西门子6ES7317-2FK14-0AB0技术参数
1 引言
蒸馏水通俗的说是水蒸汽冷凝后的产物，化学上称之谓纯净水，化学分子式为H2O的纯净水不应含任何其他杂质成分，是工业生产中的重要原料。蒸馏水应用行业广泛，主要用于化工产品原料配比和食品、药品、化妆品等产品加工制造行业，比如饮料、医用输液盐水等。本文介绍的蒸馏水机是专用蒸馏水生产装备，该蒸馏水电气控制系统完全采用台达自动化产品整合，为客户实现工艺控制和技术要求。
2蒸馏水机控制系统及工艺
2.1 控制工艺
蒸馏水机控制系统主要实现控制被控原料罐内部温度、压力以及电导率等物理量满足不同产品规格要求。控制系统可以根据不同产品需要设定相关参数，同时设置参数上下限，并实时显示相关参数数值变化，控制各个管道阀门开度，从而保证产品按照预设工艺参数生产，超限时会有报警显示和相关保护动作。同时根据客户需要，产品加工完成后打印参数报表和存储参数报表（电子文件格式*.JPG存储在通用USB磁盘内）。
上述表格列出的配件是生产线控制系统主要元器件，此外还包括低压电器（低压断路器、继电器、主令按钮、指示灯等）、检测传感器（K型热电偶、PT100热电阻、电导率传感器，压力传感器，液位传感器，模拟信号变送器等）、微型打印机等电气元件，此处不予赘述。
2.2 系统原理
（1）系统原理设计：系统原理设计如图1所示。系统由台达PLC建构主控制器，通过RS－485总线与台达触摸屏人机界面构成管理操作和打印记录系统。系统硬件配置如表1所示。利用台达人机界面丰富的通讯口功能，可以提供给用户3个COM口，方便与外围工控设备通讯联机。
（2）系统通讯原理设计：COM1：RS232通讯方式与下位PLC连接，进行蒸馏水设备和产品各项工艺参数设置和读取。COM2：RS485通讯方式与微型打印机连接，利用台达HMI宏指令编程功能，处理自由口通讯协议，发送给打印机需要打印的汉字、英文字母以及数字等，可以进行产品工艺参数报表打印，作为产品品质检测的文字依据以及存档保存数据。
表1 系统配置：
3 软件开发
3.1 PLC用户程序
PLC用户控制程序主要实现模拟量数据采集和运算转换，超限报警输出控制。一定要根据传感器和变送器模拟信号量程范围计算数字量显示值，根据用户提供的工艺要求编写报警处理程序。图2是PLC控制程序节选，仅供参考。
图2 工艺参数报警梯形图
3.2人机界面用户程序
系统控制主界面如图3所示：
操作员必须通过口令才能登陆控制系统，操作员1～3具有不同的响应级别，级别依次降低，密码级别操作员1>操作员2>操作员3，即使用操作员1密码可以登陆操作员2和操作员3。三个按钮互相锁存，按下其中一个按钮后，其他两个按钮均无效，通过宏指令实现。操作员画面CYCLE宏如下所示：
操作员1按钮生效位为$10003.0处于OFF状态，按下“操作员1”按钮，执行宏指令如下所示：
操作员2按钮生效位为$10004.0处于OFF状态，按下“操作员2”按钮，执行宏指令如下所示：
操作员3按钮生效位为$10005.0处于OFF状态，按下“操作员3”按钮，执行宏指令如下所示：
灵活运用人机界面提供的宏指令功能可以达到事半功倍的效果，上面的程序是一个应用例子，实现了不同权限级别多用户登陆控制系统，给产品设计开发技术人员提供了灵活编程应用的强大功能。蒸馏水机参数数据画面如图4所示。
图4 参数数据画面
系统可以实时显示进水温度、出水温度、压力、液位、电导率等各项工艺参数变化情况，以便操作员操控设备，如有超限报警，系统会已报警走马灯的形式滚动报警提示信息，方便操作员下达保护指令。台达人机界面新版软件提供“拮取画面”功能按钮，可以将人机某个画面以后缀名为JPG的文件格式存储在USB存储盘中，方便地将工业现场工艺参数报表存储和打印出来。
按下图4参数存储按钮后，该画面就以YY－MM－DD－画面编号.JPG文件格式存储在U盘中，文件名以日期＋画面序号命名，如果U盘未插在人机背面，会显示未找到存储盘报警。按下图4的“限位设定”按钮，画面跳转到温度、压力高低限位设定画面，如图5所示。通过数值输入按钮输入不同参数数值，满足不同产品规格使用。
图5 工艺参数限位设定
按下图4的“参数校正”按钮，画面跳转到温度、压力参数校正画面，通过数值输入按钮可以输入拟校正的参数数值，可以消除各个传感器检测结果和标准检测仪表的固定偏差，达到系统显示和测量和标准仪表一致，类似于传感器信号调零过程。
按下图4 “打印”按钮，微型打印机就会打印出数据报表，如图6所示，报表打印也是通过台达人机界面强大的宏指令实现。
图6 报表打印
其他压力、液位、电导率、操作员、日期、时间等打印子程序与上述进水、出水温度打印子程序雷同，不予赘述。由宏指令CLOCK循环主程序，分时调用打印子程序实现参数数据打印。
4 结束语
提供具有良好性价比完美整合方案是中达电通的营销策略，提供稳定可靠的系统集成解决方案是服务客户的保证，本项目开发的蒸馏水机设备控制系统整合应用台达HMI、PLC等自动化产品，为客户实现了一套稳定可靠的系统，设备自投产以来运行正常，不但能够满足现场工艺要求，而且更提高了生产产品质量品质可控性和设备工作效率，再次证明中达电通是客户的合作伙伴。
1 引言
CNC （Computerized Numerical Control）是计算机数值控制系统的英文缩写，也称数控系统。在现代工业生产中得到了广泛的应用。
，随着计算机信息技术和生产技术的迅猛发展，制造业对产品生产制造也提出了更高的目标和要求：产品制造周期要求越来越短，零部件的生产效率和柔性化生产的程度越来越高，产品的加工质量和性能也要求更高、更稳定。CNC系统也从一般的产品的零部件加工控制（如车削、铣削、高速切削、等标准CNC数控机床）被逐步发展应用到产品的组装、包装乃至产品的运输（如焊接、点胶、封装，工业机器人、等CNC产业机械）等整个生产制造过程中去。
本文以一台齿轮淬火机床CNC系统应用开发为例，详述了如何利用中达电通PUTNC-H4通用系列CNC、台达 DELTA交流伺服系统，并结合客户产品加工的工艺特点，为产业机械打造出客制化的CNC控制方案。
2 齿轮淬火机床对控制系统的要求
机械设计
机械设计为3轴伺服控制和1轴变频器控制：
（1）Y轴为旋转轴，传动机构会根据加工零件类型时的转速要求而有所不同，分为伺服和变频器拖动异步电动机两种传动方式，当加工齿轮类零件时，伺服电机经过减速机和齿轮盘两级减速机构，带动被加工齿轮做分度运动。当加工零件为光轴类零件时，Y轴伺服电机停止工作，传动结构改变为变频器拖动异步电动机经过同步带，带动光轴零件高速旋转。设计解决了伺服电机经过两级减速后，Y轴转盘速度无法满足光轴类零件的淬火工艺要求的问题。两种传动方式通过电气互锁，确保安全。
（2）Z轴为垂直轴，通过伺服电机直接驱动滚珠丝杆，带动淬火加热感应器上下运动，
（3）X轴为水平轴，同样通过伺服电机直接驱动滚珠丝杆，带动淬火感应器前后进给。其中Y轴伺服和Z轴伺服要求具有两轴插补功能，这样可以实现斜齿轮类和人字形齿轮类零件的淬火加工，而X轴伺服单动即可。
机械结构简图如图1所示。
图1 淬火机床机械结构
2.2 零件加工的工艺要求
（1）机床要求能够加工直齿轮、斜齿轮、人字形齿轮、阶梯齿轮的淬火加工。齿轮的加工大直径2米，齿顶高0.8米。大齿数100齿。
（2）机床在更换淬火感应器靠模后，还可以实现光轴类零件的淬火要求。
（3）配合不同的淬火感应器靠模设计，能够实现的淬火方式：连续淬火、同时淬火、分段连续淬火（分段淬火通过程序设定，不需行程开关）、分段同时淬火。
（4）齿轮淬火加工顺序要求间隔加工，以便留有足够冷却时间，保证齿轮小的加工热变形，以齿数10为例，即按照1、3、5、7、9、2、4、6、8、10淬火顺序加工。
（5）要求各伺服轴，空行程速度F0和淬火加工速度F1分段可调，齿轮分度旋转时速度稳定。
（6）连续零件自动加工时，应保证足够的精度，不会产生累计误差。
2.3 控制系统要求
机床操作上要求有手动模式和自动模式，以及程式编辑模式三种基本工作状态。
（1）在手动调试模式下：CNC系统可以通过操作面板控制伺服轴，快速JOG移动和MPG
手轮移动，方便操作工人调节感应器靠模和齿轮工件的位置；手动情况下可以通过外部的按钮来实现Y轴变频电机旋转ON/OFF、淬火感应器加热ON/OFF、喷液电磁阀ON/OFF、辅助喷液电磁阀ON/OFF控制，方便操作者调机测试使用。（I/O规划参见方案的制定和实施）
（2）在自动运行模式下：CNC系统可以按照预先选用的程序控制伺服电机运动，
完成齿轮零件的全部淬火加工过程；可以使用自定义M代码来实现Y轴变频电机旋转ON/OFF、淬火感应器加热ON/OFF、喷液电磁阀ON/OFF、辅助喷液电磁阀ON/OFF，I/O控制(M代码规划参见方案的制定和实施)；自动加工过程中可以实现任意暂停，单节测试等操作功能。
（3）在程序编辑模式下：要求系统能够存储至少500组不同零件加工程式，并可以
对程式内容进行编辑；在加工标准的直齿和斜齿齿轮时，控制系统可以根据齿轮工艺参数自动生成加工程式；加工光轴类零件时，可以通过标准的G代码实现零件程序设计；加工阶梯轴类零件时，不需要增加外部的行程开关，可以通过多个程序组合来完成一个零件的分段淬火加工；在该模式下还可以对淬火的辅助工艺参数进行设定，如感应器加热延时时间，喷液延时时间，齿轮加工空行程时的速度以及淬火加工时的速度设定。
3 中达电通PUTNC-H4通用系统介绍
PUTNC-H4数控系统是中达电通公司针对产业机械的运动控制需求开发的一款通用型CNC数控系统。该CNC系统大的特点就是开放的系统架构，其CNC的状态信号S bit含义、内置PLC的指令信号C bit含义、系统特殊寄存器R含义、以及系统内部特殊变量V定义，被完全开放给机床制造商使用，设计者只需配合专用的PLC编辑软件和LCD画面编辑软件就可以对产品进行二次开发，从而打造出符合产业机械工艺要求和终用户操作要求的客制化CNC系统，如图2所示。
图2 PUTNC-H4数控系统
PUTNC-H4通用系统的特点：开放式的系统架构，內含嵌入式 PLC ，可应用各类产业机械和自动化设备。高清晰LCD液晶显示，用户可以自行规划画面内容。配合PLC开发，可面板自定义按键功能，使操作更灵活。大4轴伺服接口, 响应可达500Kpps。 解析度可设定至 7 位数，全闭环控制架构，控制精度更高。大提供2组D/A输出、A/D输入。提供标准的24点输入和16点输出，可选配I/O扩展单元，56点输入，64点输出。具有主仆模式功能和被动ENCODER反馈功能，轻松构建主从追随和同步裁剪功能。支持标准G代码，提供变量表格编程和教导程序输入功能，编程更灵活。更具有MACRO宏指令，可以进行数学、逻辑运算，NC编程功能更强大。程序存储容量 512K byte，NC程序组别高达1000组。提供RS232C标准接口，可连接个人电脑（PC）实现DNC 在线加工功能。
4 方案的制定和实施
综合上述的分析，CNC系统选用PUTNC-H4C-3就完全可以实现淬火机床的控制要求。以下将针对齿轮淬火的主要工艺要求对方案可行性逐一进行分析。