西门子模块6ES7321-1CH20-0AA0详细说明

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在东风本田AE新工厂装配车间，其发动机积放式推杆链控制系统的自动化程度高，逻辑关系复杂，控制可靠性要求高。若采用传统的控制方法并行敷设电缆，不但会提高安装费用，还会降低控制系统的可靠性，显然已不能满足输送推杆链的工艺要求，而融合控制与信息处理的CC-bbbb总线能很好地处理推杆链电控设计中遇到的难题。
工艺概述
    东风本田AE新工厂装配车间发动机积放式输送推杆链（工艺流程见图1）全线长620m，生产节拍为45s/台，年生产纲领为24万辆。推杆链由2个升降段、10个分流道岔、10个合流道岔、27个停止器、14台推车机、80台车组、4个驱动装置、4个张紧装置及其相关的牵引链条、轨道等组成。系统的上料升降段、下料升降段、快速输送链、低速装配链、库存链、空吊具返回链、空吊具储存链以及修理线等设备共同完成发动机的上线、下线、快速输送、慢速装配、修理、储存等任务。
    发动机输送推杆链将发动机附件低速装配链组合于其中，装配部分的速度可以调节，以适应不同批量或产量的生产节拍；发动机整机输送推杆链中设有中间储存库，可以根据整车装配线的需求选择需要的发动机输送到整车装配线，以满足整车同步装配的需要。
    上、下料升降段动作过程相同。小车驶入升降段内，升降段活动安全网打开，升降段高速下降，当接近下降到位时，减速下降，到位时停止。按动悬挂按钮盒上的“升/降”按钮，人工点动操作升降段升降，以便于工人对位上、下料。待上、下料完毕，工人按“升”按钮，升降段先慢速上升，然后自动快速上升（此时工人可放开按下的按钮）。当接近升到位时，升降段减速上升，上升到位时停止，此时活动安全网自动关闭。
    控制方案的确定
    发动机输送推杆链自动化程度高，逻辑关系复杂，控制可靠性要求高。在推杆链线路的合流、分流道岔附近分散地布置有大量的接近开关、行程开关等传感器，每个停止器都设置有手动操作按钮。若采用传统的控制方法并行敷设电缆，不但会提高安装费用，还会降低控制系统的可靠性，显然已不能满足输送推杆链的工艺要求，而融合控制与信息处理的CC-bbbb总线能很好地处理推杆链电控设计中碰到的难题。该总线是一种省配线、信息化的网络，具备有实时性、分散控制、与智能设备通信以及RAS等功能，同时它还具有以下明显的优点：
    ● 组态简单：仅需要在参数表中设置相关的参数便可以完成系统的组态工作以及数据映射关系的刷新；
    ● 接线简单：仅需要将三芯屏蔽电缆按照DA、DB、DG对应连接，另外接好屏蔽线和终端电阻，CC-bbbb系统接线便完成了；
    ● 设置简单：系统只需对每站的站号和通信速率及相关信息进行设置，接通电源后系统便开始数据链接；
    ● 维护简单：CC-bbbb**的性能和丰富的RAS功能为其维护方便和运行可靠提供了强有力的保，其监视和自检测功能系统的维护和故障后的恢复也非常简单。
    控制系统的硬件配置
    该控制系统主要采用了三菱CC-bbbb总线模块QJ61BT11，CPU为Q02H，主基板上安装有1块QX40输入模块和7块QY50晶体管输出模块，主要用来控制上、下料点升降段的2台FR-A540-5.5CH变频器及1台慢速装配链的FR-A540-3.7CH变频器。安装于推杆链钢结构轨道沿线的CC-bbbb远程I/O站共有63个：30块AJ65SBTB1-8D、12块AJ65SBTB1-16D、4块AJ65SBTB1-32D、6块AJ65BTB2-16、10块AJ65SBTB1-8T、1块AJ65SBTB1-16T。CC-bbbb远程I/O站安装于现场控制箱或按钮站内，控制系统的硬件配置图见图2。
    应用体会
    该发动机输送推杆链系统自2003年1月调试成功一年多来，运行稳定可靠，达到了系统设计的生产纲领。以下是我们的一些应用体会：
    1、 工厂电网电压昼夜波动较大，到了深夜电网的电压甚**达420V，造成电机电流增大，发热严重，甚至被烧毁。利用三菱变频器Pr19的功能，将变频器的输出电压限定在380V，降低了电机的运行电流，同时有效地解决了电机的发热问题。
    2、 为保证发动机输送推杆链的平稳运行，要求升降段输送机上升到位后能与悬链系统精确对位，三菱变频器Pr270的挡块定位功能能满足了这一要求，电机机械制动时，其输出恒转矩使负载与机械抱闸紧密接触可升降段输送机垂直运行时易发生的振动。
    3、减小变频器运行时的PWM频率能有效降低变频器产生的噪音，也能有效地减小多台变频器同时工作时对控制系统的干扰。
    4、全线CC-bbbb电缆长度**过600m，因此系统的传送速率设定为156Kbps。本系统仅包括主站和远程I/O站，因而系统采用远程I/O网络模式，在此模式中，系统执行高速循环传送，可以缩短链接扫描时间。
    CC-bbbb总线系统作为一种廉价稳定的总线系统，必将越来越多地应用在汽车行业

一、变频调速的特点及分析 
      用户用水的多少是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力大。保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。 
      恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的。例如在某些生产过程中，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响产品质量，严重时使产品报废和设备损坏。又如发生火灾时，若供水压力不足或或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以，某些用水区采用恒压供水系统，具有较大的经济和社会意义。 
      随着电力技术的发展，变频调速技术的日臻完善，以变频调速为核心的智能供水控制系统取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备，起动平稳，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击；由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等东西的使用寿命；可以起动和停机时的水锤效应。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全周到的功能，将使供水实现节水、节电、节省人力，较终达到率的运行目的。 

二、恒压供水的变频应用方式 
      通常在同一路供水系统中，设置多台常用泵，供水量大时多台泵全开，供水量小时开一台或两台。在采用变频调速进行恒压供水时，就用两种方式，其一是所有水泵配用一台变频器；其二是每台水泵配用一台变频器。后种方法根据压力反馈信号，通过PID运算自动调整变频器输出频率，改变电动机转速，较终达到管网恒压的目的，就一个闭环回路，较简单，但成本高。前种方法，性能不比后种差，但控制程序较复杂，是未来的发展方向，我公司开发NKL-A系列恒压供水控制系统就可实现一变频器控制任意数马达的功能。下面讲到的原理都是一变频器拖动多马达的系统。 

三、PID控制原理 
      根据反馈原理：要想维持一个物理量不变或基本不变，就应该引这个物理量与恒值比较，形成闭环系统。我们要想保持水压的恒定，因此就必须引入水压反馈值与给定值比较，从而形成闭环系统。但被控制的系统特点是非线性、大惯性的系统，现在控制和PID相结合的方法，在压力波动较大时使用模糊控制，以加快响应速度；在压力范围较小时采用PID来保持静态精度。这通过PLC加智能仪表可时现该算法，同时对PLC的编程来时现泵的工频与变频之间的切换。实践证明，使用这种方法是可行的，而且造价也不高。 
      要想维持供水网的压力不变，根据反馈定理在管网系统的管理上安装了压力变送器作为反馈元件，由于供水系统管道长、管径大，管网的充压都较慢，故系统是一个大滞后系统，不易直接采用PID调节器进行控制，而采用PLC参与控制的方式来实现对控制系统调节作用。 

四、变频控制原理 
      用变频调速来实现恒压供水，与用调节阀门来实现恒压供水相比，节能效果十分显著（可根据具体情况计算出来）。其优点是： 
1、 起动平衡，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击； 
2、 由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等的使用寿命； 
3、 可以起动和停机时的水锤效应； 
      一般地说，当由一台变频器控制一台电动机时，只需使变频器的配用电动机容量与实际电动机容量相符即可。当一台变频器同时控制两台电动机时，原则上变频器的配用电动机容量应等于两台电动机的容量之和。但如在高峰负载时的用水量比两台水泵全速供水量相差很多时，可考虑适当减小变频器的容量，但应注意留有足够的容量。 
      虽然水泵在低速运行时，电动机的工作电流较小。但是，当用户的用水量变化频繁时，电动机将处于频繁的升、降速状态，而升、降速的电流可略**过电动机的额定电流，导致电动机过热。因此，电动机的热保护是必需的。对于这种由于频繁地升、降速而积累起来的温升，变频器内的电子热保护功能是难以起到保护作用的，所以应采用热继电器来进行电动机的热保护。 
      在主要功能预置方面，较高频率应以电动机的额定频率为变频器的较高工作频率。升、降速时间在采用PID调节器的情况下，升、降速时间应尽量设定得短一些，以免影响由PID调节器决定的动态响应过程。如变频器本身具有PID调节功能时，只要在预置时设定PID功能有效，则所设定的升速和降速时间将自动失效。 

五、恒压供水系统特点 
1、 节电：优化的节能控制软件，使水泵实现较大限度地节能运行； 
2、 节水：根据实际用水情况设定管网压力，自动控制水泵出水量，减少了水的跑、漏现象； 
3、 运行可靠：由变频器实现泵的软起动，使水泵实现由工频到变频的无冲击切换，防止管网冲击、避免管网压力**限，管道破裂。 
4、 联网功能：采用全中文工控组态软件，实时监控各个站点，如电机的电压、电流、工作频率、管网压力及流量等。并且能够累积每个站点的用电量，累积每台泵的出水量，同时提供各种形式的打印报表，以便分析统计。 
5、 控制灵活：分段供水，定时供水，手动选择工作方式。 
6、 自我保护功能完善：如某台泵出现故障，主动向上位机发出报警信息，同时启动备用泵，以维持供水平衡。万一自控系统出现故障，用户可以直接操作手动系统，以保护供水。 

1、何为和步进驱动器?

步进电机是一种与专门用于速度和位置精确控制的特种电机，它旋转是以固定的角度(称为“步距角” )一步一步运行的，故称步进电机。其特点是没有累积误差，接收到控制器发来的每一个脉冲信号，在驱动器的推动下电机运转一个固定的角度，所以广泛应用于各种开环控制。

步进驱动器是一种能使步进电机运行的功率放大器，能把控制器发来的脉冲信号转化为步进电机的功率信号，电机的转速与脉冲频率成正比，所以控制脉冲频率可以精确调速，控制脉冲数就可以精确定位。

2、何为驱动器的细分?步进电机的转速与脉冲频率的关系是什么?

步进电机由于自身特有结构决定，出厂时都注明“电机固有步距角” (如 0.9°/1.8°，表示半步工作每走一步转过的角度为 0.9°，整步时为 1.8°) 。但在很多精密控制和场合，整步的角度太大，影响控制精度，同时振动太大，所以要求分很多步走完一个电机固有步距角，这就是所谓的细分驱动，能够实现此功能的装置称为细分驱动器。

v=p*θe÷360*m

v：电机转速(r/s) p：脉冲频率(hz) θe：电机固有步距角 m：细分数(整步为 1，半步为 2)

3、细分步进驱动器有何优点?

ø 因减少每一步所走过的步距角，提高了步距均匀度，因此可以提高控制精度。

ø 可以大大地减少电机振动，低频振荡是步进电机的固有特性，用细分是它的较好方法。

ø 可以有效地减少转矩脉动，提高输出转矩。

以上这些优点普遍被用户认可，并给他们带来实惠，所以建议您较好选用细分驱动器。

4、为什么我的电机只朝一个方向运转?

ø 可能方向信号太弱，或接线极性错，或信号电压太高烧坏方向限流电阻。

ø 脉冲模式不匹配，信号是脉冲/方向，驱动器必须设置为此模式;若信号是 cw/ccw(双脉冲模式) ，驱动器则必须也是此模式，否则电机只朝一个方向运转。