馬西鋒

摘 要：使用ET200遠程分站實現(xiàn)了PLC對G150變頻器的調(diào)速，詳細介紹了PLC中控制字的含義和設(shè)置方式，并重點闡述了變頻器參數(shù)的調(diào)試過程。

關(guān)鍵詞：ET200；調(diào)速；控制字；參數(shù)

隨著工業(yè)控制的快速發(fā)展，基于變頻器的電氣傳動越來越受到人們的重視，而ET200的使用又解決了遠距離的通信和控制問題，如何快速有效地實現(xiàn)對變頻器調(diào)速和控制，已經(jīng)具有重大的實用意義和理論價值。本文主要探討西門子PLC、ET200以及G150變頻器之間的接線、軟件編程和變頻器參數(shù)設(shè)置等問題。PLC采用315-2DP，編程軟件版本為STEP7 V5.4 SP3，遠程分站為ET-200M。

1 硬件介紹

1.1 ET200

ET200是西門子生產(chǎn)的用于實現(xiàn)信號的分站采集和傳遞的自動化控制設(shè)備。這種遠程I/O分站主要采集鉆臺信號，再通過PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)送給CPU進行數(shù)據(jù)和信號運算處理。同時執(zhí)行處理后的數(shù)據(jù)?；赑ROFIBUS-DP 現(xiàn)場總線的分布式I/O。I/O 傳送信號到CPU只需ms 級。只需要很小的空間，能在非常嚴酷的環(huán)境（例如酷熱、嚴寒、強壓、潮濕或多粉塵）中使用，其主要應(yīng)用范圍與特點有：

（1）電機啟動器：異步電機的單向或可逆啟動，7.5kW，最大電流40A，一個站可以帶6 個電機啟動器。

（2）氣動系統(tǒng)：ET 200X 用于閥門控制。

（3）變頻器。

（4）智能傳感器：光電式編碼器或光電開關(guān)等與使用ET 200S 進行通信。

（5）安全技術(shù)：在冗余設(shè)計的容錯控制系統(tǒng)或安全自動化系統(tǒng)中使用。包括緊急斷開開關(guān)，安全門的監(jiān)控以及眾多與安全有關(guān)的電路。

1.2 G50變頻器

SINAMICS G150 變頻調(diào)速柜是專門為滿足具有恒平方負載特性、性能要求適中而且沒有再生反饋的傳動系統(tǒng)的要求而設(shè)計的。其應(yīng)用領(lǐng)域包括：石油、冶金、煤礦等行業(yè)。而在石油行業(yè)，它被廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)盤、泥漿泵電機的調(diào)速控制。

這種無傳感器矢量控制的精度保證系統(tǒng)可以用于各種各樣的應(yīng)用場合，因此無需使用附加速度傳感器。SINAMICS G150 考慮到了這一點，從而提供了一種滿足實際要求的低成本傳動系統(tǒng)方案。而且，為保證從規(guī)劃與設(shè)計直到運行階段都能簡便地掌握傳動系統(tǒng)，充分考慮到了下列因素，包括：

· 便于維護的緊湊型模塊式結(jié)構(gòu)設(shè)計

· 簡單易懂的規(guī)劃與設(shè)計

· 隨時可以連接以簡化安裝過程

· 采用菜單驅(qū)動的快速調(diào)試，無需進行復(fù)雜的參數(shù)設(shè)置

· 通過用戶友好圖形操作面板，采用明文顯示或準(zhǔn)模擬狀態(tài)條顯示的測量值，實現(xiàn)清楚簡便的操作。

1.3 PLC

PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller） PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。

PLC 控制系統(tǒng)對于鉆機來說；就是鉆機模塊的大腦和神經(jīng)。廣義上的PLC系統(tǒng)就是指鉆機模塊的控制系統(tǒng)。操作人員通過PLC系統(tǒng)來實時地控制和檢測鉆機模塊的動作和狀態(tài)。

PLC控制系統(tǒng)在鉆機應(yīng)用的優(yōu)點 ：

·控制精度高，動作相應(yīng)快

·整個電控系統(tǒng)的連鎖、保護性能強

·高安全性能，事故、故障的預(yù)報警

·鉆修數(shù)據(jù)的可視、查詢、存儲性能

2 設(shè)備連接

為了實現(xiàn)PLC通過ET200對G150變頻器的調(diào)速，使用Profibus-DP線將它們連接在一起，從而實現(xiàn)了三者之間的數(shù)據(jù)交換。DP頭各自插在每個設(shè)備的9針通信接口上，其中插在PLC與變頻器接口上的DP頭需連終端電阻，即終端開關(guān)要撥到on的位置，而連接在ET200上的DP頭開關(guān)位置撥到off即可。設(shè)備硬件連接圖如下圖1所示。

3 PLC硬件組態(tài)與編程

3.1 PLC硬件組態(tài)

1.在STEP7編程軟件中新建一項目，命名為變頻器調(diào)試。插入一個300站點并開始硬件組態(tài)。在硬件組態(tài)對話框中插入一個機架，在機架中按照實際硬件位置組態(tài)各個插槽。模塊組態(tài)完畢就可以組態(tài)DP從站了。在網(wǎng)絡(luò)中，ET200與變頻器作為PLC的從站都有自身的從站地址。在剛組態(tài)好的機架中雙擊DP一欄，在出現(xiàn)的對話框中點擊屬性，之后在屬性對話框中設(shè)置PLC的站地址，在這里設(shè)為2即可，點擊新建按鈕建立DP網(wǎng)絡(luò)，之后把ET200添加到該網(wǎng)絡(luò)中。

2.單擊新建的DP線，在右邊窗口中選擇PROFIBUS-DP，打開并添加與實際訂貨號一致的ET200M模塊，在出現(xiàn)的對話框中設(shè)置它的站地址，例如站地址為3，注意不要和網(wǎng)絡(luò)中其它設(shè)備的站地址相沖突，并且要與實際硬件中的地址撥碼開關(guān)相一致。否則以實際硬件為準(zhǔn)。

3.單擊剛才添加的ET200M模塊，在下方出現(xiàn)的機架欄中組態(tài)與實際元件一致的各個SM模塊。

4.添加G150變頻器。按照添加ET200M的方法在右邊樹形窗口中添加G150變頻器，并設(shè)置站地址為4，注意這要與變頻器中實際地址撥碼開關(guān)相一致。

完成上述4個步驟之后，PLC的硬件組態(tài)就完成了，接下來就要進行軟件編程。

3.2 PLC軟件編程

在變頻器的調(diào)速程序中，數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收是靠SFC14和SFC15兩個系統(tǒng)功能來完成的。其各個程序結(jié)構(gòu)及含義注釋如下。

系統(tǒng)功能SFC15：寫DP從站數(shù)據(jù)，即從PLC寫數(shù)據(jù)到變頻器。

LADDR：變頻器中存放來自外部數(shù)據(jù)的地址，數(shù)據(jù)類型為16進制。

PECORD：PLC內(nèi)的地址，P#為地址指針，即把PLC中從DB1.DBX0.0開始的4個字節(jié)的內(nèi)容寫入到變頻器中。

RET-VAL：故障反饋值，顯示不同的故障代碼。

系統(tǒng)功能SFC14：讀DP從站數(shù)據(jù)，即從變頻器中讀出數(shù)據(jù)到PLC中。

LADDR：變頻器中存放待發(fā)出數(shù)據(jù)的地址，數(shù)據(jù)類型為16進制。

PECORD：PLC內(nèi)的地址，P#為地址指針，即把變頻器中讀進來的數(shù)據(jù)存放在PLC內(nèi)以DB1.DBX4.0開始的4個字節(jié)的存儲空間中。

RET-VAL：故障反饋值，顯示不同的故障代碼。

該條語句的含義是當(dāng)按下外部啟停按鈕時，電機執(zhí)行正轉(zhuǎn)。在變頻器的16位控制字中，每一位都代表不同的含義。例如第0位定義為電機啟?？刂莆?。使該位置1或置0即可控制電機啟動和停止。由于變頻器中控制字的高低字節(jié)與PLC編程中的高低字節(jié)相反，即變頻器中控制字的最低位對應(yīng)PLC中的最高位，所以在PLC編程中應(yīng)使第8位即DB1.DBX1.0置1。

該條語句的含義是給定電機速度，由于寫入到變頻器中的內(nèi)容是從DB1.DBX0.0開始的4個字節(jié)， 前2個字節(jié)用于存放控制字，后字節(jié)2個用于存放速度值。PIW為ET-200M中模擬量輸入地址。

4 變頻器參數(shù)輸入

變頻器上電后，可以進行參數(shù)的輸入。在變頻器操作面板AOP30上按MUNE按鍵找到參數(shù)設(shè)置，之后找到全部DO界面，輸入必要的參數(shù)。在輸入各種參數(shù)過程中，除了輸入電機銘牌上的幾個電機參數(shù)之外，以下幾個參數(shù)尤為重要：

P700 電機控制來源，是選擇DP控制還是外部端子控制等。

P918 DP從站地址，范圍為1-126，這要與實際硬件地址設(shè)置一致。

P1000 速度給定，使其為1，即Profidrive方式給定。

P1300 運行方式，使其為1，即選擇v/f線性+FCC。

以上步驟完成之后，按下啟動按鈕，電機即可運行，通過調(diào)速手輪即可調(diào)節(jié)電機速度。同理也可對電機的急停、復(fù)位、狀態(tài)進行設(shè)置。設(shè)置狀態(tài)時要用到控制字和狀態(tài)字中的狀態(tài)位，這些反映的是當(dāng)前變頻器的運行與故障和停機狀態(tài)。

5 結(jié)論

通過對設(shè)備硬件的連接、PLC硬件的組態(tài)與編程，以及對變頻器控制字的介紹和參數(shù)含義的解釋，不但從實際操作的層面講解了變頻器以及ET200與PLC的使用過程，而且實現(xiàn)了PLC通過發(fā)送給ET200指令進而控制G150變頻器的自動化過程控制，對于剛接觸或不太熟悉PLC及變頻器的人員，本文具有很好的參考和指導(dǎo)意義。