司的WinCAT PLC控制自动化系统采用了T WinCAT工控软件，它支持IEC1131-3标准的全部5种语言。*研华公司的ADAM-5510/P31及由北京公司经销的STAR P31 PLC产品均采用了Paradym-31软件包，它包含了IEC1131-3标准中规定的顺序功能图、梯形图和功能块图3种语言。

 二 DCS采用IEC1131-3标准的可能性

 曾为霍尼韦尔(Honeywell)公司、ABB贝利公司、西屋(Westinghouse)公司、罗克韦尔公司提供控制软件的一家美国公司，近期推出了带有PLC形式的M过程控制系统，但用户就M系统是否符合IEC1131-3标准的问题而提问时，该公司回答说：“IEC1131-3标准是专门为PLC系统制定的，它的目的是为逻辑控制器的开发提供一个基准，即使用相同的程序(甚至是相同的编程工具)，这些包括在技术标准中的许多要求并不适用于过程控制系统，因此M系统和许多DCS过程控制系统一样，发现IEC1131-3标准并不适用于过程控制”。

 或许是因为担心影响公司产品在控制软件市场上的销售量，这样的观点在作者看来多少有点片面。事实上如今的PLC早已不是单纯的逻辑控制器，许多PLC产品已经吸取了DCS的长处，与DCS相互渗透并融为一体了；以往属于DCS的常规PID控制、高级回路控制、复杂的数学运算等功能在PLC产品中已屡见不鲜了；DCS要完成的功能，应该说PLC系统基本都能完成。因此许多学者认为DCS与PLC所实现的功能越来越接近，两者的差别将逐渐消失。PLC系统可以采用IEC1131-3标准完成控制软件组态工作，DCS借助这一标准也应该能够完成控制软件组态工作。

 具体来说，DCS控制组态软件所涉及的功能主要包括开关量的逻辑控制、模拟量的PID控制和复杂的数学运算这3大类功能。采用梯形图、顺序功能图、指令表等编程语言可完成开关量的逻辑控制是不言而喻的；采用功能块图实现简单PID、高级回路控制也是可行的，更复杂的回路控制可以借助结构文本来实现；数学运算同回路控制一样，也可借助功能块图和结构文本语言。更复杂的要求在DCS中目前也是采用一些特殊的设备、特殊的组态方式加以处理的，如在霍尼韦尔公司的TDC-3000系统中，可采用应用组件、计算单元和CL高级控制语言专门完成这些工作。