摘 要：文章介紹了PLC通過(guò)Profibus-DP總線控制直流電機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)，選擇S7-300 CPU 315-2DP作為控制核心，西門(mén)子工控機(jī)PC847B作為人機(jī)交互設(shè)備，6RA70系列直流驅(qū)動(dòng)器為執(zhí)行設(shè)備，提高了系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)性，可靠性和檢測(cè)精度。

關(guān)鍵詞：S7-300;6RA70;Profibus-DP;直流調(diào)速;傳動(dòng)裝置檢測(cè)系統(tǒng);

Abstract: The paper introduces the DC motor speed control system controlled by PLC through Profibus-DP bus. The system uses the S7-300 CPU 315-2DP as the core, Siemens Industrial Computer equipment PC847B as a human-computer interaction, 6RA70 series DC drives as the implement equipment, to improve the advanced technology, reliability and accuracy of the speed control system.

Key words: S7-300; 6RA70; Profibus-DP; DC converter; gear detection system;

1 引言

隨著新型電力電子器件的不斷問(wèn)世，對(duì)直流電機(jī)的控制系統(tǒng)也由原來(lái)的晶閘管、接觸器、繼電器等器件，逐漸過(guò)渡到集成度和控制性能更高的系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)某廠WZ121系統(tǒng)進(jìn)行了改造，用全數(shù)字直流調(diào)速裝置來(lái)代替模擬直流電源，實(shí)現(xiàn)了此類(lèi)系統(tǒng)的全數(shù)字控制和高可靠性。整個(gè)系統(tǒng)采用“PLC + 6RA70 + 真空換向柜 + PC847B ”的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 傳動(dòng)裝置負(fù)荷試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2 系統(tǒng)組成

2.1 系統(tǒng)硬件組成

上位機(jī)由于要完成較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)查詢和報(bào)表打印等功能，使用了西門(mén)子的PC847B工控機(jī)，該工控機(jī)使用CP5611網(wǎng)卡連接到Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)，組態(tài)軟件使用了WinCC V6.2，使其能夠方便地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)工藝參數(shù)的輸入、輸出及實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝進(jìn)行有效的管理。PLC使用西門(mén)子的CPU315-2DP，該P(yáng)LC有PORT0和PORT1兩個(gè)通信口，PORT0為Profibus總線通信口，波特率選為500kb/s;PORT1為MPI口，即與工控機(jī)還使用的通信口，采用RS-485通信，波特率選為19.2kb/s。此外，還使用了兩臺(tái)6RA70系列直流調(diào)速裝置。通信部分采用Profibus-DP進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，可編程控制器CPU315-2DP作為一級(jí)主站，工控機(jī)和直流調(diào)速裝置都作為DP從站來(lái)完成與主站的數(shù)據(jù)交換。整個(gè)系統(tǒng)，工控機(jī)作為人機(jī)交互終端，Profibus-DP總線作為數(shù)據(jù)傳輸通道，CPU315-2DP作為控制中樞，協(xié)調(diào)指揮系統(tǒng)各構(gòu)成環(huán)節(jié)可靠地運(yùn)行。

2.2 6RA70硬件配置

系統(tǒng)采用兩套6RA70給兩臺(tái)直流電機(jī)提供勵(lì)磁電流的方式來(lái)模擬傳動(dòng)裝置的載荷，6RA70作為一個(gè)受PLC控制的可調(diào)直流電源。6RA70的輸入輸出端子可以自由定義和使用，在本應(yīng)用中，對(duì)控制端子X(jué)174的設(shè)置為：2、3、4，模擬量輸入。X171的設(shè)置為：x171- 36，電壓極性;x171- 37，啟停;x171- 38，使能;x171- 46、47，故障;x171- 48、54，運(yùn)行。

6RA70的電樞電源接1U1、1V1、1W1接380VAC，電子板電源5U1、5V1接380VAC。其他的控制端子，如X172、X173未用。從系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐能力及保護(hù)協(xié)議可靠性出發(fā)，通過(guò)安裝ADB板、LBA板、CBP2板，使直流調(diào)速器構(gòu)成一個(gè)Profibus從站。硬件連線如圖2所示【1】。

圖2 6RA70硬件連線圖

3 參數(shù)設(shè)置

（1） 直流調(diào)速裝置參數(shù)設(shè)置。在硬件連接完畢后，首先要根據(jù)所要控制的電機(jī)的參數(shù)和要求的輸出電流，對(duì)6RA70進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定【2】，在本系統(tǒng)中6RA70的主要參數(shù)設(shè)置為：P100 = 90.00，P101 = 478.00，P102 = 1，P083 = 4，P084 = 2，P169 = 0，P170 = 0，P171 = 100，P172 = 0，P601 = 10，P609 = 10。

通信板CBP2插入直流調(diào)速裝置電控箱的槽2中，為使CBP2能正常工作，需對(duì)直流調(diào)速器以下參數(shù)進(jìn)行設(shè)置：PPO類(lèi)型、報(bào)文監(jiān)控時(shí)間、CBP2的Profibus站點(diǎn)地址、CBP2的參數(shù)使能狀態(tài)。加以參數(shù)優(yōu)化才能實(shí)現(xiàn)與SIMANTIC S7-300的通信。本系統(tǒng)中的參數(shù)為：P644 = K3002，P648 = K3001，U734等。參數(shù)設(shè)置的流程如圖3所示【1】。

圖3 6RA70參數(shù)配置流程圖

完成直流調(diào)速裝置電動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)和在Profibus-DP總線中的參數(shù)設(shè)定后[3]，直流調(diào)速器要進(jìn)行最優(yōu)化運(yùn)行，還應(yīng)完成以下參數(shù)設(shè)置：為了達(dá)到6RA70與電動(dòng)機(jī)之間的精密匹配，6RA70額定直流電流（電樞和勵(lì)磁）的數(shù)值分別賦給參數(shù)P076.i001（電樞），P076.i002（勵(lì)磁）;P051=25（電樞和勵(lì)磁的預(yù)控制和電流調(diào)節(jié)器的優(yōu)化運(yùn)行，最優(yōu)化運(yùn)行后，自動(dòng)設(shè)置P110，P111，P112，P115，P156，P255，P256，P826）;P601.i001=K0015（電樞電流調(diào)節(jié)器給定的源為K0015）。

（2）PLC參數(shù)設(shè)置。CPU315-2DP系統(tǒng)本身具有Profibus-DP接口，無(wú)需另外的通信接口單元。在編程軟件STEP7中完成硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，為直流調(diào)速裝置分配網(wǎng)絡(luò)地址，該地址必須與直流調(diào)速裝置CBP2板中設(shè)置的相同，在組織塊OB中選用SFC14“DPRD_DAT”、SFC15“DPWR_DAT”系統(tǒng)功能塊，向直流調(diào)速裝置的CBP2模塊接收和發(fā)送過(guò)程數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖4）【2】。

圖4 PLC與6RA70之間的通信

4 編程

在Step7 中對(duì)調(diào)速器進(jìn)行硬件組態(tài)，選擇CBP2板的PPO類(lèi)型為PPO4即PKW 0個(gè)字及PZD 6個(gè)字。通過(guò)以上設(shè)定，即可用程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)調(diào)速器的遠(yuǎn)程控制。圖5為接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的程序框圖。

圖5 數(shù)據(jù)收發(fā)程序框圖

根據(jù)圖5框圖，其部分程序如下【2】：

CALL “motor_SR”,DB28 // 調(diào)速器功能（Speed Regulator）

s_start: = “motor啟停M位” //調(diào)速器啟停標(biāo)志位

fault: = “motor故障” //調(diào)速器外部輸入故障點(diǎn)

1_start: = “ motor啟停M位” //連鎖啟動(dòng)位

u_stop: = “緊急停車(chē)標(biāo)志位” //系統(tǒng)急停輸入位

fault_AK: = M14.6

addresl_IW: = W#16#100 //接收參數(shù)地址（PZD，PZD2），（PKE，IND）

speed_IW: = “motor速度給定” //速度給定

addresl_QW: = “W#16#100” //發(fā)送參數(shù)地址（PZD，PZD2）

speed_MAX: = 400 //最大速度

SRI_MAX: = 540 //最大電流

Speed_QW: = DB20.DBW100 //調(diào)速器速度實(shí)際值輸出

I_QW: = DB20.DBW110 //電流實(shí)際輸出值

sr_Run: = M208.2 //調(diào)速器運(yùn)行信號(hào)輸出

sr_fault: = “調(diào)速器故障” //調(diào)速器故障

A M 208.2

FP M16.2 　　= “motor啟動(dòng)繼電器”

AN M 208.2

FP M 16.3 　　= “motor啟動(dòng)繼電器”

5 系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行

系統(tǒng)調(diào)試包括硬件、軟件、模擬調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行。模擬調(diào)試是檢查硬件和軟件的整體性能，為現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行做準(zhǔn)備。在進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試時(shí)要遵守：先進(jìn)行單機(jī)調(diào)試，再進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試;先空載試驗(yàn)，再帶載調(diào)試。調(diào)試過(guò)程中，許多故障是由于直流調(diào)速裝置和PLC的參數(shù)設(shè)置不當(dāng)造成的，因此，正確設(shè)置參數(shù)是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)實(shí)際的改造項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)、Siemens S7-300 PLC和6RA70直流調(diào)速裝置的Profibus-DP通信。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及運(yùn)行表明，此方法是控制直流電機(jī)的較為可靠、方便而且經(jīng)濟(jì)的方法，系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有普遍性，可為實(shí)際工程所廣泛借鑒。

參考文獻(xiàn)：

【1】 SIMOREG DC Master，6RA70系列全數(shù)字直流調(diào)速裝置使用說(shuō)明書(shū)[Z].. 北京：西門(mén)子電氣傳動(dòng)有限公司（SEDL），2006.

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【4】 馬洪飛，李久勝.電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005.