西门子6ES7212-1HF40-0XB0参数详细
2.2 控制与监测实现系统的自动化
2.2.1 系统的控制管理
通过换画面组态设计，设定9个切换画面按钮对照相应的管理画面。实现可以根据需要在屏幕上直接触摸，选择感应淬火生产过程所需的各种控制、监测操作。构成通用感应淬火装备整个控制系统的操作管理。其界面如图4所示。
图4 管理界面
2.2.2 实现直观、便捷的机床操作
通过系列组态按钮及状态信息显示设计，分配相应的PLC地址。在HMI上通过触摸操作按钮，形成相应信息传输给PLC，完成设备相关操作，并显示相应工作状态信息，从而替代传统的按钮开关面板操作。其界面如图5所示。
图5 机床操作界面
在“工件编号”中输入被加工的工件号，并选择工作方式为自动循环或半自动循环，按“启动按钮”，系统将自动下载所选工件(已编制存储的)淬火工艺参数到PLC中，PLC按当前段设定的工艺参数控制淬火装备对工件自动进行感应淬火并显示当前工作状态。需要时也可选择手动方式进行调整操作。
2.2.3 实时信息、历史数据再现
使用组态曲线、数值输入输出，采用相应传感器监测现场信息，通过PLC与HMI的通信，运用HMI组态宏指令实时运算、分析处理，设计各监测曲线界面。实现通用感应淬火关键信息实时及历史显示，方便监测，提供控制依据，提升通用感应淬火设备作业过程的可追溯性，形成感应淬火的自动控制。
如动力输出从动轴轴径变化大(约30 mm)，感应淬火时，转换段的均匀连续淬硬是感应淬火自动控制的技术关键。工艺参数设定后，需要通过实时监控功率密度等参数的分布及趋势及时调整工艺参数，以提高淬火效率，控制成本，保证和提高淬火质量。
图6为通用感应淬火过程功率监控应用于动力输出从动轴的实例。通过理论计算设定基准功率，在功率监控过程中，根据实际功率相对于基准功率的分布状况，对工件各段上工艺参数的设定进行及时分析、控制，从而提供满足工件淬硬质量要求所需的能量。
图6 系统实时监测界面
设计工作实时动画、故障报警、打印等界面，完善通用感应淬火自动控制。
2.3 PLC控制程序设计
对于各种工件实现通用感应淬火，其不同淬火区段根据当前段工艺参数要求，采用循环执行同一段PLC程序的方法，实现感应淬火工艺的自动控制。各淬火区段的工艺要求虽各有不同，但每段共享工艺参数的个数相同，在工艺参数设定时进行相应处理。如对于不同区段的淬火，只是将相应各区段的移动距离、移动速度设定为0即可实现。只需自动循环同一段PLC程序，就可自动实现不同区段的连续扫描淬火、淬火、分段连续扫描淬火、分段淬火等多种工艺过程，大大简化了感应淬火通用、自动控制的PLC程序编制。其程序流程如图7所示。
图7 程序流程
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利用HMI技术实现通用感应淬火自动控制，集控制、操作、显示为一体，实现各种工件感应淬火的自动化和通用性，提高感应淬火效率和质量。通过对大变径轴类零件感应淬火的工艺试验应用，解决了其硬化层不连续的难题。并以短的工艺研究周期，获得了优的工艺参数。相应课题《大变径轴类零件感应淬火新工艺中控制技术的研究>>2009年底通过河南省科技厅鉴定为国内水平。在实际生产中，此控制系统具备将每个工艺流程参数与已检验合格的标准样件做比对，超差就报警。对设备状况实时报警监控，避免超差产品的流出，尤其适合于在大批量工件感应热处理生产中的推广应用。
0 引言
PLC(Programmable Logic Controller)及其网络技术广泛地应用到工业自动化控制之中，成为工业自动化的三大支柱之一，在数控加工中心同样发挥的作用，对数控机床的转位或夹紧及刀库的管理等都能很好地控制。其中对刀库的控制管理主要是在刀具库中自动快速、可靠、准确的换刀定位。盘式刀库是加工中心应用广泛的一种刀库形式。小型PLC的I／O点数少，是困扰其在刀库自动选刀控制系统应用的一个难题。
本文以盘式刀库的自动选刀模拟实验系统为基础，应用TRIZ理论对刀库选刀控制系统进行创新设计，研究并提出采用小型PLC控制的自动选刀控制系统。
1 刀库自动选刀机械系统
刀库自动选刀机械系统主要由安装架、电机、模拟刀盘和反射式传感器等组成，如图1所示。电机固定在安装架上，电机选用JSM M36S B1A—G37-D12微型直流制动电机，电机联接驱动刀库盘转动；刀库模拟转盘边沿均匀分布的10个圆孔表示l0个刀位；用反射式传感器采集刀盘转动的位置信号。
本文的刀库自动选刀系统的控制系统为开放式设计，既可以应用单片机，也可应用PLC控制和计算机控制。这里主要探讨基于小型PLC的选刀控制系统设计。以选刀模拟机械系统作为被控制对象，驱动直流电机带动模拟刀盘转动，可以直观的体现自动选刀的每个动作。
图1 刀厍自动选刀机械系统示意图
2刀库自动选刀控制系统分析
2．1 刀库选刀方式
目前加工中心大量使用记忆式的任选方式，该方式将刀具号和刀库中的刀套位置(地址)通过编码识别系统对应地记忆在数控系统的PLC中，无论刀具放在哪个刀套内都始终记忆着。刀库上的位置识别系统可以检测出每个刀套的位置，使刀具可以任意取出再送回。刀库上还设有机械原点(即取刀口)，使每次选刀时就近选取。本文主要采用记忆式取刀方式，即任意刀座转到传感器都能被判断出其刀座号，传感器所在位置设为取刀口。
2．2 自动选刀控制原则
演示系统的刀库容量为10把刀具，其编号为0—9，沿转盘的周向均匀分布，如图2所示。根据要求，指定刀具自动转至换刀位置(取刀口)。为提高取刀效率，按路径短原则取刀，即要求换刀时按小旋转角(≤1800)转动。“设定取刀号”减去“现值刀号”，如果其值大于5，则确定刀库盘转动的方向为正向，否则反转。例如：设定取刀号为9，现值刀号为3，则9—3=6>5，置正转标志(刀库将正转1440)；若设定取刀号为6，现值为3，则6—3=3