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6ES7214-2AD23-0XB8型號介紹

一、 引言

在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中，PLC和變頻器的綜合應(yīng)用最為普遍。比較傳統(tǒng)的應(yīng)用一般是使用PLC的輸出接點(diǎn)驅(qū)動中間繼電器來控制變頻器的啟動、停止或是多段速，采用PLC加D/A 擴(kuò)展模塊控制變頻器的頻率。采用D/A擴(kuò)展模塊控制變頻器的頻率時，容易受到模擬量信號的波動和因距離不一致而造成的模擬量信號衰減不一致的影響，使整個系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性降低。從經(jīng)濟(jì)的角度來考慮，當(dāng)需要控制多臺變頻器時，如果采用D/A擴(kuò)展模塊，成本將是使用RS-485通訊的多倍，例如：一塊FX2N-2DA（兩路模擬量輸出模塊）價格在1000元以上，而一塊FX2N-485BD（FX系列的485通訊板）價格在200元左右。而使用RS-485通訊控制，很容易實(shí)現(xiàn)多變頻器之間的同步和比例聯(lián)動運(yùn)行。該系統(tǒng)具有成本低、信號精度高（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)。

二、系統(tǒng)配置

　　膠輥機(jī)械控制系統(tǒng)共使用3臺變頻器，分別控制行走小車，主軸，擠出機(jī)的速度。要求分為自動/手動控制，觸摸屏界面為開機(jī)界面手動、自動和手動/自動選擇四個界面；自動　狀態(tài)時通過在觸摸屏上選擇不同的比例來控制3臺變頻器的頻率和起停；手動狀態(tài)時可以單獨(dú)操作三臺變頻器的正反轉(zhuǎn)和頻率。

三、系統(tǒng)硬件組成和連接

　　根據(jù)該系統(tǒng)的控制要求，選用以下器件：

　　1． PLC選用日本三菱公司FX1N-14MR；

　　2． PLC485通訊擴(kuò)展板FX1N-485-BD（同變頻器作通訊用）；

　　3． 觸摸屏為WEINVIEW MT500 5.7寸256色觸摸屏；

　　4． 觸摸屏同的PLC連接電纜；

　　5． 變頻器采用我公司自主研發(fā)的正弦SINE003系列變頻器，具有低頻轉(zhuǎn)距大，帶載　　　　　　　　

　　　　能力強(qiáng)，保護(hù)功能完善等特點(diǎn)；

四、通訊協(xié)議

　　正弦變頻器內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)RS-485通訊接口，其通訊協(xié)議格式如下表：

表1 發(fā)送、接收數(shù)據(jù)包格式

協(xié)議格式解釋：

數(shù)據(jù)包頭：02H（數(shù)據(jù)包頭的起始字節(jié)）

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（主機(jī)為工控計算機(jī)或PLC可編程序控制器等）。

狀態(tài)代碼：從機(jī)變頻器的狀態(tài)代碼。即參數(shù)設(shè)定狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、停車狀態(tài)、故障狀態(tài)和 工廠測試狀態(tài)。

狀態(tài)代碼：主機(jī)發(fā)送的命令代碼，對從機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的操作，如點(diǎn)動、啟動、停車、讀數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)、清除故障等。。

數(shù)據(jù)地址：即變頻器功能代碼的地址（通訊）編號。

數(shù)據(jù)信息：數(shù)據(jù)信息的定義，范圍： 0-32000。無小數(shù)點(diǎn)，如：若功能代碼內(nèi)容為10.00，發(fā)送的數(shù)據(jù)為1000，若為50.0則為500。發(fā)送方式：先發(fā)高字節(jié)，再發(fā)低字節(jié)，將數(shù)據(jù)信息雙字節(jié)的高 4位和低4位拆分并轉(zhuǎn)換為ASCII碼，先高后低發(fā)送。

異或校驗(yàn)：數(shù)據(jù)含義：數(shù)據(jù)幀從機(jī)地址至數(shù)據(jù)信息的異或結(jié)果。既第 2字節(jié)第3字節(jié)異或的結(jié)果與，再與第4字節(jié)異或，以此類推至第13字節(jié)。處理結(jié)果：當(dāng)校驗(yàn)結(jié)果小于等于1FH，則校驗(yàn)結(jié)果加20H。

數(shù)據(jù)包尾：03H（數(shù)據(jù)包的結(jié)束字節(jié)）

（從機(jī)地址、狀態(tài)代碼、狀態(tài)代碼、異或校驗(yàn)的發(fā)送方式：將命令代碼的高 4位和低4位拆分并轉(zhuǎn)換為ASCII碼，先高后低發(fā)送）

五、采用三菱FX1N系列PLC的通訊程序?qū)嵗缦拢?/p>

圖3 PLC通訊程序?qū)嵗?/p>

六、變頻器參數(shù)設(shè)定

　　1． 控制小車的變頻器：

F1.01=2（端子控制正/反轉(zhuǎn)，RUN端子ON/OFF控制正轉(zhuǎn)/停止，F(xiàn)/R端子控制反轉(zhuǎn)/停止）。

F1.02=13（485計算機(jī)輸入有效），F(xiàn)4.11=1（本機(jī)通訊站號設(shè)為1#）

　　2． 控制主軸的變頻器：

F1.01=2（端子控制正/反轉(zhuǎn)，RUN端子ON/OFF控制正轉(zhuǎn)/停止，F(xiàn)/R端子控制反轉(zhuǎn)/停止）。

F1.02=13（485計算機(jī)輸入有效），F(xiàn)4.11=2（本機(jī)通訊站號設(shè)為2#）

　　3． 控制小車的變頻器：

F1.01=2（端子控制正/反轉(zhuǎn)，RUN端子ON/OFF控制正轉(zhuǎn)/停止，F(xiàn)/R端子控制反轉(zhuǎn)/停止）。

F1.02=13（485計算機(jī)輸入有效），F(xiàn)4.11=3（本機(jī)通訊站號設(shè)為3#）

隨著計算機(jī)技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)正逐步取代交流串級調(diào)速、直流調(diào)速等電氣傳動方式。采用交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)可以提高機(jī)械的控制精度、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，具有優(yōu)良的控制性能和顯著的節(jié)能效果。交流異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，便于維修保養(yǎng),,適用于各種工作環(huán)境。經(jīng)編行業(yè)運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)對老式經(jīng)編機(jī)的電機(jī)調(diào)速方式進(jìn)行改造可以提高產(chǎn)品竟?fàn)幜Γ黾悠髽I(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

　　1 電機(jī)和變頻器選擇

　　德國MRGJSF36/1/18型電腦經(jīng)編機(jī)是上世紀(jì)八十年代初的產(chǎn)品。該機(jī)采用直流電機(jī)來調(diào)節(jié)車速，起、停不平穩(wěn)；直流電機(jī)維修保養(yǎng)工作量大；直流調(diào)速裝置老化淘汰 ，故障多，可以改為三相交流電機(jī)變頻調(diào)速。將原GF132LM型直流電機(jī)（6.1KW,16A,1500r/min）改為Y132M-4型交流異步電機(jī)(7.5KW,15.4A,1440r/min),安裝外形尺寸一樣,電氣性能數(shù)據(jù)比較接近。根據(jù)經(jīng)編機(jī)電氣控制原理及電機(jī)調(diào)速原理，經(jīng)綜合比較，選擇三菱通用變頻器FR-F740-11K（11KW，400V，23A）代替原直流調(diào)速裝置。

　　2 改造方法

　　a. 拆掉直流電機(jī)和制動器（變頻器具有制動功能），其電樞、勵磁、脈沖發(fā)生器及調(diào)節(jié)器等控制部分電源均拆掉。
　　b. 裝上交流電機(jī)和變頻器，另加20A自動斷路器控制變頻器三相電源，變頻器輸出端U、V、W直接引到主電機(jī)M205上。
　　c. 利用快車接觸器K314的一對常開觸頭作為變頻器的起動信號。
　　d. 變頻器報警輸出端B、C接至機(jī)器準(zhǔn)備繼電器K310線圈回路，一旦故障報警，變頻器立即跳閘并自鎖保護(hù)。
　　e. 利用K314的一對常閉觸頭和一只按鈕與復(fù)位端RES、公共端SD串聯(lián)，可在變頻器故障跳脫時用按鈕使變頻器復(fù)位，而機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)時不會使變頻器復(fù)位。
　　f. 利用原直流調(diào)速電位器R209作為變頻器頻率設(shè)定信號（模擬量），調(diào)節(jié)交流電機(jī)速度。
　　g. 用變頻器代替直流調(diào)速裝置，原快動、慢動和停止按鈕保持不變，以方便擋車工操作。
改造后的MRGJSF型經(jīng)編機(jī)主電機(jī)驅(qū)動電路圖如附圖所示。

　　3 調(diào)試運(yùn)行

　　變頻器調(diào)試的基本步驟是空載通電檢驗(yàn),帶電機(jī)空載運(yùn)行,帶載試運(yùn)行及機(jī)器統(tǒng)調(diào)。從操作面板上輸入有關(guān)參數(shù)，滿足生產(chǎn)工藝要求。


　　3.1 空載通電檢驗(yàn)

　　a. 按照改造后的經(jīng)編機(jī)主電機(jī)驅(qū)動電路圖進(jìn)行接線，接通三相電源。
　　b. 檢查變頻器顯示窗的出廠顯示是否正常。
　　c. 熟悉變頻器的操作和故障代碼。


　　3.2 帶電機(jī)空載運(yùn)行

　　a. 設(shè)定變頻器的基準(zhǔn)頻率（電機(jī)額定頻率）和基頻電壓（電機(jī)額定電壓）。
　　b. 設(shè)定電子過電流保護(hù)。一般為電機(jī)額定電流。
　　c. 設(shè)定上下限頻率。防止輸出頻率過高損壞設(shè)備，還可作限速使用。
　　d. 設(shè)置轉(zhuǎn)矩特性。根據(jù)變頻器使用說明書V/F類型圖和負(fù)載特點(diǎn)，選擇恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。提高低頻時電機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)矩提升），使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩滿足機(jī)械負(fù)載起動的要求。
　　e. 變頻器分別在面板運(yùn)行模式和外部運(yùn)行模式下起動、停止電機(jī)，觀察電機(jī)運(yùn)行是否正常，方向是否正確。


　　3.3 帶載試運(yùn)行

　　a. 設(shè)定加減速時間。通常按負(fù)載和經(jīng)驗(yàn)先設(shè)定較長加減速時間，通過起、停電機(jī)觀察有無過流報警，然后逐漸縮短加減速時間，以運(yùn)轉(zhuǎn)中不發(fā)生報警為原則。
　　b. 若起、停電機(jī)過程中變頻器出現(xiàn)過流報警，應(yīng)重新調(diào)整加減速時間或轉(zhuǎn)矩提升量。
　　c. 若起動電機(jī)時仍出現(xiàn)過流報警，試試簡易磁通矢量控制，提供大的起動轉(zhuǎn)矩和充足的低速轉(zhuǎn)矩。