江西西门子S7-1200PLC模块代理（欢迎您）

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西门子S7-300 PLC在中厚板精整控制系统中的变频器的设置

①变频器与主站S7-300的通信是通过在SIMOVERT MASTERDRIVERS上安装CBP通信板来实现的。机柜型变频器有6个槽可用来安装可选板，CBP通信板可以安装在任何一个槽位。通信板安装完毕后就可以启动进行配置，首先要确定站地址，这是通过变频器参数设置完成的，其过程如图7-8所示。CBP通信板有3个指示灯显示通信状态，分别是：红色为运行灯；黄色为与变频器进行数据交换灯；绿色为PROFIBUS-DP进行数据传输灯。只有当这3个指示灯同时闪烁时，系统通信才正常。

图7-8  CBP板的基本配置流程

    ②PROFIBUS-DP的数据通过报文的形式交换，每个报文传输的数据可分为两组，需要用STEP 7进行硬件配置时设定。这两组数据分别是参数PKW和过程数据PZD。PKW数据段是读写变频器参数值及读参数的全部特性；PZD数据段传输的是变频器的控制信息，也就是变频器的控制参数，由主站的S7-300 PLC向变频器发出控制字和设定点，变频器则返回状态字和实际值。PKW和PZD的数据长度可根据需要设定，同时可设定数据传输的速率。本系统中，PKW和PZD分别设定为4个字和2个字，通信数据传输速率为1.5Mb/s。

    ③变频器通信控制参数的设置。变频器参数设置的基本过程如下：变频器送电后，首先将参数恢复为工厂设置，然后进行CBP板的配置，选择P060-5进行系统设置，后进行控制字和状态字的连接设置，将矢量控制开关量和矢量控制连接量与PLC中定义的参数值和控制字连接。本系统的主要连接参数如表7-4所示。

④由于翻板机、辊道等设备需要比较准确的定位，并且生产节奏较快，因此每台传动变频器都有外置的制动单元和制动电阻制动单元通过中间回路连接到变频器上，当中间回路电压达到预定值时，制动单元自动接通，阻止中间电压继续升高。与制动有关的参数中，P462为从静止加速到参考频率的时间，P463为加速时间的单位，P464为从参考频率减速到静止的时间，P465为减速时间的单位。根据工艺要求的不同，每台变频器设置不同的加减速时间。

PROFIBUS-DP系统是一个两端有源终端器的线性总线结构，亦称为RS-485总线段，在一个总线段上多可连接32个站。9针D型连接器用于总线站与总线的相互连接。D型连接器的插座与总线站相连接，而D型连接器的插头与总线电缆相连接。与总线连接的每一个站，无论是主站还是从站，都表现为一个RS-485电流负载。有源总线终端接有终端电阻，在数据传输时防止反射，并且当总线上无站活动时，它确保在数据线上有一个确定的空闲状态电位。本系统中，在一个总线段上共有20个站，2#站和1#站作为总线的2个终端接有终端电阻，终端电阻可以由位于总线插头的开关来实现连接和断开之间的转换。

    PROFIBUS-DP协议是为自动化制造工厂中分散I/O和现场设备所需的高速数据通信设计的。典型的DP配置是单主站结构，DP主站与DP从站间的通信基于主从原理。也就是

说，只有当主站请求时，总线上的DP从站才可能活动。DP从站被DP主站按轮询表依次访问。DP主站与DP从站间的用户数据连续地交换，而并不考虑用户数据的内容。中厚板1#冷床及精整区域就是采用这种典型结构。

  现场总线网络系统是近年来应用较为广泛的*控制技术，其主要原因之一是现场总线系统实现了数字和模拟I/O模块、智能信号装置、过程调节装置、可编程序控制器(PLC)和PC之间的数据传输，把I/O通道分散到实际需要的现场设备附近，使安装和布线的费用开销减少到小，从而使成本费用大大降低。另外，标准化的现场总线具有“开放”的通信接口，允许用户选用不同制造商生产的分散I/O装置和现场设备，同时也可以方便地实现二级及三级网络的连接。某钢铁厂中厚板三期工程精整区域由于设备数量较多，同时又分散在较大的范围内，因此特别适合采用现场总线方式实现生产过程的自动化控制。

    中厚板精整区域的主要设备有冷床输入辊道、输入提升链、滚盘、输出提升链及输出辊道、润滑站及冷床冷却风机，另外还有火焰切割系统、运输辊道、翻板机、电磁起重机等。中厚板厂的原有自动化设备绝大多数采用SIEMENS公司的产品，为了便于维护和网络连接，精整区域的自动化控制设备也以SIEMENS的产品为主，PLC选用S7-300，型号为CPU315-2DP。传动系统全部为SIMOVERT MASTERDRIVERS矢量控制型变频器。其中，1#冷床及精整区域PROFIBUS-DP系统中，2#站S7-300为主站，本站的模块均为冷床系统I/O点。3#站、17#站为远程ET-200，其中3#站ET-200是精整系统的远程I/O，17#站ET-200则作为冷床操作台远程I/O，4～8#站是I/O系统传动变频器，9～16#站是1#冷床系统传动变频器，18～21#站则是2#冷床系统传动变频器。

根据料车运行速度要求，电动机在高速、中速、低速段的速度曲线采用变频器设定的固定频率，按速度切换主令控制器发出的信号由PLC控制转速的切换。S7-300 PLC接线原理如图7-4所示。根据料车运行速度，可画出变频器频率曲线，如图7-5所示。图7-5中OA为重料车启动加速段，加速时间为3s; AB为料车高速运行段，f1=50Hz为高速运行时所对应的变频器频率，电动机转速为740r/min，钢绳速度1.5m/s; BC为料车的*次减速段，由主令控制器发出*次减速信号给PLC，由PLC控制变频器MM440，使频率从50Hz下降到20Hz，电动机转速从740r/min下降到296r/min，钢绳速度从1.5m/s下降到0.6m/s，减速时间为1.8s; CD为料车中速运行段，频率为f2=20Hz; DE为料车第二次减速段，由主令控制器发出第二次减速信号给PLC。由PLC控制MM440，使频率从20Hz下降到6Hz，电动机转速从296r/min下降到88.8r/min，钢绳速度从0.6m/s下降到0.18m/s; EF为料车低速运行段，频率为6Hz; FG为料车制动停车段，当料车运行至高炉项时，限位开关发出停车命令，由PLC控制MM440完成停车。左右料车运行速度曲线*。

(1)变频器的容量

高炉卷扬系统具有恒转矩特性，重载启动时，变频器的容量应按运行过程中可能出现的大工作电流来选择，即：

式中，瓜为变频器的额定电流；/Mmax为电动机的大工作电流。

变频器的过载能力通常为变频器额定电流的1.5倍，这只对电动机的启动或制动过程才有意义，不能作为变频器选型时的大电流。因此，所选择的变频器容量应比变频器说明书中的“配用电动机容量”大一挡至二挡；且应具有无反馈矢量控制功能，使电动机在整个调速范围内，具有真正的恒转矩，满足负载特性要求。

本系统选用西门子MM440，额定功率55kW，额定电流110A的变频器。该变频器采用高性能的矢量控制技术，具有*的过载能力，能提供持续3s的200%过载能力，同时提供低速高转矩输出和良好的动态特性。

(2)制动单元

从上料卷扬运行速度曲线可以看出，料车在减速或定位停车时，应选择相应的制动单元及制动电阻，使变频器直流回路的泵升电压UD保持在允许范围内。

(3)控制与保护

料车卷扬系统是钢铁生产中的重要环节，拖动控制系统应保证安全可靠。同时，高炉炼铁生产现场环境较为恶劣，所以，系统还应具有必要的故障检测和诊断功能。

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