西門子S7-300 PLC和70系列變頻器位置控制應(yīng)用

一． 概述

　　在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，相同功能有不同實(shí)現(xiàn)方式，針對(duì)不同的設(shè)備對(duì)精度和響應(yīng)速度的要求，選用合適的定位控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的性價(jià)比。本文介紹的一種應(yīng)用西門子S7-300 PLC的高速計(jì)數(shù)模塊ET200S和70系列變頻器通過PROFIBUS總線通訊的功能來實(shí)現(xiàn)的定位控制的實(shí)際應(yīng)用。

二． 控制思路

　　橫移車是鋼管生產(chǎn)線中不可缺少的輔機(jī)設(shè)備，它主要完成將前一工序生產(chǎn)的鋼管搬運(yùn)到下一工序，或有序地暫放在臺(tái)架的每個(gè)工位上。隨著對(duì)生產(chǎn)線自動(dòng)化程度要求的日益提高，減輕操作人員的工作量和操作失誤。要求對(duì)橫移車實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)準(zhǔn)確定位控制。

　　其控制核心就是利用裝在橫移車車輪上的編碼器采集的位置信號(hào)，通過PLC的高速計(jì)數(shù)模塊讀取，CPU經(jīng)過運(yùn)算處理與設(shè)定位置作比較，控制變頻器的多段速度，從而實(shí)現(xiàn)橫移車的準(zhǔn)確 定位控制。因?yàn)榭紤]到控制成本和操作方便，采用PROFIBUS總線控制方式，減少了布線，控制方便，靈活。

三．系統(tǒng)的構(gòu)成和特點(diǎn)

　　1．PLC作為控制的核心，主要用來接收編碼器的反饋信號(hào)，與設(shè)定的位置信號(hào)作比較，通過通訊功能來控制變頻器的輸出頻率減小，提前減速，到位前低速運(yùn)轉(zhuǎn)，到位時(shí)準(zhǔn)確停止。為了實(shí)現(xiàn)精確定位還設(shè)有零位置傳感器，到零位時(shí)將計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值清零，消除累積誤差，保證定位的準(zhǔn)確，使橫移車能平穩(wěn)地放下和舉起鋼管。

　　由于放置主站CPU和變頻器的控制柜與橫移車比較遠(yuǎn)，在橫移車上放置了遠(yuǎn)程I/O模塊和高速計(jì)數(shù)器模塊ET200S，通過PROFIBUS總線相連，將現(xiàn)場(chǎng)的傳感器，編碼器信號(hào)直接連接在遠(yuǎn)程I/O和計(jì)數(shù)模塊上，減少了現(xiàn)場(chǎng)的走線和故障的發(fā)生，維護(hù)方便。通訊速率可過1.5M，整個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖如1。

　　由于使用通訊功能，可以省去用于控制變頻器的幾個(gè)輸出點(diǎn)，PLC的輸出點(diǎn)也減少了。

　　2．高速計(jì)數(shù)器模塊ET200S的應(yīng)用

　　控制系統(tǒng)中所選的編碼器分辨率為2048P/R，輪徑φ250，齒輪比3，可計(jì)算出脈沖精度：250×3.14/2048×3=0.127mm/脈。能完全滿足橫移車的準(zhǔn)確定位精度。

　　精確定位過程如下：

　　首先設(shè)定好橫移車運(yùn)行的一個(gè)方向?yàn)檎较颍用}沖），當(dāng)橫移車向設(shè)定的位置運(yùn)行時(shí)（工作運(yùn)行速度），高速計(jì)數(shù)器自動(dòng)進(jìn)行加/減速計(jì)數(shù)，在距離設(shè)定位置300—400mm時(shí)，控制變頻器的輸出頻率，以低速運(yùn)行，在到達(dá)設(shè)定的位置時(shí)，停止變頻器的輸出，同時(shí)實(shí)施機(jī)械抱閘，完成了準(zhǔn)確定位。

　　讀取高數(shù)計(jì)數(shù)模塊的程序段如下：

　　L PID 272 //模塊開始地址，將計(jì)數(shù)器模塊狀態(tài)值存放到MD20~MD27

　　T MD 20 //當(dāng)前計(jì)數(shù)值

　　L PID 276

　　T MD 24

　　L 123 //裝載比較值

　　T MD 30

　　SET

　　= M 34.0 //打開軟件門

　　A M 10.0 //使能傳送比較值功能

　　= M35.2

　　L MD 30

　　T PQD 272

　　L MD 34

　　T PQD 276

3．PLC和變頻器通訊

　　在CPU進(jìn)行硬件配置時(shí)，對(duì)掛在總線PROFIBUS 站點(diǎn)都分配了物理地址，PLC與變頻器進(jìn)行通訊也有相應(yīng)的物理地址，CPU內(nèi)部有專用通訊功能塊SFC14，SFC15，使用內(nèi)部的寄存器DB塊存放數(shù)據(jù)，當(dāng)PLC對(duì)變頻器進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入和讀出時(shí)，就需知道PLC和變頻器定義的相關(guān)功能的地址，然后依據(jù)這些地址進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入和讀出，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的控制。

　　此控制系統(tǒng)變頻器需設(shè)定的參數(shù)介紹如下：

　　P60=1，P53=6，P554=3100，P571=3101

　　P572=3102，P443=3002，P566=3107

　　P734.1=32，，P734.2=148

　　其它的參數(shù)可以按出廠默認(rèn)值即可

四．結(jié)束語

　　通過這次的電氣改進(jìn)，現(xiàn)場(chǎng)布線減少，自動(dòng)化程度提高了，人為參與減少了，加強(qiáng)了安全生產(chǎn)。生產(chǎn)效率有了很大的提高，通訊控制替代了硬接線的端子控制，不僅降低了成本，面且操作更方便，性價(jià)比更優(yōu)異。也證明了西門子PLC和變頻器的通訊功能非常強(qiáng)大和好用。