一． 概述 

      在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，相同功能有不同實(shí)現(xiàn)方式，針對(duì)不同的設(shè)備對(duì)精度和響應(yīng)速度的要求，選用合適的定位控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的性?xún)r(jià)比。本文介紹的一種應(yīng)用西門(mén)子S7-300 PLC的高速計(jì)數(shù)模塊ET200S和70系列變頻器通過(guò)PROFIBUS總線(xiàn)通訊的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的定位控制的實(shí)際應(yīng)用。

二． 控制思路

      橫移車(chē)是鋼管生產(chǎn)線(xiàn)中不可缺少的輔機(jī)設(shè)備，它主要完成將前一工序生產(chǎn)的鋼管搬運(yùn)到下一工序，或有序地暫放在臺(tái)架的每個(gè)工位上。隨著對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化程度要求的日益提高，減輕操作人員的工作量和操作失誤。要求對(duì)橫移車(chē)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)準(zhǔn)確定位控制。

      其控制核心就是利用裝在橫移車(chē)車(chē)輪上的編碼器采集的位置信號(hào)，通過(guò)PLC的高速計(jì)數(shù)模塊讀取，CPU經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理與設(shè)定位置作比較，控制變頻器的多段速度，從而實(shí)現(xiàn)橫移車(chē)的準(zhǔn)確 定位控制。因?yàn)榭紤]到控制成本和操作方便，采用PROFIBUS總線(xiàn)控制方式，減少了布線(xiàn)，控制方便，靈活。

三．系統(tǒng)的構(gòu)成和特點(diǎn)

      1．PLC作為控制的核心，主要用來(lái)接收編碼器的反饋信號(hào)，與設(shè)定的位置信號(hào)作比較，通過(guò)通訊功能來(lái)控制變頻器的輸出頻率減小，提前減速，到位前低速運(yùn)轉(zhuǎn)，到位時(shí)準(zhǔn)確停止。為了實(shí)現(xiàn)精確定位還設(shè)有零位置傳感器，到零位時(shí)將計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值清零，消除累積誤差，保證定位的準(zhǔn)確，使橫移車(chē)能平穩(wěn)地放下和舉起鋼管。

      由于放置主站CPU和變頻器的控制柜與橫移車(chē)比較遠(yuǎn)，在橫移車(chē)上放置了遠(yuǎn)程I/O模塊和高速計(jì)數(shù)器模塊ET200S，通過(guò)PROFIBUS總線(xiàn)相連，將現(xiàn)場(chǎng)的傳感器，編碼器信號(hào)直接連接在遠(yuǎn)程I/O和計(jì)數(shù)模塊上，減少了現(xiàn)場(chǎng)的走線(xiàn)和故障的發(fā)生，維護(hù)方便。通訊速率可過(guò)1.5M，整個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖如1。

      由于使用通訊功能，可以省去用于控制變頻器的幾個(gè)輸出點(diǎn)，PLC的輸出點(diǎn)也減少了。

      2．高速計(jì)數(shù)器模塊ET200S的應(yīng)用

      控制系統(tǒng)中所選的編碼器分辨率為2048P/R，輪徑φ250，齒輪比3，可計(jì)算出脈沖精度：250×3.14/2048×3=0.127mm/脈。能完全滿(mǎn)足橫移車(chē)的準(zhǔn)確定位精度。

       精確定位過(guò)程如下：

      首先設(shè)定好橫移車(chē)運(yùn)行的一個(gè)方向?yàn)檎较颍用}沖），當(dāng)橫移車(chē)向設(shè)定的位置運(yùn)行時(shí)（工作運(yùn)行速度），高速計(jì)數(shù)器自動(dòng)進(jìn)行加/減速計(jì)數(shù)，在距離設(shè)定位置300—400mm時(shí)，控制變頻器的輸出頻率，以低速運(yùn)行，在到達(dá)設(shè)定的位置時(shí)，停止變頻器的輸出，同時(shí)實(shí)施機(jī)械抱閘，完成了準(zhǔn)確定位。

      讀取高數(shù)計(jì)數(shù)模塊的程序段如下：

       L   PID 272    //模塊開(kāi)始地址，將計(jì)數(shù)器模塊狀態(tài)值存放到MD20~MD27

       T   MD  20    //當(dāng)前計(jì)數(shù)值

       L   PID   276

       T    MD   24

       L    123       //裝載比較值

       T     MD  30

       SET

       =   M 34.0           //打開(kāi)軟件門(mén)

       A   M 10.0   //使能傳送比較值功能

       =   M35.2

       L    MD  30

       T    PQD  272

       L    MD  34

       T    PQD  276

       3．PLC和變頻器通訊

       在CPU進(jìn)行硬件配置時(shí)，對(duì)掛在總線(xiàn)PROFIBUS 站點(diǎn)都分配了物理地址，PLC與變頻器進(jìn)行通訊也有相應(yīng)的物理地址，CPU內(nèi)部有專(zhuān)用通訊功能塊SFC14，SFC15，使用內(nèi)部的寄存器DB塊存放數(shù)據(jù)，當(dāng)PLC對(duì)變頻器進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫(xiě)入和讀出時(shí)，就需知道PLC和變頻器定義的相關(guān)功能的地址，然后依據(jù)這些地址進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫(xiě)入和讀出，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的控制。

      此控制系統(tǒng)變頻器需設(shè)定的參數(shù)介紹如下：

P60=1，P53=6，P554=3100，P571=3101

P572=3102，P443=3002，P566=3107

P734.1=32,，P734.2=148

      其它的參數(shù)可以按出廠默認(rèn)值即可

      一．結(jié)束語(yǔ)

      通過(guò)這次的電氣改進(jìn)，現(xiàn)場(chǎng)布線(xiàn)減少，自動(dòng)化程度提高了，人為參與減少了，加強(qiáng)了安全生產(chǎn)。生產(chǎn)效率有了很大的提高，通訊控制替代了硬接線(xiàn)的端子控制，不僅降低了成本，面且操作更方便，性?xún)r(jià)比更優(yōu)異。也證明了西門(mén)子PLC和變頻器的通訊功能非常強(qiáng)大和好用。