6ES7223-1BH22-0XA8实体经营
PLC 离心机 变频调速
1.前言
1250离心机是立式刮刀卸料自动过滤离心机，主要用于固相为颗粒状的悬浮物料的固液相分离，也可用于纤维状物料的固液相分离。在矿物、环保、医药、化工等行业中广泛应用。目前多数离心机仍由继电器控制，采用有级调速，离心机工作转速调节单一、设备故障率较高，生产效率低下。为克服这些问题，我们对制药厂1250离心机电控系统进行技术改造，采用PLC控制和变频器调速，该系统自动化程度高、稳定性好，运行可靠，现已成功应用于多家制药厂。
2.系统原理
离心机工作原理是将待分离的物料经进料管送入高速旋转的离心机转鼓内，在离心机力场的作用下，物料通过滤布(滤网)实现过滤，液相经出液管排出，固相则截留在转鼓内，待转鼓内滤饼达到机器规定的装料量，停止装料，对滤饼进行洗涤，同时将洗涤液滤出，达到分离要求后，离心机低速运转，刮刀装置动作，将滤饼刮下，完成一次工作循环。图1为1250离心机结构图。
离心机离心工艺过程：1）进料：当变频器速度达到20Hz时，首先打开进料阀、料层检测阀，当检测到料层满时，关闭进料阀并延时10S，料层满信号消失再次打开进料阀连续执行上述动作2次。2）离心：当第三次料满信号产生时，关闭进料阀变频器升速至50Hz进行高速分离，离心时间可由触摸屏设置，时间到后变频器降速至40Hz。3）清洗甩干：打开清洗阀进行清洗，清洗时间、暂停时间和清洗次数根据所分离药物品种由触摸屏设置。清洗工艺完成后进入甩干过程，变频器升至50Hz，甩干时间由触摸屏设置。时间到后进入卸料状态。4）卸料：由于甩干后料层过厚，刮刀采用分段定时旋转卸料，即刮刀旋转（时间可设置）→ 停2秒 → 刮刀下降（下降高度可设置），重复上述动作，直至后一次刮刀下降至下限感器动作，然后上升到顶部至上限位停止动作。
3 系统设计
3．1硬件设计
系统采用三菱公司FX2N-40MR型可编程序控制器（PLC）控制，当程序设定好后可进行无人看护的自动化操作或选择手动控制，并对加料、初过滤、洗涤、精过滤、卸料等进行全过程监护。离心机调速采用PLC+D/A模块、变频器进行调速，通过电压（0-10V）来控制变频器的频率，变频器采用德国伦茨公司EVF系列变频器，功率22KW。触摸屏采用EASYVIEW 5.7英寸4灰度触摸屏。
PLC共有20个输入点，15个输出点。图2为PLC外部硬件配置图。控制系统主回路及变频器外部接线如图3所示。
其中为消抖防信号干扰，输入点X11、X12、X13、X14、X15、X16、X17、X20分别经4个隔离栅接入PLC输入
3．2软件设计
编程采用编程软件MELSECMEDOC软件包，它基于个人计算机，适用于三菱公司PLC的用户程序编制和监控，通过SC-09RS232/RS422接口与PLC编程口相连，可用梯形图或指令编程。本系统PLC梯形图程序根据控制要求采用STL和SET步进指令编制。主要有初始化设定，进料、分离、清洗、甩干控制程序、自动控制程序等。程序设计中采取的安全保护有:转速检测，过振动保护，开盖保护，电机过载过热保护，刮刀旋转，升降机械电气双重控制，刮刀与转鼓的联动锁定。程序流程图4所示。
4.结束语
该系统经过多家药厂现场运行，结果令人满意各项指标满足现场技术要求。系统启动平稳，分离因数可调，操作简洁方便，自改造投入运行以来，运行稳定调速方便，免维护，为现场操作人员创造了一个高效率的工作环境，实现了1250离心机较为先进的控制技术
一 引言
在现代工业控制系统中，PLC和变频器的综合应用为普遍。比较传统的应用一般是使用PLC的输出接点驱动中间继电器控制变频器的启动、停止或是多段速；更为jingque一点的一般采用PLC加D/A 扩展模块连续控制变频器的运行或是多台变频器之间的同步运行。但是对于大规模自动化生产线，一方面变频器的数目较多，另一方面电机分布的距离不一致。采用D/A扩展模块做同步运动控制容易受到模拟量信号的波动和因距离不一致而造成的模拟量信号衰减不一致的影响，使整个系统的工作稳定性和可靠性降低。而使用RS-485通讯控制，仅通过一条通讯电缆连接，就可以完成变频器的启动、停止、频率设定；并且很容易实现多电机之间的同步运行。该系统成本低、信号传输距离远、抗干扰性强。
二 系统硬件组成和连接
系统硬件组成如图 1 所示，主要由下列组件构成；
图 1 ：系统硬件组成
1、FX2N-32MT-001 为系统的核心组成。
2、FX2N-485-BD 为 FX2N 系统 PLC 的通讯适配器，主要用于 PLC 和变频器之间的数据的发送和接收。
3、SC09 电缆用于 PLC 和计算机之间的数据传送。
4、通讯电缆采用五芯电缆自行制作。
下文介绍通讯电缆的制作方法和连接方式：
变频器端的 PU 接口用于 RS485 通讯时的接口端子排定义如下图 2 所示：（从变频器下面看）
图 2 ：变频器接口端子排定义 图 3 ： PLC 和变频器的通讯连接示意图
用户自行按图 3 所示定义五芯电缆线的一端接 FX2N-485BD ，而另一端 ( 如图 2) 用专用接口压接五芯电缆接变频器的 PU 口。（将 FR-DU04 面板取下即可）
三 PLC 和变频器之间的 485 通讯协议和数据定义
PLC 和变频器之间进行通讯，通讯规格必须在变频器的初始化中设定，如果没有进行设定或有一个错误的设定，数据将不能进行通讯。且每次参数设定后，需复位变频器。确保参数的设定生效。设定好参数后将按如下协议进行数据通讯。（如图 4 ）
图 4 ： RS485 通讯协议图
1 从 PLC 到变频器的通讯请求数据
2 数据写入时从变频器到 PLC 的应答数据
3 读出数据时从变频器到 PLC 的应答数据
4 读出数据时从 PLC 到变频器发送数据
通讯数据定义如下：
1 控制代码
2 通讯数据类型
所有指令代码和数据均以 ASCII 码（十六进制）发送和接收。例如：（频率和参数）依照相应的指令代码确定数据的定义和设定范围。
四 软件设计
要实现 PLC 对变频器的通讯控制，必须对 PLC 进行编程；通过程序实现 PLC 对变频器的各种运行控制和数据的采集。 PLC 程序首先应完成 FX2N-485BD 通讯适配器的初始化、控制命令字的组合、代码转换和变频器应答数据的处理工作。 PLC 通讯运行程序设计流程如下图 5 ：
图 5 ： PLC 通讯流程图
PLC 通过 RS-485 通讯控制变频器运行程序实例：（以指令表形式说明）。
0 LD M8002
1 MOV H0C96 D8120
6 LD X001
7 RS D10 D26 D30 D49
16 LD M8000
17 OUT M8161
19 LD X001
20 MOV H5 D10
25 MOV H30 D11
30 MOV H31 D12
35 MOV H46 D13
40 MOV H41 D14
45 MOV H31 D15
50 MPS
51 ANI X003
52 MOV H30 D16
57 MPP
58 ANI X003
59 MOV H34 D17
64 LDP X002
66 CCD D11 D28 K7
73 ASCI D28 D18 K2
80 MOV K10 D26
85 MOV K0 D49
90 SET M8122
92 END
以上程序运行时 PLC 通过 RS-485 通讯程序正转启动变变频器运行，停止则由 X3 端子控制。控制指令如下表
五 结论
本文通过实例讨论了三菱 PLC 同其变频器的 RS-485 通讯功能的编程和应用，有助于读者进一步的研究和应用，应用该程序很容易连接上三菱的 F900 系列的触摸展一起使用。将更一步扩充应用的灵活性。
对象：
① 三菱PLC：FX2N + FX2N-485-BD
② 三菱变频器：A500系列、E500系列、F500系列、F700系列、S500系列
两者之间通过网线连接（网线的RJ45插头和变频器的PU插座接），使用两对导线连接，即将变频器的SDA与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的RDA接，变频器的SDB与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的RDB接，变频器的RDA与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的SDA接，变频器的RDB与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的SDB接，变频器的SG与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的SG接。
A500、F500、F700系列变频器PU端口：
E500、S500系列变频器PU端口：
一．三菱变频器的设置
PLC和变频器之间进行通讯，通讯规格必须在变频器的初始化中设定，如果没有进行初始设定或有一个错误的设定，数据将不能进行传输。
注：每次参数初始化设定完以后，需要复位变频器。如果改变与通讯相关的参数后，变频器没有复位，通讯将不能进行。
参数号 名称 设定值 说明
Pr.117 站号 0 设定变频器站号为0
Pr.118 通讯速率 96 设定波特率为9600bps
Pr.119 停止位长/数据位长 11 设定停止位2位，数据位7位
Pr.120 奇偶校验有/无 2 设定为偶校验
Pr.121 通讯再试次数 9999 即使发生通讯错误，变频器也不停止
Pr.122 通讯校验时间间隔 9999 通讯校验终止
Pr.123 等待时间设定 9999 用通讯数据设定
Pr.124 CR，LF有/无选择 0 选择无CR，LF
对于122号参数一定要设成9999，否则当通讯结束以后且通讯校验互锁时间到时变频器会产生报警并且停止（E.PUE）。
对于79号参数要设成1，即PU操作模式。
注：以上的参数设置适用于A500、E500、F500、F700系列变频器。
当在F500、F700系列变频器上要设定上述通讯参数，首先要将Pr.160设成0。
对于S500系列变频器(带R)的相关参数设置如下：
参数号 名称 设定值 说明
n1 站号 0 设定变频器站号为0
n2 通讯速率 96 设定波特率为9600bps
n3 停止位长/数据位长 11 设定停止位2位，数据位7位
n4 奇偶校验有/无 2 设定为偶校验
n5 通讯再试次数 - - - 即使发生通讯错误，变频器也不停止
n6 通讯校验时间间隔 - - - 通讯校验终止
n7 等待时间设定 - - - 用通讯数据设定
n8 运行指令权 0 指令权在计算机
n9 速度指令权 0 指令权在计算机
n10 联网启动模式选择 1 用计算机联网运行模式启动
n11 CR，LF有/无选择 0 选择无CR，LF
对于79号参数设成0即可。
注：当在S500系列变频器上要设定上述通讯参数，首先要将Pr.30设成1。
二．三菱PLC的设置
三菱FX系列PLC在进行计算机链接（专用协议）和无协议通讯（RS指令）时均需对通讯格式（D8120）进行设定。其中包含有波特率、数据长度、奇偶校验、停止位和协议格式等。在修改了D8120的设置后，确保关掉PLC的电源，然后再打开。
在这里对D8120设置如下：
RS485
b15 b0
0000 1100 1000 1110
0 C 8 E
即数据长度为7位，偶校验，2位停止位，波特率为9600bps，无标题符和终结符，没有添加和校验码，采用无协议通讯（RS485）。
有关利用三菱变频器协议与变频器进行通讯的PLC程序如下：
关于上述程序的说明：
① 当M10接通一次以后变频器进入正转状态。
② 当M11接通一次以后变频器进入停止状态。
③ 当M12接通一次以后变频器进入反转状态。
④ 当M13接通一次以后读取变频器的运行频率（D700）。
⑤ 当M14接通一次以后写入变频器的运行频率（D400）。
