西門子PLC的工程應(yīng)用第4講 西門子PLC與MM440變頻器在擠出機(jī)中的應(yīng)用

浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 李方園

變頻控制技術(shù)已經(jīng)越來越成熟，能普遍適用于惡劣的工作環(huán)境，采用變頻與PLC的通訊控制來實(shí)現(xiàn)擠出機(jī)主機(jī)的傳動(dòng)已成為一種趨勢(shì)。本文主要闡述了西門子PLC與MM440變頻器在擠出機(jī)中的應(yīng)用。

西門子PLC；擠出機(jī)；變頻器；通訊控制

1　概述

擠出成型是塑料成型加工工藝中的主要加工方法之一，大部分熱塑性塑料均可用此方法。目前，擠出成型已經(jīng)廣泛應(yīng)用于日用品、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、石油、化工、機(jī)械制造、電子等行業(yè)。在擠出成型設(shè)備中最關(guān)鍵的部分就是擠出機(jī)。塑料通過擠出機(jī)塑化成均勻的熔體，并在塑化中建立的壓力作用下，通過螺桿連續(xù)定溫、定量、定壓地?cái)D出機(jī)頭。

主機(jī)傳動(dòng)是塑料擠出機(jī)的主要組成部分之一，它的作用是驅(qū)動(dòng)擠出機(jī)的螺桿，并使螺桿能在選定的工藝條件下（如機(jī)頭壓力、溫度、轉(zhuǎn)速等），以必需的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速均勻地旋轉(zhuǎn)，完成擠出過程。它在其適用的范圍內(nèi)能夠提供最大的轉(zhuǎn)矩輸出和一定的可調(diào)速范圍，同時(shí)還應(yīng)使用可靠、維修方便。圖1為塑料擠出機(jī)主機(jī)傳動(dòng)的變頻控制原理圖，由帶有PG功能的西門子MM440來控制擠出機(jī)主傳動(dòng)，而上位機(jī)采用西門子S7-300 PLC。

圖1 塑料擠出機(jī)主機(jī)傳動(dòng)的變頻控制

圖1中的電氣配件包括PROFIBUS-DP 通訊電纜(6XV1830-0AH10)、PROFIBUS 總線聯(lián)結(jié)器（6ES7972-0BA10-0XA0）、MM440變頻器1臺(tái)，且該變頻器內(nèi)置有PROFIBUS 通訊模板（6SE6400-1PB00-0AA0）。

2　組態(tài)擠出機(jī)控制系統(tǒng)的主站與從站

（1）組態(tài)擠出機(jī)控制系統(tǒng)的主站

打開SIMATIC 300站點(diǎn)，然后雙擊右側(cè)生成的“硬件”圖標(biāo)，在彈出的HW config 中進(jìn)行組態(tài)，在菜單欄中選擇“查看”選擇“目錄”打開硬件目錄，按訂貨號(hào)和硬件安裝次序依次插入機(jī)架、電源、CPU。插入CPU 時(shí)會(huì)同時(shí)彈出組態(tài)PROFIBUS畫面。在本系統(tǒng)中主站的傳輸速率為“1.5Mbps”，“DP”行規(guī)，最后的結(jié)果如圖2所示。

圖2 主站組態(tài)結(jié)果

（2）組態(tài)DP從站

打開硬件組態(tài)，在右側(cè)的配置文件中找到“PROFIBUSDP”，選擇“SIMOVERT”（驅(qū)動(dòng)器），雙擊“MICROMASTER 4”（即MM4系列變頻器），如圖3所示。

圖3 選擇MM4變頻器

從站組態(tài)完成后，即在硬件組態(tài)中顯示了DP主站和DP從站，如圖4所示。

圖4 DP主站和DP從站

最后一步就是將地址（256-267）分配給變頻器，如圖5所示，點(diǎn)擊DP從站，就會(huì)出現(xiàn)帶顏色的“插槽”，此時(shí)需要將PPO1協(xié)議拖入到該“插槽”中即可完成。

圖5 地址分配

3　擠出機(jī)控制程序的編寫

這里以對(duì)PZD（過程數(shù)據(jù)）的讀寫為例進(jìn)行說明如下：

（1）建立數(shù)據(jù)塊DB1

將數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)地址與從站MM440中的PZD、PKW數(shù)據(jù)區(qū)相對(duì)應(yīng)。

（2）數(shù)據(jù)分配

如圖6所示，在OB1中調(diào)用特殊功能塊SFC14和SFC15，完成從站（MM440）數(shù)據(jù)的讀和寫。

圖6 調(diào)用SFC14和SFC15

在圖6中，LADDR表示硬件組態(tài)時(shí)PZD的起始地址（W#16#108即264）；RECORD表示數(shù)據(jù)塊（DB1）中定義的PZD數(shù)據(jù)區(qū)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)地址；RET_VAL表示程序塊的狀態(tài)字，可以以編碼的形式反映出程序的錯(cuò)誤等狀態(tài)。

①W#16#108(即263)是硬件組態(tài)時(shí)PZD的起始地址

②將從站數(shù)據(jù)讀入DB1.DBX8.0開始的4個(gè)字節(jié)(P#DB1. DBX8.0 BYTE 4)

PZD1 -> DB1.DBW8 （狀態(tài)字）

PZD2 -> DB1.DBW10 （實(shí)際速度）

③將DB1.DBX20.0 開始的4 個(gè)字節(jié)寫入從站(P#DB1.DBX20.0 BYTE 4)

DB1.DBW20 -> PZD1 (控制字)

DB1.DBW22 -> PZD2 (給定速度)

（3）控制實(shí)現(xiàn)

如圖7所示，在本案例中設(shè)定值和控制字可以從數(shù)據(jù)塊DB1中傳送，DB1.DBW20 設(shè)為047E 再變?yōu)?47F 后DB1.DBW22 中的頻率值將輸出；狀態(tài)字和實(shí)際值可從DB1.DBW8, DB1.DBW10讀出，在本案例中給定速度5000 含義是500.0rpm。

圖7 控制實(shí)現(xiàn)的程序

4　結(jié)束語

在擠出機(jī)控制系統(tǒng)中，當(dāng)PROFIBUS-DP網(wǎng)上掛上MM440變頻器時(shí)，需要組態(tài)MM440變頻器的通訊區(qū)，該通訊區(qū)與應(yīng)用有關(guān)，同時(shí)在組態(tài)之前應(yīng)確認(rèn)通信的PPO類型，因?yàn)樗?guī)定了PLC與變頻器等驅(qū)動(dòng)裝置通訊時(shí)報(bào)文中有效數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，MM440以前僅支持PPO1和PPO3，現(xiàn)在也支持PPO2、PPO4了，但是在本例中選擇最為簡潔而實(shí)用的PPO1。

[1] 周柏青, 李方園. PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]. 北京: 中國電力出版社. 2015.

[2] 李方園, 楊帆. 西門子S7 PLC應(yīng)用簡明教程[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社. 2013.

[3] 李方園. 圖解西門子S7-1200 PLC入門到實(shí)踐[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社. 2011.

Application of Siemens PLC and MM440 Inverter in the Extruder

The inverter control technology has become increasingly mature, which is generally suitable for the harsh working conditions. Now it has become a trend to achieve the extruder host transmission based on the communication control of the inverter and PLC. This paper describes the application of Siemens PLC and MM440 inverter in the extruder.

Siemens PLC; Extruder; AC inverter; Communication control

李方園（1973-），男，浙江舟山人，高級(jí)工程師，畢業(yè)于浙江工業(yè)大學(xué)信息學(xué)院工程碩士專業(yè)，長期從事于變頻器等現(xiàn)代工控產(chǎn)品的應(yīng)用與研究工作，現(xiàn)就職于浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院。