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如何管理通過 S7-1200 PLC 檢測到的外設(shè)錯誤？

• 文獻

•  

• 涉及產(chǎn)品

描述
S7-1200 PLC 能夠?qū)τ性\斷能力的設(shè)備進行錯誤檢測和報告。這些錯誤稱之為診斷錯誤。系統(tǒng)能夠檢測以下診斷錯誤：

• 無用戶電源(信號模塊/信號模板)
• 超過高限位 (模擬量輸入或輸出)
• 超過低限位 (模擬量輸入或輸出)
• 斷線(電流輸出)
• 短路(電壓輸出)

所有診斷錯誤將會觸發(fā)"Diagnostic error interrupt"（OB82）。"Diagnostic error interrupt"（OB82）包含啟動信息，可幫助用戶定義錯誤發(fā)生的情況：

• 哪個設(shè)備與通道發(fā)生錯誤
• 當(dāng)前事件是到來事件還是離去事件

用戶可以在 OB82 中編寫指令用于確定這些信息并可采取相應(yīng)的措施。

使用 "Diagnostic error interrupt"組織塊（OB82）評估診斷錯誤事件

當(dāng)下列條件滿足時，幾個不同診斷錯誤中的任何一個產(chǎn)生或離去都將觸發(fā)診斷錯誤事件：

• OB82 已被添加到 S7-1200 PLC 中。
• 模塊已使能診斷錯誤事件。

假如 OB82 不存在，CPU 將忽略錯誤。
假如有診斷能力的模塊發(fā)現(xiàn)錯誤時，"Diagnostic error interrupt" OB82 將會中斷循環(huán)程序的正常執(zhí)行。

說明
當(dāng)創(chuàng)建一個新的項目時將不會自動添加 "Diagnostic error interrupt"（OB82）。
 

表 01

使能并理解不同的診斷錯誤事件

操作系統(tǒng)會監(jiān)視帶有診斷能力的模板是否發(fā)生上面提及的診斷錯誤。診斷錯誤事件將會被閃爍的紅色LED燈指示。下面的地表格中列出了不同診斷錯誤事件的額外信息，如何使能它們，已經(jīng)LED燈是如何指示的。
 

表 02

使用 STEP 7 Basic 在線診斷。

當(dāng)使用 STEP 7 Basic 在線連接 S7-1200 PLC 時，可以使用"Online & diagnostics"功能： 

• 在線連接 S7-1200 PLC。
• 瀏覽"項目樹"找到"在線和診斷"。
• 瀏覽"在線訪問" 窗口的導(dǎo)航區(qū)域找到"診斷緩沖區(qū)"。
• 從 "事件"列表中選擇一個診斷錯誤事件。
• 在 "事件" 列表下面，顯示有所選事件的詳細信息，在這里可以看到硬件標識（HW-ID），通道號和事件類型。

說明
"Incoming event" 表明一個事件的開始。
"Outgoing event" 表明一個事件的結(jié)束。

圖 08

"IOstate" tag
如下的表格中顯示了 "IOstate" 變量可能的 I/O 的狀態(tài)。
 

表 03

創(chuàng)建環(huán)境：

該文檔中的截屏來自 STEP 7 Basic V11 。

需求：

• S7-1200 PLC
• 以太網(wǎng)電纜
• PG / PC
• STEP 7 (TIA Portal)
• 帶診斷能力的信號模塊/信號模板

S7-1200與D410 TCP 通訊

*文檔: 西門子工程師*本文檔！

• 文獻

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• 涉及產(chǎn)品

1 概述   

  本文介紹了通過OPEN IE的方式實現(xiàn)S7-1200與SIMOTION D410PN之間的TCP通信的方法，包括通信的基本配置、組態(tài)和編程等內(nèi)容。S7-1200實現(xiàn)TCP通訊的指令有兩種，一是不帶連接的指令（TCON，TDISCON，TSEND，TRCV），另一種是帶連接的指令（T RCV_C，TSEND_C）；SIMOTON包含的通信指令包括tcpOpenClient，tcpOpenServe r，tcpSend，tcpReceive，tcpCloseSever，tcpCloseConnection。

 本文選用S7-1200不帶連接的指令TCON，TDISCON，TSEND，TRCV，實現(xiàn)與D410 PN的通訊。

2 S7-1200與D410PN裝置的連接

2.1 硬件配置列表 

表1 測試所采用的硬件列表

2.2      所使用的軟件

§         TIA Portal V11 SP2

§         SCOUT V4.2.1

2.3      通訊參數(shù)設(shè)置

硬件連接配置

圖1 硬件連接示意圖

     CPU 1214C和D410PN本身都帶有集成PN口，可以直接使用。

IP 地址設(shè)置（子網(wǎng)掩碼均為255.255.255.0）：

表２ IP地址設(shè)置

3 項目配置

3.1 S7-1200的配置

     打開TIA Portal軟件，新建一個項目，在“添加新設(shè)備”中選擇所需的硬件及版本，如圖2所示。

圖2 選擇設(shè)備和版本

打開設(shè)備視圖，設(shè)置設(shè)備“屬性”下的以太網(wǎng)地址為192.168.0.4，子網(wǎng)掩碼為255. 255.255.0。見圖3。

圖3 設(shè)置以太網(wǎng)地址

      在設(shè)備視圖的屬性窗口中設(shè)置時鐘存儲器，將時鐘存儲器的地址設(shè)置為MB20，并使用其中的M20.5位，0和1信號以1Hz頻率切換，用來循環(huán)激活發(fā)送任務(wù)，見圖4。

圖4 時鐘存儲器設(shè)置

3.2 D410PN的配置

     打開SCOUT軟件，新建一個項目，設(shè)置PG/PC接口為電腦的以太網(wǎng)卡,雙擊“INSERT SIMOTION DEVICE”后，選擇相應(yīng)版本的D410PN插入，并打開硬件組態(tài)畫面，在其中設(shè)置PN口的以太網(wǎng)地址和子網(wǎng)掩碼，見圖5。

     圖5 組態(tài)D410PN地址

4 通信指令

4.1 S7-1200側(cè)的指令調(diào)用

 TCON，TDISCON，TSEND，TRCV等指令均可以在右側(cè)指令中的“通信—>開放式用戶通信”找到。本文中所有通訊指令均在background 中執(zhí)行。

       S7-1200在本文中作為Server，通訊開始前先激活TCON指令來建立服務(wù)器端口，并等待Client的建立連接請求，一旦通信連接成功建立，此時“REQ”就不再起作用，若想重新建立連接需先調(diào)用“TDISCON”斷開連接，再從新激活“TCON”重新建立連接。

     圖6 調(diào)用TCON

      “REQ”：激活TCON功能。

      “ID”：設(shè)置所建立連接的ID，以后的TSEND、TRCV、TDISCON均使用此ID。

      “CONNECT”：連接配置DB，在配置完TCON參數(shù)后自動生成。

      “Done”：建立連接任務(wù)完成后置1。

      “BUSY”：建立連接任務(wù)執(zhí)行中置1。

      “ERROR”為1時，在STATUS中顯示錯誤代碼，“ERROR”為0時，在STATUS中顯示指令執(zhí)行狀態(tài)代碼。

      當(dāng)連接建立成功后，通過程序段2可以將“opensever”置0。

在調(diào)用TCON指令時系統(tǒng)會要求設(shè)置連接參數(shù)，見圖7。         

     圖7 TCON連接參數(shù)設(shè)置

          “伙伴”：選擇未。

      “地址”：設(shè)置與S7-1200通訊的SIMOTION的地址。

      “連接類型”：選擇TCP。

      “連接ID”: 發(fā)送、接收和連接斷開所使用的ID。

“連接數(shù)據(jù)”：設(shè)置新建或使用已有的連接DB。

“主動建立連接”：選擇主動建立連接的一方為客戶端，另一方為服務(wù)器。

“端口”：設(shè)置本地和伙伴的端口號，在SIMOTION的指令中會用到這里。

設(shè)置TCON參數(shù)時要先選擇“連接數(shù)據(jù)”中的“新建”，建立一個新的Connection DB，然后再填寫各個參數(shù)。

        在通訊成功建立后，激活TSEND,TRCV指令(將發(fā)送指令的“REQ”端置１，將接收指令的“EN_R”置１)，用來發(fā)送和接受數(shù)據(jù)。

     圖8 TSEND連接參數(shù)設(shè)置

     圖9 TRCV連接參數(shù)設(shè)置

       注意：

(1)  在建立“DATA”中要插入的發(fā)送數(shù)據(jù)和接受數(shù)據(jù)DB時，其塊訪問的方式必須是“標準-與S7-300/400兼容”，否則在激指令時會報錯，見圖10。

(2)  TSEND與TRCV的“ID”必須與TCON中設(shè)置的相同，而此“ID”與SIMOTION中的“ID”未必相同。

(3)  TRCV在接收數(shù)據(jù)成功后，“NDR”會自動置１，且“RCVD_LEN”會顯示接收到的數(shù)據(jù)長度。

圖10 數(shù)據(jù) DB建立

若要斷開當(dāng)前連接，則調(diào)用TDISCON。成功斷開連接后，根據(jù)程序段６，“dis con”位會被重新置０。

     圖11 TDISCON連接參數(shù)設(shè)置

4.2 SIMOTION側(cè)的指令調(diào)用

SIMOTION的通信指令可以在Command library中的“Communication->Data transfer”目錄下找到。通信程序塊“TCP”放在background中運行。

tcpOpenClient指令，該指令用來在simotion 側(cè)激活客戶端端口，并向服務(wù)器發(fā)送連接請求，若請求成功，則建立連接，并返回連接ID。該指令需使用上跳沿單次觸發(fā)，此函數(shù)只調(diào)用一次，得到連接ID后應(yīng)停止調(diào)用。

     圖12 tcpOpenClient指令參數(shù)設(shè)置

     “port”：設(shè)置simotion本地端口號。

“severAddress”：設(shè)置通訊服務(wù)器（S7-1200）地址（192.168.0.4）。

“serverport”：設(shè)置服務(wù)器（S7-1200）端口號，必須與S7-1200組態(tài)中設(shè)置的相同。

“nextCommand”：

IMMEDIAY：命令與后續(xù)所要執(zhí)行的命令同步執(zhí)行。

WHEN_COMMAND_DONE：命令執(zhí)行或失敗后執(zhí)行后續(xù)的命令，異步執(zhí)行。

本文中將程序放在simotion的background中執(zhí)行，因此若使用WHEN_COMMAND_DONE模式，有可能在該命令執(zhí)行時間過長情況下導(dǎo)致background執(zhí)行超時，系統(tǒng)報錯停機。

“OUT”：函數(shù)調(diào)用返回信息，包括執(zhí)行狀態(tài)和返回的連接ID,后面的發(fā)送和接收指令均使用該ID。數(shù)據(jù)類型為結(jié)構(gòu)體(StructRetTcpOpenClient)，參考表３。

表3 TcpOpenClient返回值結(jié)

TcpSend指令用于發(fā)送數(shù)據(jù)，與S7-1200的接收指令相對應(yīng)，可循環(huán)調(diào)用。

圖13 TcpSend參數(shù)設(shè)置

“ConnectionId” ：使用tcpOpenClient返回的ID。

“nextCommand”：

IMMEDIAY：命令與后續(xù)所要執(zhí)行的命令同步執(zhí)行。

WHEN_COMMAND_DONE：命令執(zhí)行或失敗后執(zhí)行后續(xù)的命令，異步執(zhí)行。

本文中將程序放在simotion的background中執(zhí)行，因此若使用WHEN_COMMAND_DONE模式，有可能在該命令執(zhí)行時間過長情況下導(dǎo)致background執(zhí)行超時，系統(tǒng)報錯停機。

      “DataLength”：發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)長度，本例為8，發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)的前8個字節(jié)。

“Data”：發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)，數(shù)據(jù)類型為數(shù)組，ARRAY[0..4095] OF BYTE。

“OUT”：輸出通信狀態(tài)。

       注意：SIMOTION的發(fā)送區(qū)（接收區(qū)）與PLC的接收區(qū)（發(fā)送區(qū)）數(shù)據(jù)長度必須*。

 TcpReceive指令用于發(fā)送數(shù)據(jù)，與S7-1200的接收指令相對應(yīng)，可循環(huán)調(diào)用。

圖14  TcpReceive參數(shù)設(shè)置

          “ConnectionId” ：使用tcpOpenClient返回的ID。

“nextCommand”：

IMMEDIAY：命令與后續(xù)所要執(zhí)行的命令同步執(zhí)行。

WHEN_COMMAND_DONE：命令執(zhí)行或失敗后執(zhí)行后續(xù)的命令，異步執(zhí)行。

本文中將程序放在simotion的background中執(zhí)行，因此若使用WHEN_COMMAND_DONE模式，有可能在該命令執(zhí)行時間過長情況下導(dǎo)致background執(zhí)行超時，系統(tǒng)報錯停機。

      “receivevarible”：接收數(shù)據(jù)區(qū)，數(shù)據(jù)類型為數(shù)組，ARRAY[0..4095] OF BYTE。

“OUT”：調(diào)用函數(shù)返回信息，包括調(diào)用狀態(tài)和接收的字節(jié)數(shù)量。數(shù)據(jù)類型為結(jié)構(gòu)體（StructRetTcpReceive），參考表４。

表4 TcpReceive返回值結(jié)構(gòu)

5  實驗過程

本例中使用的程序可以在“S7-1200.zip (1350 KB) ( 1350 KB ) ”和“D410.zip (1597 KB) ( 1597 KB ) ”這兩個壓縮包中找到。

首先在S7-1200側(cè)激活建立連接的指令“TCON”，等待SIMOTION側(cè)的連接請求，接著在SIMOTION側(cè)激活打開客戶端指令“TcpOpenClient”，發(fā)送建立連接的請求。請求成功后，“TcpOpenClient”的返回值結(jié)構(gòu)中的functionResult會顯示“0”，同時在connectionId中會返回ID(此ID與PLC中設(shè)置的ID未必*)。

之后分別使能PLC側(cè)和SIMOTION側(cè)的發(fā)送接收指令，開始數(shù)據(jù)傳送。

SIMOTION側(cè)WATCH TABLE監(jiān)控結(jié)果：

圖15  SIMOTION側(cè)接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)

PLC側(cè)監(jiān)控表的監(jiān)控結(jié)果：

圖16  PLC側(cè)接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)

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  數(shù)控（英文名字：Numerical Control 簡稱：NC）技術(shù)是指用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實現(xiàn)一臺或多臺機械設(shè)備動作控制的技術(shù)。數(shù)控一般是采用通用或計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制，因此數(shù)控也稱為計算機數(shù)控(Computerized Numerical Control )，簡稱CNC，國外一般都稱為CNC，很少再用NC這個概念了。

  
   
  加工原則
  加工路線的確定
  數(shù)控車床進給加工路線指車刀從對刀點（或機床固定原點）開始運動起，直至返回該點并結(jié)束加工程序所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及切人、切出等非切削空行程路徑。
  精加工的進給路線基本上都是沿其零件輪廓順序進行的，因此，確定進給路線的工作重點是確定粗加工及空行程的進給路線。
  在數(shù)控車床加工中，加工路線的確定一般要遵循以下幾方面原則。
  ①應(yīng)能保證被加工工件的精度和表面粗糙度。
  ②使加工路線zui短，減少空行程時間，提高加工效率。
  ③盡量簡化數(shù)值計算的工作量，簡化加工程序。
  ④對于某些重復(fù)使用的程序，應(yīng)使用子程序。
  優(yōu)缺點
  數(shù)控加工有下列優(yōu)點：
  ①大量減少工裝數(shù)量，加工形狀復(fù)雜的零件不需要復(fù)雜的工裝。如要改變零件的形狀和尺寸，只需要修改零件加工程序，適用于新產(chǎn)品研制和改型。
  ②加工質(zhì)量穩(wěn)定，加工精度高，重復(fù)精度高，適應(yīng)飛行器的加工要求。
  ③多品種、小批量生產(chǎn)情況下生產(chǎn)效率較高，能減少生產(chǎn)準備、機床調(diào)整和工序檢驗的時間，而且由于使用切削量而減少了切削時間。
  ④可加工常規(guī)方法難于加工的復(fù)雜型面，甚至能加工一些無法觀測的加工部位。
  數(shù)控加工的缺點是機床設(shè)備費用昂貴，要求維修人員具有較高水平。

  簡介
  它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關(guān)的開關(guān)量。數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進制形式數(shù)據(jù)運算的出現(xiàn)。1908年，穿孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問世；19世紀末，以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明；1938年，香農(nóng)在美國麻省理工學(xué)院進行了數(shù)據(jù)快速運算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計算機，包括計算機數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)是與機床控制密切結(jié)合發(fā)展起來的。1952年，*臺數(shù)控機床問世（由帕森斯和麻省理工學(xué)院合作），成為世界機械工業(yè)*一件劃時代的事件，推動了自動化的發(fā)展。
  數(shù)控技術(shù)也叫計算機數(shù)控技術(shù)（CNC，Computerized Numerical Control），它是采用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計算機按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的運動軌跡和外設(shè)的操作時序邏輯控制功能。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入操作指令的存貯、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現(xiàn)，均可通過計算機軟件來完成，處理生成的微觀指令傳送給伺服驅(qū)動裝置驅(qū)動電機或液壓執(zhí)行元件帶動設(shè)備運行。[2]技術(shù)領(lǐng)域
  數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，如數(shù)控機床等。其技術(shù)涉及多個領(lǐng)域：

  (1)機械制造技術(shù)；

  (2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；

  (3)自動控制技術(shù)；

  (4)伺服驅(qū)動技術(shù)；

  (5)傳感器技術(shù)；

  (6)軟件技術(shù)等。
  數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興*產(chǎn)業(yè)和*工業(yè)的使能技術(shù)和zui基本的裝備。世界各國信息產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、、航天等國防工業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對市場的適應(yīng)能力和競爭能力。工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅大力發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在"高精尖"數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行和限制政策。因此大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的*制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

  基礎(chǔ)
  什么是CNC
  傳統(tǒng)的機械加工都是用手工操作普通機床作業(yè)的，加工時用手搖動機械切削金屬，靠眼睛用卡尺等工具測量產(chǎn)品的精度的?，F(xiàn)代工業(yè)早已使用電腦數(shù)字化控制的機床進行作業(yè)了，數(shù)控機床可以按照技術(shù)人員事先編好的程序自動對任何產(chǎn)品和零部件直接進行加工了。這就是我們說的“數(shù)控加工”。數(shù)控加工廣泛應(yīng)用在所有機械加工的任何領(lǐng)域，更是模具加工的發(fā)展趨勢和重要和必要的技術(shù)手段。
  “CNC”是英文Computerized Numerical Control（計算機數(shù)字化控制）的縮寫
  數(shù)控機床是按照事先編制好的加工程序，自動地對被加工零件進行加工。我們把零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、的運動軌跡、位移量、切削參數(shù)(主軸轉(zhuǎn)數(shù)、進給量、背吃刀量等)以及輔助功能(換刀、主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、切削液開、關(guān)等)，按照數(shù)控機床規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫成加工程序單，再把這程序單中的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上(如穿孔紙帶、磁帶、磁盤、磁泡存儲器)，然后輸入到數(shù)控機床的數(shù)控裝置中，從而指揮機床加工零件。
  這種從零件圖的分析到制成控制介質(zhì)的全部過程叫數(shù)控程序的編制。數(shù)控機床與普通機床加工零件的區(qū)別在于數(shù)控機床是按照程序自動加工零件，而普通機床要由人來操作，我們只要改變控制機床動作的程序就可以達到加工不同零件的目的。因此，數(shù)控機床特別適用于加工小批量且形狀復(fù)雜要求精度高的零件
  由于數(shù)控機床要按照程序來加工零件，編程人員編制好程序以后，輸入到數(shù)控裝置中來指揮機床工作。程序的輸入是通過控制介質(zhì)來的。

  編程
  通常數(shù)控編程可分為兩種情況：手動編程與自動編程。對于外形比較簡單的（例如數(shù)控車床車簡單內(nèi)外輪廓，數(shù)控銑床銑平面等）可用手動編程，這種方式比較簡單，很容易掌握，適應(yīng)性較大。適用于中等復(fù)雜程度程序、計算量不大的零件編程，對機床操作人員來講必須掌握。而自動編程就比較復(fù)雜了，一般用于幾何形狀比較復(fù)雜的零件，計算量比較大，人力難以完成的零件。常用的自動編程軟件有：UG Master CAM catia 等。

  發(fā)展趨勢
  數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，對民生的一些重要行業(yè)國防、汽車等的發(fā)展起著越來越重要的作用，這些行業(yè)裝備數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢，如：橋式三、五坐標高速數(shù)控龍門銑床、龍門移動式五坐標AC擺角數(shù)控龍門銑床、龍門移動式三坐標數(shù)控龍門銑床等。
  高速化發(fā)展
  隨著數(shù)控系統(tǒng)核心處理器性能的進步，目前高速加工中心進給速度zui高可達80m/min，空運行速度可達100m/min左右。世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度zui大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉(zhuǎn)速已達60000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3小時，在普通銑床加工需8小時。
  由于機構(gòu)各組件分工的專業(yè)化，在專業(yè)主軸廠的開發(fā)下，主軸高速化日益普及。過去只用于汽車工業(yè)高速化的機種（每分鐘1．5萬轉(zhuǎn)以上的機種），已成為*的機械產(chǎn)品要件。
  精密化發(fā)展
  隨著伺服控制技術(shù)和傳感器技術(shù)的進步，在數(shù)控系統(tǒng)的控制下，機床可以執(zhí)行亞微米級的精確運動。在加工精度方面，普通級數(shù)控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。
  開放化發(fā)展
  由于計算機硬件的標準化和模塊化，以及軟件模塊化，開放化技術(shù)的日益成熟，數(shù)控技術(shù)開始進入開放化的階段。開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴展性。美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個zui大的經(jīng)濟體在短期內(nèi)進行了幾乎相同的科學(xué)計劃和技術(shù)規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。
  復(fù)合化發(fā)展
  隨著產(chǎn)品外觀曲線的復(fù)雜化致使模具加工技術(shù)必須不斷升級，對數(shù)控系統(tǒng)提出了新的需求。機床五軸加工、六軸加工已日益普及，機床加工的復(fù)合化已是不可避免的發(fā)展趨勢。新日本工機的5面加工機床采用復(fù)合主軸頭，可實現(xiàn)4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實現(xiàn)，還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。
  數(shù)控車床的選用
  數(shù)控車床又稱為 CNC車床，即計算機數(shù)字控制車床，是目前國內(nèi)使用量zui大，覆蓋面zui廣的一種數(shù)控機床，約占數(shù)控機床總數(shù)的25%。數(shù)控機床是集機械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等多項技術(shù)為一體的機電一體化產(chǎn)品。是機械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動化和高柔性化，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠等優(yōu)點的工作母機。數(shù)控機床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機床產(chǎn)量和總擁有量的百分比是衡量一個國家國民經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標志之一。數(shù)控車床是數(shù)控機床的主要品種之一，它在數(shù)控機床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。
  數(shù)控車床、車削中心，是一種高精度、高效率的自動化機床。它具有廣泛的加工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋。具有直線插補、圓弧插補各種補償功能，并在復(fù)雜零件的批量生產(chǎn)中發(fā)揮 了良好的經(jīng)濟效果。合理選用數(shù)控車床，應(yīng)遵循如下原則：
  選用原則
  1. 前期準備
  確定典型零件的工藝要求、加工工件的批量，擬定數(shù)控車床應(yīng)具有的功能是做好前期準備，合理選用數(shù)控車床的前提條件 滿足典型零件的工藝要求
  典型零件的工藝要求主要是零件的結(jié)構(gòu)尺寸、加工范圍和精度要求。根據(jù)精度要求，即工件的尺寸精度、定位精度和表面粗糙度的要求來選擇數(shù)控車床的控制精度。 根據(jù)可靠性來選擇，可靠性是提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的保證。數(shù)控機床的可靠性是指機床在規(guī)定條件下執(zhí)行其功能時，長時間穩(wěn)定運行而不出故障。即平均*時間長，即使出了故障，短時間內(nèi)能恢復(fù)，重新投入使用。選擇結(jié)構(gòu)合理、制造精良，并已批量生產(chǎn)的機床。一般，用戶越多，數(shù)控系統(tǒng)的可靠性越高。
  2.機床附件及選購
  機床隨機附件、備件及其供應(yīng)能力、對已投產(chǎn)數(shù)控車床、車削中心來說是十分重要的。選擇機床，需仔細考慮和附件的配套性。
  3.注重控制系統(tǒng)的同一性
  生產(chǎn)廠家一般選擇同一廠商的產(chǎn)品，至少應(yīng)選購?fù)粡S商的控制系統(tǒng)，這給維修工作帶來*的便利。教學(xué)單位，由于需要學(xué)生見多識廣，選用不同的系統(tǒng)，配備各種仿真軟件是明智的選擇。
  4.根據(jù)性能價格比來選擇
  做到功能、精度不閑置、不浪費，不要選擇和自己需要無關(guān)的功能。
  5.機床的防護
  需要時，機床可配備全封閉或半封閉的防護裝置、自動排屑裝置。
  在選擇數(shù)控車床、車削中心時，應(yīng)綜合考慮上述各項原則。

  培訓(xùn)目標
  培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(shè)需要，德、智、體全面發(fā)展，具有扎實的數(shù)控機床加工專業(yè)知識，有較強的動手能力，能在生產(chǎn)一線的智能、技能型操作崗位上，從事數(shù)控加工和數(shù)控設(shè)備操作與管理的人才。

  主要課程
  機械制圖、公差配合與技術(shù)測量基礎(chǔ)、金屬材料與熱處理、機械設(shè)計基礎(chǔ)、工程力學(xué)、液壓與氣動技術(shù)、機床夾具、金屬切削原理與、機械制造工藝學(xué)、電工電子基礎(chǔ)及操作技能、鉗工技能培訓(xùn)數(shù)控車床加工技術(shù)、數(shù)控銑床加工中心加工技術(shù)、電火花加工技術(shù)、AutoCAD、PRO/E三維造型與設(shè)計、UG三維設(shè)計與數(shù)控編程、MASTERCAM三維設(shè)計與數(shù)控編程、數(shù)控機床結(jié)構(gòu)與維護。

  就業(yè)方向
  *、可以選擇的就是數(shù)控操作工，經(jīng)過數(shù)控實習(xí)和數(shù)控操作培訓(xùn)的學(xué)生都可以勝任，但是這個工作崗位競爭的壓力zui大，任何一所工科的高職都有這個專業(yè)，還不要說中職以及技校的學(xué)生。目前我國機加工行業(yè)的數(shù)控操作崗位已基本達到飽和。有的學(xué)生跟我說他們的同學(xué)，也就初中畢業(yè)，干數(shù)控操作比他們早五六年，都是熟練工了，工資也可以，因此覺得很沒有希望。我跟他們講，要比的不是眼前，而是以后的發(fā)展。
  第二、數(shù)控編程員。很多的機加工企業(yè)都采用自動編程來生成數(shù)控加工程序，因此需要學(xué)習(xí)CAM軟件。不同的單位使用不同的CAM軟件，種類多種多樣，但是大體上加工的方法都類似，所以必須學(xué)好一個。但是做數(shù)控編程員要求很高，責(zé)任也很大，因此要求有豐富的加工經(jīng)驗。這樣的話，對于剛剛走出校門的學(xué)生，馬上做這個崗位不現(xiàn)實。必須經(jīng)過一段時間的鍛煉，短則一兩年，長的話得三五年。
  第三、數(shù)控維修人員或者叫售后服務(wù)人員。這個崗位的要求更高，是數(shù)控方面zui缺乏的。不僅要求有豐富機械知識，還要有豐富的電氣知識。如果選擇了這個方向，可能會很辛苦（比如經(jīng)常出差），要不斷的學(xué)習(xí)，不斷積累經(jīng)驗。這個崗位需要得到的鍛煉更多，因此達到熟練的時間會比較長，但是回報也會比較豐厚。
  第四、數(shù)控銷售人員。這個崗位的報酬是zui豐厚的，而要求掌握的專業(yè)知識并不那么多，但是要求有出眾的口才以及良好的社交能力，不是一般人能干的。
  第五、相近專業(yè)的也可以選擇：機械設(shè)計方面如繪圖人員,做機械設(shè)計師、結(jié)構(gòu)設(shè)計師；加工工藝管理或者現(xiàn)場技術(shù)人員、機械設(shè)計人員（機械工程師）數(shù)控機床操作工、機械設(shè)備維修工、機械設(shè)備銷售員、程序編制員、機械工藝員、檢查員、生產(chǎn)管理員。

  行業(yè)應(yīng)用

  數(shù)控變頻器
  SAJ數(shù)控變頻器主要特點：
  1、低頻力矩大、輸出平穩(wěn)

    
  2、高性能矢量控制
  3、轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)快、穩(wěn)速精度高
  4、減速停車速度快
  5、抗*力強
  應(yīng)用數(shù)控機床
  2011年，數(shù)控金屬切削機床增長突出，產(chǎn)量同比增長68.91%，增速比上年提高12.16個百分點。在國家振興裝備制造業(yè)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的帶動下，我國設(shè)備工具購置投資增長率在未來5-10年內(nèi)將持續(xù)維持20%左右的水平，機床行業(yè)的需求仍將保持高速增長。在需求的拉動下，我國數(shù)控機床產(chǎn)量保持高速增長，隨著經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整的深化，數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)設(shè)備類的上市公司的高成長有望延續(xù)。2011年數(shù)控機床消費超過80億美元，臺數(shù)超過12萬臺，表明了數(shù)控機床已成為機床消費的主流，我國未來數(shù)控機床市場巨大。2011年數(shù)控機床需求的快速增長帶來數(shù)控系統(tǒng)的巨大需求，全年數(shù)控系統(tǒng)設(shè)備同比增長一倍以上。

  發(fā)展情況
  硬件技術(shù)
  隨著集成電路及計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，給數(shù)控硬件技術(shù)的更新?lián)Q代注入新的活力，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)普遍采用超大規(guī)模集成電路（VLSI）、芯片（ASIC）及數(shù)字信號處理（DSP）技術(shù)。在電氣裝聯(lián)上廣泛采用表面安裝（SMT）、三維高密度（three dimensional high density）技術(shù)，*地提高系統(tǒng)的可靠性。高速高性能存儲技術(shù)，比如閃爍存儲（flash memory），移動存儲（PCMCIA card）等*地方便用戶。薄膜晶體管液晶顯示器（TFTLCD）技術(shù)使得顯示裝置趨于平板化，更便于機電 一體化安裝并改善人機界面。作為數(shù)控系統(tǒng)核心的處理器廣泛采用“位以上的高速RISC CPU，保證高速、高精度的數(shù)控加工。
  開放式發(fā)展
  開放式數(shù)控的討論已有好些年了，但是應(yīng)該看到，對于開放式結(jié)構(gòu)至今沒有*性的定義。某些用戶認為開放式表示能夠接受當(dāng)?shù)厥褂玫耐ㄐ艆f(xié)議；而另一些用戶認為開放式意味著所有控制器操作界面**;對機床應(yīng)用工程師而言，開放式意味著對刀架移動、傳感器和邏輯控制有標準的輸入/輸出接口；對大公司和大學(xué)的研究工程師來說，開放式意味著以上這些均來自隨即拿來就用的積木塊。由于來自zui終用戶和集成商（機床廠）的壓力，開放式結(jié)構(gòu)的開發(fā)工作正在向前發(fā)展并將持續(xù)下去。一個積極成果即是基于PC的CNC，即PC-based。
  實時操作
  嚴格意義上說，數(shù)控控制軟件中包含著實時操作系統(tǒng)的思想，例如任務(wù)調(diào)度、存儲器管理、中斷處理等，但這種技術(shù)是隱含的，是和數(shù)控應(yīng)用程序比如插補，伺服、譯碼等混合的。每一個數(shù)控系統(tǒng)都是*的，不透明的。這種情況對于zui終用戶和系統(tǒng)集成商而言帶來諸多不便。在開放式數(shù)控呼聲日益高漲的今天，研究實時操作系統(tǒng)在CNC軟件中的應(yīng)用是順理成章的事。特別是嵌入式實時操作系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展迅猛，這對于數(shù)控控制軟件的開發(fā)將產(chǎn)生革命性的影響。選擇一個合適的商用嵌入式實時操作系統(tǒng)，將插補、伺服、譯碼、數(shù)據(jù)處理等數(shù)控應(yīng)用軟件往上“掛”，zui終移植到一個硬件環(huán)境中去，形成zui終使用戶滿意的數(shù)控系統(tǒng)，也就是個性化的CNC系統(tǒng)，這將是開放式數(shù)控的主要方向。

  程序編制
  數(shù)控編程是指從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全部工作過程。如圖所示，編程工作主要包括：
  （1）分析零件圖樣和制定工藝方案
  這項工作的內(nèi)容包括：對零件圖樣進行分析，明確加工的內(nèi)容和要求；確定加工方案；選擇適合的數(shù)控機床；選擇或設(shè)計和夾具；確定合理的走刀路線及選擇合理的切削用量等。這一工作要求編程人員能夠?qū)α慵D樣的技術(shù)特性、幾何形狀、尺寸及工藝要求進行分析，并結(jié)合數(shù)控機床使用的基礎(chǔ)知識，如數(shù)控機床的規(guī)格、性能、數(shù)控系統(tǒng)的功能等，確定加工方法和加工路線。
  （2）數(shù)學(xué)處理
  在確定了工藝方案后，就需要根據(jù)零件的幾何尺寸、加工路線等，計算中心運動軌跡，以獲得刀位數(shù)據(jù)。數(shù)控系統(tǒng)一般均具有直線插補與圓弧插補功能，對于加工由圓弧和直線組成的較簡單的平面零件，只需要計算出零件輪廓上相鄰幾何元素交點或切點的坐標值，得出各幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心坐標值等，就能滿足編程要求。當(dāng)零件的幾何形狀與控制系統(tǒng)的插補功能不*時，就需要進行較復(fù)雜的數(shù)值計算，一般需要使用計算機輔助計算，否則難以完成。
  （3）編寫零件加工程序
  在完成上述工藝處理及數(shù)值計算工作后，即可編寫零件加工程序。程序編制人員使用數(shù)控系統(tǒng)的程序指令，按照規(guī)定的程序格式，逐段編寫加工程序。程序編制人員應(yīng)對數(shù)控機床的功能、程序指令及代碼十分熟悉，才能編寫出正確的加工程序。
  （4）程序檢驗
  將編寫好的加工程序輸入數(shù)控系統(tǒng)，就可控制數(shù)控機床的加工工作。一般在正式加工之前，要對程序進行檢驗。通?？刹捎脵C床空運轉(zhuǎn)的方式，來檢查機床動作和運動軌跡的正確性，以檢驗程序。在具有圖形模擬顯示功能的數(shù)控機床上，可通過顯示走刀軌跡或模擬對工件的切削過程，對程序進行檢查。對于形狀復(fù)雜和要求高的零件，也可采用鋁件、塑料或石蠟等易切材料進行試切來檢驗程序。通過檢查試件，不僅可確認程序是否正確，還可知道加工精度是否符合要求。若能采用與被加工零件材料相同的材料進行試切，則更能反映實際加工效果，當(dāng)發(fā)現(xiàn)加工的零件不符合加工技術(shù)要求時，可修改程序或采取尺寸補償?shù)却胧?/p>

通過PROFIBUS實現(xiàn)的快速現(xiàn)場總線通訊－現(xiàn)場總線標準在SIMATIC S7-1200上采用集成PROFINET接口可以實現(xiàn)與其他制造商生產(chǎn)的設(shè)備之間的無縫集成。利用所支持的本地開放式以太網(wǎng)協(xié)議TCP/IP和TCP上的ISO，可以與多個第三方設(shè)備進行連接和通訊。它提供了單個運動軸的自動控制和手動控制，以及在線診斷信息。To the top of the page利用已建立的TCP/IP標準，SIMATIC S7-1200集成的PROFINET接口可用于編程或者與HMI設(shè)備和額外的控制器之間的通信。作為PROFINET IO控制器，SIMATIC S7-1200現(xiàn)在支持與PROFINET IO設(shè)備之間的通信?？蓴U展的緊湊自動化的模塊化概念 信號模塊可以連接到CPU的右側(cè)，進一步擴展數(shù)字或模擬輸入/輸出能力。CPU 1212C接受兩個，CPU1214C接受八個信號模塊。To the top of the page*整合

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西門子S7-1200模擬量輸入輸出模塊

SIMATIC S7-1200 具有用于進行計算和測量、閉環(huán)回路控制和運動控制的集成技術(shù)，是一個功能非常強大的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)多種類型的自動化任務(wù)。RS485和RS232通訊模塊適用于串行、基于字符的點到點連接。在SIMATIC STEP 7 Basic工程系統(tǒng)內(nèi)部已經(jīng)包含了USS驅(qū)動器協(xié)議以及Modbus RTU主、從協(xié)議的庫函數(shù)。To the top of the pageSIMATIC S7-1200 具有集成的 PROFINET 接口、強大的集成技術(shù)功能和可擴展性強、靈活度高的設(shè)計。它實現(xiàn)了簡便的通信、有效的技術(shù)任務(wù)解決方案，并能*一系列的獨立自動化需求。 大量不同的數(shù)字量和模擬量模塊可精確提供每種任務(wù)所需的輸入/輸出。數(shù)字量和模擬量模塊在通道數(shù)目、電壓和電流范圍、隔離、診斷和報警功能等方面有所不同。 對于在此列舉的所有模塊系列，SIPLUS 部件也可應(yīng)用在擴展溫度范圍 -25 - +60℃ 以及腐蝕性環(huán)境/冷凝環(huán)境中。一個通用工程組態(tài)框架用于可擴展設(shè)計中緊湊自動化的模塊化概念。SIMATIC S7-1200 控制器集成了兩個高速輸出，可用作脈沖序列輸出或調(diào)諧脈沖寬度的輸出。當(dāng)作為 PTO 進行組態(tài)時，以高達 100 千赫的速度 提供50% 的占空比脈沖序列，用于控制步進馬達和伺服驅(qū)動器的開環(huán)回路速度和位置。使用其中兩個高速計數(shù)器在內(nèi)部提供對脈沖序列輸出的反饋。當(dāng)作為 PWM 輸出進行組態(tài)時，將提供帶有可變占空比的固定周期數(shù)輸出，用于控制馬達的速度、閥門的位置或發(fā)熱組件的占空比。To the top of the pag我們保證 SIMATIC STEP 7 使用簡便，不管你是剛接觸工程組態(tài)還是已經(jīng)有多年常規(guī)使用經(jīng)驗。對初學(xué)者來說，工程組態(tài)易學(xué)易用；對專業(yè)人員來說，工程組態(tài)快速高效?？蓴U展性強、靈活度高的設(shè)計

西門子模塊6ES7231-5PA30-0XB0 西門子模塊6ES7231-5PA30-0XB0