西门子CPU模块6ES7214-1HG40-0XB0
原系统为工业电脑搭配伺服方案，要求其中X、Y两颗伺服轴可以进行直线插补和圆弧插补，由工业计算机来运算并输出插补指令。X、Y轴将韧物移动到需要开孔的位置，变频器带动韧物旋转，逐渐在门板上铣出一个圆孔或者跑道型的孔。根据客户工艺的需求和成本的考虑，为客户提供了台达的DVP32ES2-C型号PLC，本款PLC内置1Mbps CANopen通讯总线，结合新一代主机处理速度，以高抗干扰性与省配线优势搭建现场设备；COM3支持CANopen标准协议DS301。另外搭配台达ASDA-M伺服，该产品支持内部位置功能，支持三轴螺旋插补、三轴直线插补、两轴圆弧插补、两轴直线插补，非常适合该种现场应用。
1 台达系统设计
1.1工艺要求
门板铣孔机的工作原理即在整张木质门板上，铣出锁孔、把手等圆孔，整个过程需要X、Y轴做平面圆弧插补或直线插补，Z轴做垂直的上下运动配合。系统要求刚性较强，加工平滑，铣出的圆要满足各方向直径误差在0.1mm。
1.2 系统配置
此系统的控制器选用台达DVP32ES2-C，通过CANopen总线将插补位置、角度等发给伺服驱动器；驱动器选用台达ASD-M-0721-M伺服驱动器+ECMA-C20807PS伺服电机。ASD-M系列伺服也可以搭配B2系列的伺服电机，在满足需求的情况下，可以降低客户成本，提升竞争力。
2 CANopen配置
首先打开CANopen Builder软件，单击菜单栏中的“设置”——“通讯设置”——“串口设置”，在“串口设置”中选择COM口，设置波特率为默认的9600,7，E，1，ASCII模式，该设置是CANopen Builder软件和电脑通讯的设置。选好后，点击在线按钮，如果连接正确的话会搜索到ES2-CPLC图标。
将伺服的CN6接到PLC的COM3上，线序参考ASDA-M系列手册3.8节。在CN6的另一个口插上终端电阻。添加伺服配置，因为ASD-M系列伺服目前设计为每轴2个RX和2个TX，所以只能添加P2-30=5，上电写5，防止连续写入EEPROM，而降低EEPROM 寿命。P5-07（Pr命令触发器）用来选择所执行的Pr。P6-03（路径1的定义）P6-07、P6-09路径3、4的数据，客户之前将Pr3、Pr4的功能定义好，只要修改相应的数据即可。详见CANopen Builder软件帮助中16.17节。
表1 台达ASDA-A2伺服驱动器通讯参数设置 
表2 与本例相关的ADSA-A2伺服驱动器的参数说明 
备注：伺服驱动器共有64段位置可供选择，选择哪一段可通过外部输入端子进行选择，各段位置的加减速时间、速度及目标位置可根据各段位置参数进行设定。此范例中以第一段位置为例进行说明，第一段位置的位置参数为P6-02、P6-03。
按照表3分别对DVPCOPM-SL扫描模块进行设置。
表3模块设置参数 
然后，将做好的配置下载到PLC里，将伺服参数和PLC的寄存器对应，这样就可以方便的修改参数。
图1 每台伺服的RxPDO、TxPDO配置
3 伺服Pr配置
台达ASDA-M系列伺服在Pr配置里可以选择路径类型。以直线插补为例，先选择路径类型为直线插补，AUTO：自动执行下一路径如果路径动作连续可以选择YES，如果动作不连续，则选择NO；CMD：位置命令选择00：ABS**定位。
加减速时间根据客户要求来设置，目标速度SPD指令可以选择相应的参数，如图2中选择了POV15:5000.0（P5-75），则目标速度为5000rpm。如果想修改速度，只要将P5-75的参数配置到CANopen里面，通过总线修改参数即可。轴别选择可以设置具体是那两个轴进行直线插补，例子中选的是X、Y轴。
资料值中，填写X轴的位置命令和Y轴为位置命令，例中为35900和3900。如果想修改插补的距离则修改相应Pr的资料值即可。
图2 伺服Pr配置
ASD-M系列伺服的pr内置直线插补和圆弧插补，只要选择轴别即可。目前ASD-M系列伺服的圆弧插补只支持相对位置的插补。需要注意的是，如果是需要**可以用HMC加ASDA-M伺服。
图3 加工效果图
如图3所示，圆孔各点直径误差在0.1mm左右，满足客户需求。客户将动作分解为直线差补和圆弧插补，Z轴则为上下进刀退刀动作。
图4 圆弧插补波形
可从如图4中看出，X、Y两轴插补的反馈位置，应该是正弦余弦波相结合。另外也可以打开X-YChart来观察圆弧插补的形状。
4 注意事项
通过CANopen给伺服直线插补命令时，需要同时触发X轴和Y轴的P5-07，并且两个轴的位置要同时写入。例如X、Y轴的Pr5设置为直线插补，那么需要同时触发X、Y的P5-07；如果是X、Y圆弧插补，则只触发任意一个轴即可实现圆弧插补
本系统应用广泛，适用于需要热水供应的场合，比如办公大楼，宾馆洗浴等，尤其适合太阳能资源比较丰富的地区。控制系统采用台达DVP40ES2 PLC、DVP04PT-E2、DVP04AD-E2，台达人机界面HMI B07S515。本系统工作性能稳定，自动化程度高，尤其是恒温出水的设计节约了大量水资源，集热循环的设计使得太阳能热水高效循环进入水箱，辅助热源的加入很好的解决了太阳能资源不足天气情况下的热水供应。
2 系统构成
台达系列人机界面，台达ES2系列CPU、台达PT-E2系列温度控制模块，台达AD-E2系列模拟量转数字量模块、太阳能集热器、电热丝(或空气源热泵等其它辅助热源)、保温水箱、洗浴控制泵、集热循环泵、电磁阀、温度传感器、液位传感器、功率变送器等，如图1所示。
3 系统工作原理及循环过程
(1)自动上水
水箱内装液位传感器p，水箱内水低于一定值时(20%)，自动补水阀上电，水箱自动补水，水位达到设定值时(90%)，自动补水阀断电，自动补水停止。
(2)集热循环
当集热器出水口水温(出水口安装温度传感器)高于水箱内水温，达到PLC设定启动温差(6-10摄氏度)时，集热循环泵启动；集热水箱中的低温水进入到真空管集热器组中，集热器中的相对高温水循环到集热水箱中，使水箱中的水温升高。当温差值降低到系统设定停止温差时(1-3摄氏度)，循环泵停止，集热循环停止。如此反复进行，逐渐将热量传递到水箱，使水箱中的水温度逐渐提升，直到达到洗浴要求的温度。
(3)管路恒温出水
恒温回水管路循环主要是针对室内的洗浴热水管道而言，为了保证洗浴时一开喷头阀门即有热水，同时减少无效冷水的浪费，必须安装热水回水管路，采取管路循环措施。管路循环采用定温循环方式，在室内热水回水管路中适当位置安装温度检测传感器和循环泵，设置一个温度范围来控制泵的运行。当管道内水温低于设定值时，启动洗浴管道循环泵，将管路中的低温热水打入保温水箱，当水温达到设定值时，管道循环泵停止运行。
(4)恒温控制
当水箱内水温低于一定值时，集热器不能达到洗浴热水的温度要气，此时开启水箱内电加热或其它辅助热源(空气源热泵)，以实现任何天气条件下都能保证有热水供应的要气。
(5)冬季防冻循环
室外管道(保温水箱和集热器之间)在寒冷的冬天可能被冻，因此必须有防冻循环功能；当集热器温度(检测传感器测温)低于一定值(2-5摄氏度)时，启动集热循环泵，将保温水箱中的热水打进集热器，防止管路结冻。
4 电气控制系统设计
系统上位机选用HMI b7s515型号触摸屏以实现系统运行的可视化监测与控制，下位机选用台达系列PLC，主机CPU选用DVP40ES2，温度模块选用04PT-E2，AD模块选用04AD-E2。扩展模块还可加入功率变送器，监测电磁阀，循环泵以及辅助热源的功率，如图2所示。
图2 系统硬件框架示意图
(1)温度传感器所测得温度相关信号经PT模块转化为数字量后传回PLC的CPU，PLC的状态反应到触摸屏上，实现数据的实时监控，如图3所示。
图3 温度传感器PT100与DVP04PT模块的外部接线图
(2)水箱液位传感器测得电信号后，经液位变送器将电信号转化为4-20mA的标准电流信号后，经AD模块转换为数字量信号传回PLC，PLC根据设定值做出判断，控制水箱电磁阀的开启与断开，如图4所示。
图4 液位变送器与04AD-E2模块的外部接线图
另外，各温度传感器的测量温度直接代表各个组成部分的温度，以此来控制系统的运行，因此，温度传感器的安装位置极其重要。温度传感器安装处的水温必须能代表所测部分的平均温度。
5 电气控制系统软件开发
(1)WPL Soft开发PLC控制程序
WPL Soft为台达电子可编程控制器DVP系列在bbbbbbs存在系统环境下所使用的程序编程软件，台达PLC采用可以编制程序的存储器，用来在其内部执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
系统控制的关键是温度、液位的比较，通过PLC的比较指令可方便的实现。
各扩展模块读取参数的频率、精度是本控制系统的关键，台达PLC提供的温度控制模块、AD转换模块可以轻松的实现系统的自动化**控制。
(2)触摸屏人机界面(HMI)程序
触摸屏替代鼠标及键盘部分功能，安装在显示屏前端的输入设备，是人与控制系统之间传递、交换信息的媒介和对话接口，包括远距离的信息传递与控制，是控制系统的重要组成部分。在PLC控制程序中加入开关量，与HMI的寄存器相关联，实现HMI与PLC的关联，如图5所示。
6 结论
本应用通过台达PLC及其触摸屏实现了对热水系统的自动化控制及其监测，辅助热源的加入解决了单一太阳能受天气状况影响大的缺点(若辅助热源选用空气源热泵，则系统较之电加热具有显著的耗电量低、安全、舒适、绿色环保、低碳的优点)。
控制系统上，加入了温度、液位、功率等多个参数，反映到触摸屏上实现了运行系统的重要参数可视化监控。使用户对水箱内水温度，洗浴热水温度、水箱内水量，系统耗电量等多项参数有明确的掌握。实际系统运行稳定，维护保养方便,可推广性极强，尤其适合宾馆洗浴、办公大楼等场合的热水供应。此外，还可根据冬季室内取暖的要求，自动控制适宜温度的热水进入暖气管道，实现洗浴、采暖兼容的热水控制系统，如附表所示。
