S7-300 PLC和70系列變頻器位置控制應用

一． 概述

　　在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，相同功能有不同實(shí)現方式，針對不同的設備對精度和響應速度的要求，選用合適的定位控制系統以實(shí)現最優(yōu)的性?xún)r(jià)比。本文介紹的一種應用西門(mén)子S7-300 PLC的高速計數模塊ET200S和70系列變頻器通過(guò)PROFIBUS總線(xiàn)通訊的功能來(lái)實(shí)現的定位控制的實(shí)際應用。

二． 控制思路

　　橫移車(chē)是鋼管生產(chǎn)線(xiàn)中不可缺少的輔機設備，它主要完成將前一工序生產(chǎn)的鋼管搬運到下一工序，或有序地暫放在臺架的每個(gè)工位上。隨著(zhù)對生產(chǎn)線(xiàn)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。要求對橫移車(chē)實(shí)現全自動(dòng)準確定位控制。

　　其控制核心就是利用裝在橫移車(chē)車(chē)輪上的編碼器采集的位置信號，通過(guò)PLC的高速計數模塊讀取，CPU經(jīng)過(guò)運算處理與設定位置作比較，控制變頻器的多段速度，從而實(shí)現橫移車(chē)的準確 定位控制。因為考慮到控制成本和操作方便，采用PROFIBUS總線(xiàn)控制方式，減少了布線(xiàn)，控制方便，靈活。

三．系統的構成和特點(diǎn)

　　1．PLC作為控制的核心，主要用來(lái)接收編碼器的反饋信號，與設定的位置信號作比較，通過(guò)通訊功能來(lái)控制變頻器的輸出頻率減小，提前減速，到位前低速運轉，到位時(shí)準確停止。為了實(shí)現精確定位還設有零位置傳感器，到零位時(shí)將計數器的計數值清零，消除累積誤差，保證定位的準確，使橫移車(chē)能平穩地放下和舉起鋼管。

　　由于放置主站CPU和變頻器的控制柜與橫移車(chē)比較遠，在橫移車(chē)上放置了遠程I/O模塊和高速計數器模塊ET200S，通過(guò)PROFIBUS總線(xiàn)相連，將現場(chǎng)的傳感器，編碼器信號直接連接在遠程I/O和計數模塊上，減少了現場(chǎng)的走線(xiàn)和故障的發(fā)生，維護方便。通訊速率可過(guò)1.5M，整個(gè)系統的系統框圖如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．高速計數器模塊ET200S的應用

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

　　精確定位過(guò)程如下：

　　首先設定好橫移車(chē)運行的一個(gè)方向為正方向（加脈沖），當橫移車(chē)向設定的位置運行時(shí)（工作運行速度），高速計數器自動(dòng)進(jìn)行加/減速計數，在距離設定位置300—400mm時(shí)，控制變頻器的輸出頻率，以低速運行，在到達設定的位置時(shí)，停止變頻器的輸出，同時(shí)實(shí)施機械抱閘，完成了準確定位。

　　讀取高數計數模塊的程序段如下：

　　L PID 272 //模塊開(kāi)始地址，將計數器模塊狀態(tài)值存放到MD20~MD27

　　T MD 20 //當前計數值

　　L PID 276

　　T MD 24

　　L 123 //裝載比較值

　　T MD 30

　　SET

　　= M 34.0 //打開(kāi)軟件門(mén)

　　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)，對掛在總線(xiàn)PROFIBUS 站點(diǎn)都分配了物理地址，PLC與變頻器進(jìn)行通訊也有相應的物理地址，CPU內部有專(zhuān)用通訊功能塊SFC14，SFC15，使用內部的寄存器DB塊存放數據，當PLC對變頻器進(jìn)行數據的寫(xiě)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，然后依據這些地址進(jìn)行數據的寫(xiě)入和讀出，才能實(shí)現對變頻器的控制。

　　此控制系統變頻器需設定的參數介紹如下：

　　P60=1，P53=6，P554=3100，P571=3101

　　P572=3102，P443=3002，P566=3107

　　P734.1=32，，P734.2=148

　　其它的參數可以按出廠(chǎng)默認值即可

四．結束語(yǔ)

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