一． 概述
在自動化控制領(lǐng)域中，相同功能有不同實(shí)現(xiàn)方式，針對不同的設(shè)備對精度和響應(yīng)速度的要求，選用合適的定位控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的性價(jià)比。本文介紹的一種應(yīng)用西門子S7-300 PLC的高速計(jì)數(shù)模塊ET200S和70系列變頻器通過PROFIBUS總線通訊的功能來實(shí)現(xiàn)的定位控制的實(shí)際應(yīng)用。
二． 控制思路
橫移車是鋼管生產(chǎn)線中不可缺少的輔機(jī)設(shè)備，它主要完成將前一工序生產(chǎn)的鋼管搬運(yùn)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(chǎn)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(shí)現(xiàn)全自動準(zhǔn)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(jì)數(shù)模塊讀取，CPU經(jīng)過運(yùn)算處理與設(shè)定位置作比較，控制變頻器的多段速度，從而實(shí)現(xiàn)橫移車的準(zhǔn)確 定位控制。因?yàn)榭紤]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(gòu)成和特點(diǎn)
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(shè)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(yùn)轉(zhuǎn)，到位時準(zhǔn)確停止。為了實(shí)現(xiàn)精確定位還設(shè)有零位置傳感器，到零位時將計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值清零，消除累積誤差，保證定位的準(zhǔn)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(yuǎn)，在橫移車上放置了遠(yuǎn)程I/O模塊和高速計(jì)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(yuǎn)程I/O和計(jì)數(shù)模塊上，減少了現(xiàn)場的走線和故障的發(fā)生，維護(hù)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(diǎn)，PLC的輸出點(diǎn)也減少了。
2．高速計(jì)數(shù)器模塊ET200S的應(yīng)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(jì)算出脈沖精度：250×3.14/2048×3=0.127mm/脈。能完全滿足橫移車的準(zhǔn)確定位精度。
精確定位過程如下：
首先設(shè)定好橫移車運(yùn)行的一個方向?yàn)檎较颍用}沖），當(dāng)橫移車向設(shè)定的位置運(yùn)行時（工作運(yùn)行速度），高速計(jì)數(shù)器自動進(jìn)行加/減速計(jì)數(shù)，在距離設(shè)定位置300—400mm時，控制變頻器的輸出頻率，以低速運(yùn)行，在到達(dá)設(shè)定的位置時，停止變頻器的輸出，同時實(shí)施機(jī)械抱閘，完成了準(zhǔn)確定位。
讀取高數(shù)計(jì)數(shù)模塊的程序段如下：
L PID 272 //模塊開始地址，將計(jì)數(shù)器模塊狀態(tài)值存放到MD20~MD27
T MD 20 //當(dāng)前計(jì)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(jìn)行硬件配置時，對掛在總線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(yīng)的物理地址，CPU內(nèi)部有專用通訊功能塊SFC14，SFC15，使用內(nèi)部的寄存器DB塊存放數(shù)據(jù)，當(dāng)PLC對變頻器進(jìn)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(guān)功能的地址，然后依據(jù)這些地址進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入和讀出，才能實(shí)現(xiàn)對變頻器的控制。
此控制系統(tǒng)變頻器需設(shè)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(rèn)值即可
結(jié)束語
通過這次的電氣改進(jìn)，現(xiàn)場布線減少，自動化程度提高了，人為參與減少了，加強(qiáng)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的端子控制，不僅降低了成本，面且操作更方便，性價(jià)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(qiáng)大和好用。
