基于S7－200與MM440變頻器聯(lián)機(jī)的多段速控制

王宗剛，程航，張志成

(1.河西學(xué)院物理與機(jī)電工程學(xué)院，甘肅 張掖 734000;2.蘭州工業(yè)學(xué)院電氣工程系，甘肅 蘭州 730050)

1 引言

由于現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)上的需要，對自動化控制技術(shù)的要求也越來越高，很多生產(chǎn)設(shè)備在不同的階段需要電機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向下運(yùn)行?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中利用了PLC實(shí)現(xiàn)邏輯控制，變頻器通過變頻進(jìn)而控制電動機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。本文采用 S7－200PLC與MM440變頻器的聯(lián)機(jī)實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的多段速控制。由于西門子變頻器內(nèi)部具有若干自由功能塊、固定頻率設(shè)定功能及BICO功能，具有強(qiáng)大的可編輯性，所以應(yīng)用西門子MM440變頻器的BICO功能把輸入和輸出功能聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)多段速控制。從而使整個(gè)控制系統(tǒng)接線簡單、設(shè)備簡化和投資減少。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用PLC控制來實(shí)現(xiàn)一對觸點(diǎn)與多個(gè)控制端之間的轉(zhuǎn)換，本文選用S7－226型PLC。變頻器采用MM440型。

圖1 變頻器多段速控制原理圖

如圖1所示，下面以三段速加以說明。程序執(zhí)行時(shí)，按下起動按鈕SB1后，輸入繼電器I0.1得電，輸出繼電器Q0.3和Q0.4置位，同時(shí)定時(shí)器T37得電計(jì)時(shí)。Q0.6輸出，變頻器MM440的數(shù)字輸入端口DIN6為“ON”，Q0.5輸出，數(shù)字輸入端口DIN5為“OFF”狀態(tài)，得到頻率指令，電動機(jī)以P1001參數(shù)設(shè)置的固定頻率1(15Hz)正向運(yùn)轉(zhuǎn);T37正轉(zhuǎn)定時(shí)到18s，位常開觸點(diǎn)閉合，使輸出繼電器Q0.6復(fù)位，同時(shí)定時(shí)器T38得電計(jì)時(shí)。Q0.5輸出，數(shù)字輸入端口DIN5為“ON”狀態(tài)，變頻器MM440的數(shù)字輸入端口DIN5仍為“ON”，得到運(yùn)轉(zhuǎn)信號，同時(shí)得到頻率指令，電動機(jī)以P1002參數(shù)設(shè)置的固定頻率2(－30Hz)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，T38反轉(zhuǎn)定時(shí)20s，T38位常開觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Q0.6再次置位輸出，變頻器MM440的數(shù)字輸入端口DIN5和DIN6均為“ON”狀態(tài)，電動機(jī)以P1003參數(shù)設(shè)置的固定頻率3(50Hz)正向運(yùn)轉(zhuǎn);按下停止按鈕SB3時(shí)，PLC輸入繼電器I0.3得電，其常開觸點(diǎn)閉合使輸出繼電器Q0.1、Q0.2復(fù)位，此時(shí)變頻器 MM440的數(shù)字輸入端口DIN1、DIN2均為“OFF”狀態(tài)，電動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。其他常用的七段速和其他的多段速，在此就不在贅述。

3 MM440變頻器頻率設(shè)定及選定

3.1 MM440變頻器頻率設(shè)定

在西門子變頻器中，用P1001～P1015定義頻率設(shè)定值。每一個(gè)都有3種選擇固定頻率的操作方法:直接選擇、直接選擇+ON命令、二進(jìn)制編碼選擇+ON命令。采用直接選擇方式或直接選擇+ON實(shí)現(xiàn)七段速控制，存在以下問題:輸入端不夠用。西門子變頻器有8個(gè)數(shù)字輸入端，首先需要用7個(gè)數(shù)字輸入端來激活7個(gè)頻率，另還需2個(gè)數(shù)字輸入端分別作為起動、停止用;操作麻煩，頻率設(shè)置有局限。若用3個(gè)數(shù)字輸入端來選擇多個(gè)頻率，是利用這3個(gè)數(shù)字輸入端的不同組合，來激活多個(gè)固定頻率，它們的總和作為最終的選擇頻率。這時(shí)，不僅需要同時(shí)按下多個(gè)按鈕，而且要求選擇的頻率是可以疊加出來的，頻率的設(shè)置有局限性。因此，用西門子變頻器實(shí)現(xiàn)多段速控制，最好的方法是采用二進(jìn)制編碼選擇+ON命令。

西門子MM440變頻器有6個(gè)數(shù)字輸入端口DIN1-DIN6，即端口 5、6、7、8、16、17，用 P0701-P0706的值來實(shí)現(xiàn)多段速頻率控制。在多頻段控制中，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速方向是有P1001-P1015參數(shù)所設(shè)置的頻率正負(fù)決定的。MM440變頻器有6個(gè)數(shù)字輸入端口DIN1-DIN6作為電動機(jī)運(yùn)行、停止、多頻段控制由用戶任意定義。一旦確定了某一數(shù)字輸入端口的控制功能，其內(nèi)部的設(shè)置值必須與端口的控制功能相對應(yīng)。假設(shè)用DIN3－DIN6四個(gè)端口來選擇16段頻率其組合形式如表1所示。

每一個(gè)二進(jìn)制編碼與參數(shù)P1001～P1015一一對應(yīng)，通過激活不同的二進(jìn)制編碼來選定不同的固定頻率。每個(gè)頻率由P1001－P1015參數(shù)設(shè)置，理論上可以實(shí)現(xiàn)16段頻率，但實(shí)際上最多可實(shí)現(xiàn)15段頻率控制。因?yàn)樽詈笠环N組合表示四個(gè)端口都是斷開的。

3.2 MM440變頻器參數(shù)設(shè)置

首先恢復(fù)變頻器的工廠默認(rèn)值。設(shè)定P0010=30和P0701=1，按下 P鍵，開始復(fù)位，復(fù)位時(shí)間大概3min，這樣保證了變頻器的參數(shù)恢復(fù)到工廠默認(rèn)值了。其次設(shè)置電動機(jī)參數(shù)。電動機(jī)參數(shù)設(shè)置完成后，設(shè)置P0010=0，變頻器當(dāng)前處于準(zhǔn)備狀態(tài)，可正常運(yùn)行。最后設(shè)置多段固定頻率控制參數(shù)，如表2所示。

表1 運(yùn)行固定頻率對應(yīng)表

表2 固定頻率控制參數(shù)表

4 變頻器多段速控制的BICO設(shè)計(jì)

西門子MM440變頻器的BICO功能是一種很靈活的把輸入和輸出功能聯(lián)系在一起的設(shè)置方法。即二進(jìn)制、量值互聯(lián)連接技術(shù)。也是西門子變頻器特有的功能。BI就是二進(jìn)制互聯(lián)輸入，即參數(shù)可以選擇和定義輸入的二進(jìn)制信號。BO就是二進(jìn)制互聯(lián)輸出，即參數(shù)可以選擇輸出的二進(jìn)制功能，或作為用戶定義的二進(jìn)制。BI參數(shù)可以與BO參數(shù)相連接，只要將BO參數(shù)值添寫到BI參數(shù)中即可。CI就是內(nèi)部互聯(lián)輸入，即參數(shù)可以選擇和定義輸入量的信號源。CO就是內(nèi)部互聯(lián)輸出，即參數(shù)可以選擇輸出量的功能，或作為用戶定義的信號輸出。在變頻器內(nèi)部，利用BICO功能互聯(lián)連接輸入和輸出量及閉環(huán)控制的參量，可以使變頻器滿足不同的應(yīng)用要求。其電路具有以下特點(diǎn):任何擋位均能實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。能夠?qū)崿F(xiàn)高低速靈活轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)高速停車。在變頻器參數(shù)設(shè)置中，可以根據(jù)變頻器邏輯電路中的各個(gè)自由功能塊及二進(jìn)制互聯(lián)BICO的值進(jìn)行設(shè)置。

5 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)將S7－200PLC和MM440變頻器聯(lián)機(jī)以實(shí)現(xiàn)多段速控制，這種控制方法簡化了電路接線，并且實(shí)現(xiàn)了低成本控制，固定頻率的設(shè)定值可根據(jù)實(shí)際需要靈活設(shè)置，控制效果好，同時(shí)優(yōu)化了系統(tǒng)，并提高了系統(tǒng)的可靠性，具有廣泛的推廣意義。

［1］葉曉燕，等.變頻器多段速控制的實(shí)現(xiàn)［J］.機(jī)床電器，2011.5.

［2］張燕賓.變頻器應(yīng)用教程［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

［3］動態(tài)分離器MM440變頻器說明書［Z］.PDF2012.03.

［4］李方圓.變頻器控制技術(shù)［M］.電子工業(yè)出版社，2010.

［5］西門子(中國)有限公司.深入淺出西門子S7－200［Z］.北京航空航天大學(xué)出版社，2007.