6ES7350-2AH01-0AE0支持验货

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1  引言
    在传统的PLC——变频控制集成系统中，变频器的启动/停止与故障监控由PLC通过开关量实现端对端控制。变频器频率是由PLC通过模拟量输出端口输出0～5(10)V或4～20mA信号控制，需要PLC配置昂贵的模拟量输出端口模块。变频器出现故障时由PLC读取变频器的故障报警触点，对具体故障原因并不清楚，需查询变频器报警信息后再阅读变频器说明书才知道。随着交流变频控制系统及通讯技术的发展，可以利用PLC及变频器的串行通讯的方式来实现PLC对变频器的控制。

2  变频器的选型
    DANFOSS-VLT系列变频调速器提供串行通讯技术的支持。它所支持的串行通讯技术包括标准RS-485、PROFIDRIVE、LONWORKS在内的多种现场总线方式。其中，RS-485通讯方式为用户提供了附加任何费用的、为廉价实用的串行通讯方式。只需按照DANFOSS
VLT变频器规定的通讯数据结构、控制字和状态字格式发送数据即可实现与VLT变频的通讯。VLT为用户提供了两种控制字和状态字格式标准:即DANFOSS标准的DANFOSS-FC协议和PROFIBUS标准的PROFIDRIVE协议。其中FC协议为用户提供了多的与VLT有关的控制信息和状态信息。本项目中选用DANFOSS-FC协议。

3  PLC的选型
    西门子工控产品在工控领域应用市场中有较高的占有率。S7-200系列是西门子SIMATIC-PLC家族中的小规模PLC成员，自由通讯口方式是S7-200 PLC的一个特色的功能，它使S7-200PLC可以由用户自己定义通讯协议。利于自由通讯口方式，在本系统中PLC可以与变频器和方便连接。PLC通过自由通讯口方式与变频器通讯，控制变频器的运行，读取变频器自身的电压、电流、功率、频率和过压、过流、过负荷等全部报警信息等参数，这比通过外部端口控制变频器的运行具有较高的性，节省了PLC宝贵的I/O端口，又获的了大量变频器的信息。在本例中，作者将按照DANFOSS-FC协议来对S7-200的自由口进行编程。

4  VLT串行通讯
4.1  VLT通讯原理
    VLT变频器的串行通讯为异步半双工的方式，使用字节奇偶校验和块传送异或校验方法。每个变频器都配备有一个标准的RS-485通讯端口，使协议可以通过RS-485电气接口来进行传输。PLC为主机，变频器为从机，系统电码的传输由主机控制，主机不断发出某个的电码给从机，等待从机的响应。主机多能带31个从机，在有中继器的情况下，可以增加到126个从机，也就是从机的地址多可以设定到126。通讯时，每一个字节从一个起始位开始实行传送，然后再传递8个数据位，相应地组成一个字节，每个字节由一个奇偶校验位来验证传送的正确性，然后由一个终止位结束。这样一个字节共由11个位组成。
4.2  VLT电码结构
    每个电码由一个起始字节(STX)开始，这个起始字节为STX=02H。随后紧跟一个表示电码长度(LGE)的字节和表示变频器地址的字节(ADR)。然后是一些数据字节(随电码类型而变)。整个电码由一个数据控制字节(BCC)来结束。结构如附表。

在上述数据结构中:
(1) PKE占用两个字节，包括参数命令类型和参数数目;
(2) IND为索引，也占用两个字节，索引字节用于表明它是一个读命令还是写命令。在读命令中具有0400H的格式，在写命令中具有0500H的格式;
(3) PWE为参数值块。占用四个字节，分为高字(PWE H)和低字(PWEL)。“比如主机要改变当前的变频器参数，新的参数就应写在参数PWE中发送给变频器;”
(4)PCD为过程块，占用4个字节。它有两种状态，当主机发给从机时，PCD1为控制字，PCD2为参考值;当从机发给主机时，PCD1为状态字，PCD2为当前的输出频率;
(5)BCC为数据控制字节。由它来对接收到的命令进行检验正确与否。它的初始值为0，然后对该字节以前的所有字节进行异或。
5  PLC编程示例
5.1  变频器初始化子程序
    PLC在次扫描时执行初始化子程序，对端口及RCV指令进行初始化。为了增加程序的性，在初始化完成后，如果检测到端口空闲时则运行RCV指令使端口处于接受状态。初始化子程序如下:
Network 1  // 网络标题
检测端口空闲可编在主程序中
// 设定端口属性
LD  SM0.0
MOVB  73, SMB30
Network 2
// 接收信息状态
LD  SM0.0
MOVB  102, SMB87
Network 3
LD  SM0.0
MOVB  16#02, SMB88
MOVB  50, SMB92
MOVB  50, SMB94
R   SM87.2, 1
Network 4
LD  SM0.0
ATCH  INT1, 23
//连接口0接收完成的中断
Network 5
LD  SM0.0
ATCH  INT0, 9
//连接口0发送完成的中断
Network 6
LD  SM0.0
ENI
//中断允许
Network 7
LD  SM0.0
MOVD  &VB250, VD220
//装入地址指针
MOVB  0, VB242
//BCC码寄存器清零
MOVD  &VB300, VD224
//装入地址指针
MOVB  0, VB246
//BCC码寄存器清零

5.2  变频器参数修改子程序
    当要改变当前变频状态的信息需传送时，调用“控制子程序”。它要禁止端口的接收，然后对控制电码进行编辑和BCC检验码计算，并发送;当没有改变当前变频状态的信息需传送时，调用“空命令”子程序。因为PLC如果要读取变频器的当前工作状态，就要给变频器发送命令，而“控制子程序”代码繁琐，执行效率不高，我们可以将“空命令”程序需传送的电码预先编排好(可以用短电码)，“控制子程序”程序代码如下:
Network 1
LD  SM0.0 //停止端口0的接收
R   SM87.7, 1
RCV  VB300, 0
Network 2
LD  L0.0
MOVW  16#047C, VW211
MOVW  LW1, VW213
Network 3
LD  L0.1
MOVW  16#0434, VW211
MOVW  0, VW213
Network 4
LD  SM0.0
MOVW  LW1, VW213
Network 5  // 网络标题
// 网络注释
LD   SM0.0
MOVB   16#02, VB200
MOVB   16#0E, VB201
MOVB   LB3, VB202
MOVD   0, VD203
MOVD   0, VD207
HTA    VB200, VB250, 15
Network 6
LD      SM0.0 //计算BCC校验码
FOR    VW240, +1, +15
Network 7
LD      SM0.0
XORB   *VD220, VB242
Network 8
LD     SM0.0
INCD   VD220
Network 9
NEXT
Network 10
LD     SM0.0
HTA    VB242, VB265, 1
//BCC校验码写入发送缓冲区
Network 11
LDB=   VB251, 16#0E
//发送缓冲区准备好后进行发送
S      S0.1, 1
Network 12
LSCR   S0.1
Network 13
LD     SM4.5
XMT    VB250, 0
Network 14
SCRE

5.3  变频器通讯完成处理
    发送完成后执行发送完成中断程序，它的操作包括:允许RCV;bcc码寄存器清零;重新装入用于计算BCC校验码的地址指针;接收缓冲区中存放指令结束字符的字节清零，用来判断下一条指令格式是否正确。
    接收完成后执行接收完成中断程序，它会将接收缓冲区中的十六进制ASCII码还原成数据并保存。然后调用“接收处理”子程序。它主要是求出接收缓冲区中指令的BCC校验码并与指令中的BCC校验码进行比对，并对电码中的数据进行处理。
6  结束语
    使用此方法采用西门子ＰＬＣ通过自由口使用DANFOSS-FC协议对DANFOSS变频器进行控制，大地减少了线路连接的复杂性，避免了现场可能的各种电磁干扰对控制设备的影响。

系统简介
      为改善生产环境，某公司清洁水技改工程并建成一座日产水2.5万顿的供水系统，分别建设了抽水泵系统、加压泵系统和高位水池。根据公司用水需求特点，从抽水泵系统过来的水一部分直接供给生产用水部门，一部分则需通过加压泵输送到高位水池，而供给生产用水部门的水压与供给高位水池的水压相差较大。同时高位水池距抽水泵房较远达十多公里，高位水池的液位高低和加压泵系统的设计以及如何与抽水泵系统“联动”也是较难解决的。
      鉴于以上特点，从技术和经济实用角度综合考虑，我们设计了用PLC控制与变频器控制相结合的自动恒压控制供水系统，同时通过主水管线压力传递较经济地实现了加压泵系统与抽水泵系统“远程联动”的控制目的。
系统方案
      系统主要由三菱公司的PLC控制器、ABB公司的变频器、施耐德公司的软启动器、电机保护器、数据采集及其辅助设备组成.
抽水泵系统
      整个抽水泵系统有150KW深井泵电机四台，90KW深井泵电机两台，采用变频器循环工作方式，六台电机均可设置在变频方式下工作。采用一台150KW和一台90KW的软起动150KW和90KW的电机。当变频器工作在50HZ，管网压力仍然系统设定的下，软起动器便自动起动一台电机投入到工频运行，当压力达到高，自动停掉工频运行电机。
      系统为每台电机配备电机保护器，是因为电机功率较大，在变频器的控制下稳定运行；当用水量大到变频器全速运行也在变频器的控制下稳定运行；当用水量大到变频器全速运行也不能保管网的压和稳定时，控制器的压力下限信号与变频器的高速信号同时被 PLC检测到，PLC自动将原工作在变频状态下泵投入到工频运行，以保持压力的连续性，同时将一台备用的泵用变频器起动后投入运行，以加大管网的供水量保证压力稳定。若两台泵运转仍，则依次将变频工作状态下的泵投入到工频运行，而将另一台备用泵投入变频运行。
      当用水量减少时，表现为变频器已工作在速信号有效，这时压力上限信号如仍出现，PLC将工频运行的泵停掉，以减少供水量。当上述两个信号仍存在时，PLC再停掉一台工频运行的电机，直到后一台泵用主频器恒压供水。另外，控制系统设计六台泵为两组，每台泵的电机累计运行时间可显示，24小时轮换一次，既保证供水系统有备用泵，又保证系统的泵有相同的运行时间，确保了泵的寿命。控制系统图见图3。
◆半自动运行
      当PLC系统出现问题时，自动控制系统失灵，这时候系统工作处于半自动状态，即一台泵具有变频自动恒压控制功能，当用水量不够时，可手动投入另外一台或几台工频泵运行。
◆手动
      当压力传感器故障或变频器故障时，为确保用水，六台泵可分别以手动工频方式运行。

实施效果
      实际运行证明本控制系统构成了多台深井泵的自动控制的经济结构，在软件设计中充分考虎变频与工频在切换时的瞬间压力与电流冲击，每台泵均采用软起动是解决该问题关键。变频器工作的上下限频率及数字PID控制的上下限控制点的设定对系统的误差范围也有不可忽视的作用。
      采用变频恒压供水，了主管网压力波动，保证了供水质量，而且节能效果明显，并延长了主管网及其阀门的使用寿命。
◆采用变频恒压供水，了主管网压力波动，保证了供水质量，而且节能效果明显，并延长了主管网及其阀门的使用寿命。
◆用稳压减压阀经济地解决了不同用水压力的问题。
◆拓宽运用变频恒压控制原理，较好地解决了加压泵房与抽水泵房的远程通讯总是并达到异地连锁控制的目的。
◆在抽水泵房设置连续液位显示，并将信号传与PLC，防止泵缺水烧坏电机，设定的取水位置，确保水的质量。
      过载、欠压、过压、过流、相序不平衡、缺相、电机空转等情况下为确保电机的良好使用条件，达到延长电机的使用寿命的目的。
      系统配备水位显示仪表，可进行高低位报警，同时通过PLC可确保取水在合理水位的水质监控，同时也保护电机制正常运转工况。
      系统配备流量计，既能显示一段时间的累积流量，又能显示瞬时流量，可进行出水量的统计和每台泵的出水流量监控。系统配备流量计，既能显示一段时间的累积流量，又能显示瞬时流量，可进行出水量的统计和每台泵的出水流量监控。
不同压力供水需求的解决
      为稳定地满足公司内部分区域供水太力（0.4~0.45Mpa）主管网水压力（0.8~0.9Mpa）的要求，配备稳压减压阀来调节，可调范围为0.1~0.8Mpa。
加压泵系统
      由于抽水泵房距离高位水池较远，直接供水到高位水池抽水泵的扬程不足，为此在距离高位水池落差为36米处设计有一加压泵房，配备立式离心泵两台（一用一备）电机功率为75KW，扬程36米。该加压泵的控制系统需考虑以下条件：
（1）若高位水池水位低和主管有水，则打开进水电动蝶阀和起动加压泵向高位水池供水；
（2）若高位水池水位满且主管有水，则给出报警信号并关闭加压泵和进水电动蝶阀；
（3）若主管无水表明用水量增大或抽水泵房停止供水，开启出水电动蝶阀由高位水池向主管不。
      像抽水泵一样，我们为加压泵配备了软起动器和电机保护器，确保加压泵长期地运转，同时配备了高位水池的水位传感器和数显仪和缺水传感器。
       为保证整个主水管网的恒压供不，当高位水池满且主水管有水时，加压泵停止，此时主管压力将“憋压”，终导致主管压力上升，并将此压力传递到抽水泵房，抽水泵的控制系统检测到此压力进行恒压变频控制，进而达到整个主管网的恒压供水，这是整个控制系统设计的关键。
系统实现功能
◆自动平稳切换，恒压控制主水管网压力传感器的压力信号4~20mA送给数字PID控制器，控制器根据压力设定值与实际检测值进行PID运算，并给出信号直接控制变频器的转速以使管网的压力稳定。