论文部分内容阅读
[摘要] 本文以焦炉四大车走行调速为例讲述了西门子6SE70系列变频器调速方式,主要分为端子排控制方式和通讯控制方式。根据生产现场的具体应用,详细介绍了西门子PLC与变频设备通讯的应用方法以及变频器端子控制模式下的相关参数设置。
[关键词] 西门子 端子排 PROFIBUS-DP 变频器 S7-400
引言
本文通过我厂的7M焦炉四大机车走行调速为例,讲述了西门子6SE70系列变频器调速方式,主要分为端子排控制方式和通讯控制方式。6SE70系列变频是全新一代可以广泛应用的多功能标准变频器。它采用高性能的矢量控制技术,提供低速高转矩输出和良好的动态特性,同时具备超强的过载能力,以满足广泛的应用场合。创新的BiCo(内部功能互联)功能有无可比拟的灵活性。目前应用非常广泛,本文详细介绍了该变频器的使用及控制方式。
一、PROFIBUS通讯方式简介
Profibus应用领域包括加工制造、过程和自动化,如今已成为国际化的开放式现场总线结构.即EN50170欧洲标准和IEC61158国际标准的一部分,并且,在2006年l1月成为我国现场总线标准。
Profibus 有Profibus-FMS (Fieldbus Message Specification),Profibus-PA (Process Automation) 和Profibus-DP (DistribusPeriphera1) 部分组成.其中Profibus-DP具有高速传送.价格低廉的特点,实现起来比较简单,主要用于分散设备间的数据传送。该总线物理层采用RS一485传送方式,传送速率可由9.6Kbps至12Mbps。一般用于自动化控制系统和现场设备间开关量的通讯。(因此可满足全数字交直流调速系统对于快速的时间要求。目前80%以上的Profibus应用基于Profibus-DP。现阶段应用十分广泛。
二、西门子变频控制方式
1、PROFIBUS-DP的变频调速的控制系统结构
在工业的生产应用中,尤其是钢铁冶金行业,利用PLC通过PROFIBUS-DP現场总线对变频装置进行控制,实现电机的启动、停车和调速最为常见。下面根据我单位的具体情况,讲解一下西门子6SE70系列变频器如何由S7-400的通过PROFIBUS-DP通讯控制的。
a、 硬件组态变频器
在STEP 7软件中创建一个项目,进入硬件组态该项目,并建立一个PROFIBUS-DP网络,6SE70系列变频器在PROIBUS DP->SIMOVERT文件夹里进行组态,并设定好通讯的地址范围。如图一所示:
图一
b、 建立通讯DB块
一般地,读写数据都做在一个DB块中,且最好与硬件组态设定的I,O地址范围大小划分相同大小的区域,便于建立对应关系和管理。如图二所示,可以把写变频器的数据的12个字节在DB1001.DB0～DB11中,读给变频器的12个字节数据放在DB1001.DB12～DB23中。
c、写通讯程序
S7-400与6SE70变频器的通讯程序可以直接调用STEP 7编程软件的系统功能SFC14,SFC15来实现。举例如图三所示;:
SFC14为PLC读取变频器数据,LADDR :=W#16#291,为硬件组态的起始地址,即I 地址中的657,RET_VAL:=#RET_VALUE 错误代码地址,RECORD :=P#DB1001.DBX12.0 BYTE 12为传送数据块的起始地址及长度
SFC15为PLC写入变频器数据,
LADDR :=W#16#274,为硬件组态的起始地址,即Q 地址中的628
RET_VAL:=#RET_VALUE 错误代码地址
RECORD :=P#DB1001.DBX0.0 BYTE 12为PLC传送起始地址及长度
由此便建立起了西门子S7-400系统与变频器的通讯连接。
这样,以来就可以通过PLC编写程序来控制变频器的控制字,以达到启、停、速度给定等各项功能,满足工艺给定要求。同时也可以根据变频器的反馈字进行上位机显示,达到在线监视和诊断的目的。
图二
图三
2.6SE70变频器端子控制方式
我单位焦炉四大机车走行正常情况下采取变频器通过PROFIBUS-DP与PLC通讯,变频器的启停,走行速度由PLC在程序中给定,另一种就是紧急状态下的走行,由变频器的端子排直接给定。现在我将阐述是如何调试四大机车紧急走行(端子控制)系统的。
a、电气原理
图四
紧急走行在四大机车司机室的操作台上均设有专门的转换开关,在紧急或意外情况下需要动车的时候进行操作,其电气原理控制如图四所示,司机扭动转换开关09SA使紧急操作投入,09K1继电器得电,变频器X101端子的9号通道的常开触点闭合,使9号通道使能.使变频器的两组数据进行切换,在DP通讯和端子输入中切换。同时继电器-09K2得电,常开点闭合,当司机此时操作主令控制器时,常开点-S104或-105被接通,进行正向或反向的紧急走行。
图五
此时变频器起动。给定速度开始走行。我将根据图五进行分析:为P368=2端子输入时的参数设定情况,因为通道3、4、5、6是可以双向使用的,即可以做为输入也可以做为输出,我们现在只是用做输入,所以由图可知,如果用做数字输入时,参数P651.002、P652.002、P653.002、P654.002应设置为0。在变频器中做为启停的为控制字1的Bit 0,低电平0=OFF1,Shutdown via ramp-function generator,高电平1=ON,operating condition。用Bit 0单独做为启停时,bit 1、bit 2都必需处于高电平1=Operation condition,这就要求设置P555.002~P560.002=1
Bit 0启停的参数为P554.B,因为我们要用X101的3号通道做为启停信号,所
以我们第二组数据就要设置为P554.002=10,
图六
接下来我们设置控制字的bit 3急停信号,因为原信号由PLC输出,现在我们要把它设置成1=Inverter enable,pulse enable处于使能状态。电机正反转由控制字bit 11 bit 12 控制,我们用的是端子的7、8通道,所以设置参数P571.002=18,P572.002=20,如果实际应用中电机的走行方向与主令控制的方向相反,我们就可以设置参数P571.002=20,P572.002=18。而第一组数据DP与第二组数据端子的切换是由控制字2的Bit 30完成的0时为第一组数据通讯,1时为第二组数据通讯, 对应的参数为P590,而我们切换数据是由通道9完成的,所以设置P590=22。给定速度选择了由百分比来设置,用的为上图P401给定的用P401时, 要设置P417.002=0,P418.002=0,P580.002=0,P581.002=0。速度P401.001=10,即为参考频率50HZ的10%等于5HZ。由上图可知要做速度生效就要激活连接器KK040,对就的参数为P443,即P443.002=40
三、注意要点
在调试变频器前,必须要仔细的检查变频器端子排上的接线是否正确因为这部分是由变频器的内部提供24V直流电源,所以不允许将外部电源通过接线串入端子上,以避免烧毁变频器内部的元件。总之,在安装、调试变频器以及在处理变频器故障时一定要遵从变频器使用说明书的指导。
四、小结
西门子6SE70系列变频器的最大优点就是可以进行软连接,BICO系统就是你可以利用BICO参数去确定一个功能块输入信号的源。这就意味着,你能利用BICO参数去确定一个功能块是从哪个连接器和开关量连接器读入它的输入信号,从这个意义上讲, 你能够存储在装置中的功能块进行软连接去满足使用中的要求。
通过举例,讲解了变频器的使用方法,可以进一步发现及应用变频器功能,进行灵活应用及控制。变频器目前除了发展单机的数字化、智能化、多功能化外,还向集成化、系统化方向发展。西门子公司提出的集通信、设计、数据管理三者于一体的“全数字自动化”平台概念,可以使变频器、伺服装置、控制器及通信装置集成配置,甚至自动化和驱动系统、通信和数据管理系统都可以那样嵌入“全集成自动化”系统,目的是为用户提供最佳的系统功能。
参考文献:
[1] 王红主编.可编程控制器使用教程.电子工业出版社,2003 第一版.
[2] 齐从谦主编.PLC技术及应用.机械工业出版社,2002 第一版.
[3] 廖常初主编. S7-300/400 PLC应用技术. 机械工业出版社 2008 第二版.
[4] 西门子公司. 矢量控制使用大全. 6SE7085-0QX60 版本:AI.
[关键词] 西门子 端子排 PROFIBUS-DP 变频器 S7-400
引言
本文通过我厂的7M焦炉四大机车走行调速为例,讲述了西门子6SE70系列变频器调速方式,主要分为端子排控制方式和通讯控制方式。6SE70系列变频是全新一代可以广泛应用的多功能标准变频器。它采用高性能的矢量控制技术,提供低速高转矩输出和良好的动态特性,同时具备超强的过载能力,以满足广泛的应用场合。创新的BiCo(内部功能互联)功能有无可比拟的灵活性。目前应用非常广泛,本文详细介绍了该变频器的使用及控制方式。
一、PROFIBUS通讯方式简介
Profibus应用领域包括加工制造、过程和自动化,如今已成为国际化的开放式现场总线结构.即EN50170欧洲标准和IEC61158国际标准的一部分,并且,在2006年l1月成为我国现场总线标准。
Profibus 有Profibus-FMS (Fieldbus Message Specification),Profibus-PA (Process Automation) 和Profibus-DP (DistribusPeriphera1) 部分组成.其中Profibus-DP具有高速传送.价格低廉的特点,实现起来比较简单,主要用于分散设备间的数据传送。该总线物理层采用RS一485传送方式,传送速率可由9.6Kbps至12Mbps。一般用于自动化控制系统和现场设备间开关量的通讯。(因此可满足全数字交直流调速系统对于快速的时间要求。目前80%以上的Profibus应用基于Profibus-DP。现阶段应用十分广泛。
二、西门子变频控制方式
1、PROFIBUS-DP的变频调速的控制系统结构
在工业的生产应用中,尤其是钢铁冶金行业,利用PLC通过PROFIBUS-DP現场总线对变频装置进行控制,实现电机的启动、停车和调速最为常见。下面根据我单位的具体情况,讲解一下西门子6SE70系列变频器如何由S7-400的通过PROFIBUS-DP通讯控制的。
a、 硬件组态变频器
在STEP 7软件中创建一个项目,进入硬件组态该项目,并建立一个PROFIBUS-DP网络,6SE70系列变频器在PROIBUS DP->SIMOVERT文件夹里进行组态,并设定好通讯的地址范围。如图一所示:
图一
b、 建立通讯DB块
一般地,读写数据都做在一个DB块中,且最好与硬件组态设定的I,O地址范围大小划分相同大小的区域,便于建立对应关系和管理。如图二所示,可以把写变频器的数据的12个字节在DB1001.DB0～DB11中,读给变频器的12个字节数据放在DB1001.DB12～DB23中。
c、写通讯程序
S7-400与6SE70变频器的通讯程序可以直接调用STEP 7编程软件的系统功能SFC14,SFC15来实现。举例如图三所示;:
SFC14为PLC读取变频器数据,LADDR :=W#16#291,为硬件组态的起始地址,即I 地址中的657,RET_VAL:=#RET_VALUE 错误代码地址,RECORD :=P#DB1001.DBX12.0 BYTE 12为传送数据块的起始地址及长度
SFC15为PLC写入变频器数据,
LADDR :=W#16#274,为硬件组态的起始地址,即Q 地址中的628
RET_VAL:=#RET_VALUE 错误代码地址
RECORD :=P#DB1001.DBX0.0 BYTE 12为PLC传送起始地址及长度
由此便建立起了西门子S7-400系统与变频器的通讯连接。
这样,以来就可以通过PLC编写程序来控制变频器的控制字,以达到启、停、速度给定等各项功能,满足工艺给定要求。同时也可以根据变频器的反馈字进行上位机显示,达到在线监视和诊断的目的。
图二
图三
2.6SE70变频器端子控制方式
我单位焦炉四大机车走行正常情况下采取变频器通过PROFIBUS-DP与PLC通讯,变频器的启停,走行速度由PLC在程序中给定,另一种就是紧急状态下的走行,由变频器的端子排直接给定。现在我将阐述是如何调试四大机车紧急走行(端子控制)系统的。
a、电气原理
图四
紧急走行在四大机车司机室的操作台上均设有专门的转换开关,在紧急或意外情况下需要动车的时候进行操作,其电气原理控制如图四所示,司机扭动转换开关09SA使紧急操作投入,09K1继电器得电,变频器X101端子的9号通道的常开触点闭合,使9号通道使能.使变频器的两组数据进行切换,在DP通讯和端子输入中切换。同时继电器-09K2得电,常开点闭合,当司机此时操作主令控制器时,常开点-S104或-105被接通,进行正向或反向的紧急走行。
图五
此时变频器起动。给定速度开始走行。我将根据图五进行分析:为P368=2端子输入时的参数设定情况,因为通道3、4、5、6是可以双向使用的,即可以做为输入也可以做为输出,我们现在只是用做输入,所以由图可知,如果用做数字输入时,参数P651.002、P652.002、P653.002、P654.002应设置为0。在变频器中做为启停的为控制字1的Bit 0,低电平0=OFF1,Shutdown via ramp-function generator,高电平1=ON,operating condition。用Bit 0单独做为启停时,bit 1、bit 2都必需处于高电平1=Operation condition,这就要求设置P555.002~P560.002=1
Bit 0启停的参数为P554.B,因为我们要用X101的3号通道做为启停信号,所
以我们第二组数据就要设置为P554.002=10,
图六
接下来我们设置控制字的bit 3急停信号,因为原信号由PLC输出,现在我们要把它设置成1=Inverter enable,pulse enable处于使能状态。电机正反转由控制字bit 11 bit 12 控制,我们用的是端子的7、8通道,所以设置参数P571.002=18,P572.002=20,如果实际应用中电机的走行方向与主令控制的方向相反,我们就可以设置参数P571.002=20,P572.002=18。而第一组数据DP与第二组数据端子的切换是由控制字2的Bit 30完成的0时为第一组数据通讯,1时为第二组数据通讯, 对应的参数为P590,而我们切换数据是由通道9完成的,所以设置P590=22。给定速度选择了由百分比来设置,用的为上图P401给定的用P401时, 要设置P417.002=0,P418.002=0,P580.002=0,P581.002=0。速度P401.001=10,即为参考频率50HZ的10%等于5HZ。由上图可知要做速度生效就要激活连接器KK040,对就的参数为P443,即P443.002=40
三、注意要点
在调试变频器前,必须要仔细的检查变频器端子排上的接线是否正确因为这部分是由变频器的内部提供24V直流电源,所以不允许将外部电源通过接线串入端子上,以避免烧毁变频器内部的元件。总之,在安装、调试变频器以及在处理变频器故障时一定要遵从变频器使用说明书的指导。
四、小结
西门子6SE70系列变频器的最大优点就是可以进行软连接,BICO系统就是你可以利用BICO参数去确定一个功能块输入信号的源。这就意味着,你能利用BICO参数去确定一个功能块是从哪个连接器和开关量连接器读入它的输入信号,从这个意义上讲, 你能够存储在装置中的功能块进行软连接去满足使用中的要求。
通过举例,讲解了变频器的使用方法,可以进一步发现及应用变频器功能,进行灵活应用及控制。变频器目前除了发展单机的数字化、智能化、多功能化外,还向集成化、系统化方向发展。西门子公司提出的集通信、设计、数据管理三者于一体的“全数字自动化”平台概念,可以使变频器、伺服装置、控制器及通信装置集成配置,甚至自动化和驱动系统、通信和数据管理系统都可以那样嵌入“全集成自动化”系统,目的是为用户提供最佳的系统功能。
参考文献:
[1] 王红主编.可编程控制器使用教程.电子工业出版社,2003 第一版.
[2] 齐从谦主编.PLC技术及应用.机械工业出版社,2002 第一版.
[3] 廖常初主编. S7-300/400 PLC应用技术. 机械工业出版社 2008 第二版.
[4] 西门子公司. 矢量控制使用大全. 6SE7085-0QX60 版本:AI.