西门子PLC模块6ES7515-2AM02-0AB0
随着机械行业的技术进步和市场的不断发展，市场需要更高的加工精度和工作效率，普通机床已经远远不能满足用户的要求，数控机床在市场中所占的比重越来越大。价格合理的数控系统是数控机床市场竞争力的重要因素，太原机床厂C515立式车床采用DELTA EH系列PLC加DVP 01PU-H单轴定位模块，非常方便的实现了速度控制、定位控制、原点复归、手摇轮MPG输入等多种功能，不仅满足数控设备的功能要求，而且响应速度快，价格合理，值得借鉴。
2 项目简介
太原机床厂设计制造的C515单柱立式数控车床，属于大型车床的一种。大加工直径2300mm；大加工高度1000mm；大切削量7mm；小进给量10um。
2.1 主辅传动
（1）驱动部分采用1台30KW高压伺服系统控制工作平台的旋转，2台1.6KW大惯量伺服系统控制水平（X轴）、垂直（Z轴）方向的进给。
（2）传动部分采用减速机和滚珠丝杠加滑块传动，水平（X轴）方向10um/20 pulse、垂直（Z轴）方向10um/30 pulse。
2.3 控制要求
（1）通过操作按钮实现水平（X轴）、垂直（Z轴）方向的点动（点动速度通过手调电位器控制）。
图1单柱立车结构
（2）过操作按钮实现水平（X轴）、垂直（Z轴）方向变速移动（移动速度通过手调电位器控制），可以随时中止，且不影响下一动作。
（3）原点复归功能。
（4）手摇轮可以迅速且准确的实现水平（X轴）、垂直（Z轴）方向进给，单步小进给10um，进给速度与手摇轮转动速度一致。
（5轮控制模式需提供低（x1）、中（x5）、高（x10）共3个速度，既可用于单步定位，又可用于快速移动，方便用户操作。
3 台达数控解决方案
3.1 配置设计
根据系统分析，选用台达EH 系列高性能PLC作为主控单元。DVP 32EH00T（32点200Khz高速输出型主机） + DVP 48HP00R（48点继电器扩充24D＋I24DO） + DVP 04AD-H（4点AI扩充） + DVP 01PU-H（单轴定位扩充） + DVP 01PU-H（单轴定位扩充）。 其中DVP 32EH00T主机可输出200K开基极脉冲信号，用于控制工作平台旋转的30KW 380V高压伺服；2个DVP 01PU-H单轴定位模块分别用于控制水平（X轴）、垂直（Z轴）方向的进给；DVP 04AD-H模拟量采集模块用于检测2路电位器调节的电压值作为设定的工作速度。
3.2 主机简介
DELTA EH PLC，程序容量15872 steps，处理速度0.24us，输入/输出点数大各256个，可扩展8个功能模块，自带双通讯口（可扩COM3）采用MODBUS协议，Easy bbbb功能可方便实现集联，自带4路高速脉冲输入（高2路达200K），DVP20EH00T和DVP32EH00T机型支持双路200K脉冲输出。是一款功能强大的PLC主机。系统变量定义如表1所示。
表1系统变量定义
3.3 模拟量采集模块简介
DVP 04AD-H是一款4路14位模拟量采集模块，既可以单独使用，通过RS485通讯远程控制，也可以作为EH PLC的功能扩展，使用FROM/TO指令控制操作，精度高，响应速度快。
3.4 伺服定位模块简介
DVP 01PU-H单轴定位模块，是一款非常实用的速度/位置控制模块，专门用于步进和伺服系统的速度/位置控制的功能。DVP 01PU-H单轴定位模块使用简便、功能完善、响应速度快、价格合理。不仅可接受LSN/LSP/DOG等开关量信号，还可接受200K的A/B相脉冲信号（差动或5-24V开基极）作为手摇轮MPG脉冲输入，可输出200K差动脉冲信号（支持正负脉冲、脉冲加方向、AB相信号），支持电子齿轮比。运行命令（#CR31）提供软件START、软件STOP、点动JOG及原点复归功能的使用。工作模式设定能够实现速度控制、定位控制、手摇轮MPG输入等多种功能。
4 软件开发
该数控车床重要的控制要求是准确的位置控制、变速度控制和快速的响应速度。使用了三个功能模块，主要功能全部通过PLC模块来实现，全部程序不足1000steps。
4.1 开发要点
由于大量使用FROM/TO语句，使用时需注意以下几点：
（1）为了控制程序扫描时间，建议规划使用FROM/TO语句。
模块功能和状态的初始化语句，只需开机时执行一次，建议采用M1002作为执行条件；需要不断刷新和调整的采样或控制指令，可使用M1012上升/下降沿作为执行条件定期执行。
其他需条件满足才执行的语句，建议采用TOP语句，或以相关条件的上升/下降沿作为执行条件。终的目的是减少执行次数，缩短程序扫描时间。
（2）为避免开始运行时由于初始化内容过多而导致PLC报警，请将D1000中的WDT时间延长。
（3）DTO语句的每批次写入双字节，如果结尾为Kn，则表示写入n个双字节数。
4.2 模入模块编程
DVP 04AD-H是一款4路14位模拟量采集模块。各路数据采集程序：
4.3 单轴定位模块编程
DVP01PU-H模块使用注意：
（1）设定工作模式#CR32前必须先停止输出。
（2）点动JOG模式，运行中无法改变速度，且不受软件START / STOP功能制约。
（3）变速运行模式可以在工作过程中修改速度，但运行方向需要通过设定#CR23位移量的正负或修改#CR5的旋转方向来实现。
（4）建议采用相对位移模式。
编程案例：垂直（Z轴）手摇轮MPG输入控制功能启动（选用不同速比）：
5 结束语
设备调试完成后，获得了企业领导与技术研发以及操作人员的满意，提出要在其他设备上推广使用，并对台达系列产品的功能产生浓厚的兴趣。DELTA PLC产品拥有多种功能扩展卡和扩展模块，提供多种便利指令，通过RS485接口能够方便并经济地实现多机集联，功能强大，使用灵活。在数控设备设计和改造领域及其他定位控制领域拥有广阔的市场。
因为主动送料方式下要求弯曲动作的同时需要送料轴同时做比较**的追随，这也是此数控系统调试的关键，不同的材料和不同的管径的工件其追随系数都不一样，该系数也是各机械厂家的经验，是非常珍贵的测试资料。公共参数如图4所示。
图4公共参数
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3.3操控界面
（1）人性化的界面设计。操作者程序编写的接口，非常人性化和简单化，只需要输入对应各弯的送料量、旋转角度、弯曲角度、和补偿量、加工速度（各弯可以有不同的补偿量和加工速度）即可。下图中每一行的数据输入代表一个弯的动作，如果需要将一个弯的动作拆分，只需要输入对应的动作值就可以。例如，你只需要送料不需要弯曲和旋转，你就可以输入对应的送料量Y而后面的旋转量B和弯曲量C都不需要输入，其它动作同理。此编程窗口会随着使用者输入的程序行数而自动翻页，因此单个工件的弯数是不受栏位数限制的，如图5所示。
图5工艺参数管理（1） （2）可自由调整设定“夹紧时间”、“退夹时间”、“进芯时间”，满足实际工艺要求，以及防止机械上的动作延时造成的次品；如图6所示。
图6工艺参数管理（2）
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（3）其它界面操控功能设计。可以自由规划各轴点动和回零的速度以及加减速时间； 单节动作的执行MDI的模式下的运行，可以做单个弯曲动作。也可以对机台动作进行前期调试；手动各辅助动作测试以及轴向点动测试；完善的报警系统，在操作不当或机械故障时能在屏幕上作出提示，并停机报警，如图7所示。
图7报警管理画面
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4 文件系统管理设计
根据不同用户的实际要求，需要产品多样性，弯管角度参数灵活可变的特点，三维弯管机系统在设计时要求数控系统拥有强大程序档案处理功能。在系统设计中，采用了中达电通数控系统的填充格式的程序设计，该方案可以让单个工件的弯数不受限制（只受程序容量的限制，可以说单个工件可以弯“无数”个弯），而且不同的工件编写好的程序（输入好的数据）可以保存在不同的程序号中，一共可以保存900个程序，即可以储存900个不同的工件程序。各程序号之间可以来回拷贝如图8所示
图8程序号拷贝
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操作者看到的程序是非常简单的程序。干涉处理和程序运算都是操作者看不到的也是无法修改的。整个程序的架构分主程序，前置程序，后置程序以及子程序等，各子程序可以用来处理不同的送料以及弯管方式，调用也非常方便。
5 结束语
该套数控弯管机系统的开发成功在于中达电通数控系统高度开放性，高响应性，高可靠性。同时该方案也为弯管机行业带来了性价比极高的整合系统，稳定性和精度以及接口的方便性都达到了同行业比较高的层次。为行业客户赢得了发展优势即经济效益，
中达电通公司旨在植根于中国打造工业自动化的地位，为国内产业自动化和基础工业的发展提供有力的系统解决方案和自动化应用技术支持，并在母公司台达电子集团的强有力的支持下为全球的产业自动化市场打造出一个令华人骄傲的自动化
2.3数控弯管机流程设计
弯管主副夹夹紧、有芯进芯、弯管、辅推弯管、慢弯进行、主副夹退夹、伺服电机动作旋转、退弯动作、退芯完成等。其主要工作流程如图2所示。
图2工作流程
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3 功能与操控界面设计
3.1系统运行方式
数控弯管机分手动、全自动等多种操作方式，并可满足有芯棒和无芯棒，有主动式送料和贯穿式送料等不同控制要求场合的特定需要,并可将操作者填写的加工数据生成标准的G代码程序到指定的程序号,可以节省系统运算时间,提高加工效率.可以按操作者的需要在指定的弯号进行重夹,让加工工件的长度可以不受机台的行程限制.
3.2工件规格数据管理
可存储上900种产品型号，每种型号可设定不限制弯管角度参数和旋转角度参数，可满足多种复杂、多角度、不同空间的要求，并可对工作进度进行实时监控显示。如图3所示。
图3工作进度实时监控
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产品公共参数的输入后，系统会通过MACRO的运算算出其送料追随量：
X=(2∏*R*Z/360)*W+B（其中X:计算完成后的送料轴追随量；R:为圆模的半径；Z:为弯曲角度；W:拉伸系数；B:补偿量。