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偉創(chuàng)AC60變頻器與西門子S7-200通訊在同步紙機(jī)上的應(yīng)用

時(shí)間:2008-08-28 10:21:00來(lái)源:偉創(chuàng)電氣

導(dǎo)語(yǔ):?本文介紹了西門子S7-200系列PLC與偉創(chuàng)變頻器之間RS-485通訊控制及及數(shù)據(jù)格式,詳細(xì)分析了通訊控制調(diào)速系統(tǒng)與一般模擬量控制調(diào)速系統(tǒng)相比的優(yōu)越性

  本文介紹了西門子S7-200系列PLC與偉創(chuàng)變頻器之間RS-485通訊控制及及數(shù)據(jù)格式,詳細(xì)分析了通訊控制調(diào)速系統(tǒng)與一般模擬量控制調(diào)速系統(tǒng)相比的優(yōu)越性。并給出了應(yīng)用實(shí)例及其PLC程序設(shè)計(jì)的思路。


一、 引言

 
    在造紙行業(yè),一條同步生產(chǎn)線起初最早采用的控制方式是:同步控制器(如CTKT調(diào)速器)+滑差電機(jī)→同步控制器(如臺(tái)達(dá))+變頻器。 直到現(xiàn)在絕大部分普遍采用的PLC+D/A模塊+變頻驅(qū)動(dòng)最為普遍。采用D/A擴(kuò)展模塊控制變頻器的頻率時(shí),相比而言比同步控制器要好,但同樣容易受到模擬量信號(hào)的波動(dòng)和因距離不一致而造成的模擬量信號(hào)衰減不一致的影響,使整個(gè)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性降低。從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)分析,當(dāng)需要控制多臺(tái)變頻器時(shí),如果采用D/A擴(kuò)展模塊,成本將大大增高,我們以六個(gè)點(diǎn)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)明,那么至少需要一個(gè)4通道的4D/A模塊和一個(gè)2通道的2D/A的模塊來(lái)組成該系統(tǒng)。僅2個(gè)模塊的價(jià)格在2500元左右。而使用S7-200系列PLC,不但省掉了D/A模塊,而且還省掉了通訊模塊(三菱FX系列PLC則需要一個(gè)485BD通訊模塊,價(jià)格在200元),因?yàn)镾7-200的編程端口PORT0(PORT1)通過(guò)設(shè)定參數(shù)后就是一個(gè)RS-485通訊接口,而且我們還通過(guò)對(duì)輸入點(diǎn)進(jìn)行組合的方式可以節(jié)省大量PLC主機(jī)的輸入點(diǎn)。仍以一條6點(diǎn)的同步紙機(jī)系統(tǒng)為例,僅需一臺(tái)S7-200 CPU224主機(jī)+6臺(tái)變頻器,就能達(dá)到主速升/降、各點(diǎn)之間的比例調(diào)節(jié)、繃緊、爬行等所有紙機(jī)的全部功能。和傳統(tǒng)的PLC主機(jī)+D/A模塊方式相比至少節(jié)約了3000元左右,同步點(diǎn)數(shù)越多價(jià)格相差越大、越經(jīng)濟(jì)。

 

二、系統(tǒng)配置 (以6點(diǎn)同步系統(tǒng)說(shuō)明)

    本紙機(jī)同步控制系統(tǒng)采用一臺(tái)西門子S7-200-CPU224 PLC和6臺(tái)變頻器,分別驅(qū)動(dòng)一壓榨、二壓榨、一缸、二缸、三缸、切紙(卷紙)
改造后可達(dá)到以下功能:主升/主降、急停、消除比例記憶、各點(diǎn)分別有比例微升/微降、繃緊、爬行。
 
三、程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)
 
    該系統(tǒng)的重點(diǎn)在于程序的設(shè)計(jì)編寫。首先我們必須要詳解了解紙機(jī)同步系統(tǒng)的工作原理,因此我們?cè)诰帉懗绦驎r(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
 
1、速度鏈功能  對(duì)紙機(jī)來(lái)說(shuō),整條生產(chǎn)線正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),由于每個(gè)點(diǎn)之間的機(jī)械傳動(dòng)比不盡相同,烘缸直徑大小不同,在保證一定的線速度下,就必然導(dǎo)致每個(gè)點(diǎn)的電機(jī)轉(zhuǎn)速不一樣,即變頻器輸出的頻率不一樣。也就是說(shuō)相鄰的兩臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)速存在著一定的比例關(guān)系B,我們假設(shè)主速度為N,1#—6#變頻器速度為N1、N2、N3、N4、N5、N6。即:
       N1=N
       N2=N1*B2
       N3=N2*B3=N1*B2*B3
       N4=N3*B4= N1*B2*B3*B4
       N5=N4*B5= N1*B2*B3*B4*B5
       N6=N5*B6= N1*B2*B3*B4*B5*B6
從以上關(guān)系式我們不難看出,進(jìn)行同步調(diào)速時(shí),無(wú)論調(diào)整哪個(gè)點(diǎn)的比例系數(shù)均不會(huì)影響其它分部之間的同步關(guān)系,因此遵循以上原則編寫出一個(gè)速度鏈的子程序模塊。使程序變得清晰簡(jiǎn)潔。
 
2、跟隨功能  同樣按以上關(guān)系式可以看出。當(dāng)按下任意一個(gè)點(diǎn)的“繃緊”按紐時(shí),后面的各點(diǎn)自動(dòng)的跟隨。前面的點(diǎn)不變。松開(kāi)“繃緊”按紐時(shí)即恢復(fù)原有的同步線速度。即“后跟前不跟”此功能主要應(yīng)用在當(dāng)某一個(gè)環(huán)節(jié)紙松慢慢呈下垂?fàn)顟B(tài)時(shí),按下此按紐,在現(xiàn)有的同步線速度下加上2-3HZ頻率。
 
3、爬行功能 每個(gè)點(diǎn)均有(6-8HZ)。主要是在檢修時(shí)用。
 
4、記憶及消除記憶功能  每次調(diào)整后自動(dòng)記憶,下次開(kāi)機(jī)時(shí)就無(wú)須再調(diào),十分方便。如整個(gè)系統(tǒng)調(diào)亂了,還可消除記憶,即每個(gè)點(diǎn)的速度都在主速度N下運(yùn)行。
 
5、急停功能  如有異常情況按下紅色蘑菇頭按紐自鎖,這時(shí)系統(tǒng)暫停封閉輸出。異常解除后,松開(kāi)蘑菇頭按紐,系統(tǒng)即按剛才停機(jī)前的線速度運(yùn)行。
 
6、通訊程序編寫 
    AC60系列變頻器采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議,通訊格式為RTU(遠(yuǎn)程終端單元)模式,通訊數(shù)據(jù)格式如下:
字節(jié)的組成:包括起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位和停止位。
起始位
Bit1
Bit2
Bit3
Bit4
Bit5
Bit6
Bit7
Bit8
無(wú)校驗(yàn)
偶校驗(yàn)
奇校驗(yàn)
停止位
協(xié)議格式解釋:
起始位 即幀頭以至少3.5個(gè)字節(jié)的傳輸時(shí)間停頓間隔作為開(kāi)始.依次傳輸一幀數(shù)據(jù)直至結(jié)束
Bit1 從機(jī)地址  變頻器為從機(jī),變頻器的本機(jī)地址即為PLC通訊的從機(jī)地址,由變頻器的參數(shù)設(shè)定(H-67)
Bit2 命令代碼  主機(jī)發(fā)送的命令代碼,對(duì)從機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的操作,如03H讀從機(jī)參數(shù)、06H寫從機(jī)參數(shù)、08H回路自檢測(cè)。
Bit3 / Bit4  數(shù)據(jù)地址高位/低位 即從機(jī)數(shù)據(jù)地址
Bit5 / Bit6  數(shù)據(jù)地址高位/低位  即從機(jī)數(shù)據(jù)地址里面的內(nèi)容
Bit5 / Bit6  CRC校驗(yàn)低位/高位
 
   采用西門子S7-200PLC編程如下:

1、CRC校驗(yàn)子程序編寫  首先將編程端口PORT0(PORT1)通過(guò)對(duì)SMB30(SMB130)設(shè)置,即偶校驗(yàn)(E、8、1)和波特率的值的內(nèi)容。對(duì)PLC進(jìn)行初始化。并編寫CRC校驗(yàn)子程序。收此時(shí)的編程端口無(wú)法進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控。子程序使用了多個(gè)局部變量,以方便其它子程序調(diào)用。

在西門子STEn 編程環(huán)境下(如圖1)

 

CRC校驗(yàn)及通訊協(xié)議參數(shù)PRT0端口設(shè)定
設(shè)置變頻器以下參數(shù):H-66=0//變頻器設(shè)為從站
H-67=1 //變頻器通訊地址為1
H-69=3 //通訊波特率9.6K
H-68=1 //(E、8、1)//通訊數(shù)據(jù)偶校驗(yàn)
E-01=2 //變頻器的運(yùn)行采用通訊方式
E-02=6 //變頻器的給定頻率設(shè)定采用通訊方式
2、速度鏈子程序  按照我們上面所述的比例關(guān)系式來(lái)設(shè)計(jì)子程序。利用浮點(diǎn)運(yùn)算處理,調(diào)節(jié)比例系數(shù)時(shí)可達(dá)到變頻器的最大分辯率,即0.01HZ。
3、RS發(fā)送格式子程序  以每隔30MS發(fā)送一幀數(shù)據(jù),不斷循環(huán)發(fā)送。經(jīng)實(shí)踐證明效果很好。
4、其它 注意單位時(shí)間內(nèi)的升降值(分辯率)的限幅,主機(jī)升降速度和從機(jī)升降速度一定要分為兩個(gè)定時(shí)器編寫。

5、在輸入點(diǎn)采用了組合方式輸入,節(jié)約了大量的輸入點(diǎn),有效的降低了成本。

 
四、結(jié)束語(yǔ) 

    采用PLC同變頻器通訊,很容易實(shí)現(xiàn)多變頻器之間的同步和比例聯(lián)動(dòng)運(yùn)行。該系統(tǒng)具有成本低、信號(hào)精度高(可達(dá)變頻器最高分辨率)、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。我們以這種方式做了幾十套控制系統(tǒng),用戶反映非常好。具有接線簡(jiǎn)單,控制精度高,成本低等特點(diǎn),特別適合對(duì)多臺(tái)變頻器的同步、比例聯(lián)動(dòng)以及對(duì)變頻器頻率精度要求比較高的場(chǎng)合。

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