西門子S7-300 PLC和70系列變頻器位置控制應用

一． 概述

　　在自動化控制領域中，相同功能有不同實現(xiàn)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(tǒng)以實現(xiàn)最優(yōu)的性價比。本文介紹的一種應用西門子S7-300 PLC的高速計數(shù)模塊ET200S和70系列變頻器通過PROFIBUS總線通訊的功能來實現(xiàn)的定位控制的實際應用。

二． 控制思路

　　橫移車是鋼管生產線中不可缺少的輔機設備，它主要完成將前一工序生產的鋼管搬運到下一工序，或有序地暫放在臺架的每個工位上。隨著對生產線自動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。要求對橫移車實現(xiàn)全自動準確定位控制。

　　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，通過PLC的高速計數(shù)模塊讀取，CPU經(jīng)過運算處理與設定位置作比較，控制變頻器的多段速度，從而實現(xiàn)橫移車的準確 定位控制。因為考慮到控制成本和操作方便，采用PROFIBUS總線控制方式，減少了布線，控制方便，靈活。

三．系統(tǒng)的構成和特點

　　1．PLC作為控制的核心，主要用來接收編碼器的反饋信號，與設定的位置信號作比較，通過通訊功能來控制變頻器的輸出頻率減小，提前減速，到位前低速運轉，到位時準確停止。為了實現(xiàn)精確定位還設有零位置傳感器，到零位時將計數(shù)器的計數(shù)值清零，消除累積誤差，保證定位的準確，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，在橫移車上放置了遠程I/O模塊和高速計數(shù)器模塊ET200S，通過PROFIBUS總線相連，將現(xiàn)場的傳感器，編碼器信號直接連接在遠程I/O和計數(shù)模塊上，減少了現(xiàn)場的走線和故障的發(fā)生，維護方便。通訊速率可過1.5M，整個系統(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輸出點，PLC的輸出點也減少了。

　　2．高速計數(shù)器模塊ET200S的應用

　　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，可計算出脈沖精度：250×3.14/2048×3=0.127mm/脈。能完全滿足橫移車的準確定位精度。

　　精確定位過程如下：

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

　　讀取高數(shù)計數(shù)模塊的程序段如下：

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

　　T MD 20 //當前計數(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進行硬件配置時，對掛在總線PROFIBUS 站點都分配了物理地址，PLC與變頻器進行通訊也有相應的物理地址，CPU內部有專用通訊功能塊SFC14，SFC15，使用內部的寄存器DB塊存放數(shù)據(jù)，當PLC對變頻器進行數(shù)據(jù)的寫入和讀出時，就需知道PLC和變頻器定義的相關功能的地址，然后依據(jù)這些地址進行數(shù)據(jù)的寫入和讀出，才能實現(xiàn)對變頻器的控制。

　　此控制系統(tǒng)變頻器需設定的參數(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)可以按出廠默認值即可

四．結束語

　　通過這次的電氣改進，現(xiàn)場布線減少，自動化程度提高了，人為參與減少了，加強了安全生產。生產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大和好用。