崇左西门子一级代理商

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  1.引言
　　伺服电机在自动控制系统中用作执行元件，它将接收到的控制信号转换为轴的角位移或角速度输出。通常的控制方式有三种：
①通讯方式，利用RS232或RS485方式与上位机进行通讯，实现控制；
②模拟量控制方式，利用模拟量的大小和极性来控制电机的转速和方向；
③差分信号控制方式，利用差分信号的频率来控制电机速度。
简单、方便的实现对伺服电机转速的控制是工业控制领域内的一个期望目标，本文主要研究如何利用plc输出的模拟量实现对伺服电机的速度较为的控制。
2.控制系统电路
　　控制装置选用西门子S7-200系列PLC CPU224XPCN，这种型号的PLC除了带有输入输出点外。还有1个模拟量输入点和1个模拟量输出点，这一型号PLC所具有的模拟量模块，能够满足控制伺服电机的需要。触摸屏选用西门子触摸屏，型号为TP177B。
　　具体控制方案如图l所示，触摸屏是人机对话接口，初的指令信息要从这里输入。输入的信息通过通讯端口传送到PLC。经运算后，PLC输出模拟量，并连接到伺服控制器的模拟量输入端口。伺服控制器对接收到的模拟量进行内部运算，而后驱动伺服电机达到相应的转速。伺服电机通过测速元件将转速信息反馈到伺服控制器，形成闭环系统，实现转速稳定的效果。

图1   控制方案

 
方案中的伺服电机，设计工作转速范围为500～6000RPM，精度要求为±3RPM。
3.控制过程
　　在触摸屏中设置一个对话框，可输入4位数值，然后将此对话框中的数据属性设置成对应PLC中的整形变量数据(如VW310)。目的是当在对话框中输人数值后，电机就能够达到与该数值相同的速度。
　　PLC输出的模拟量是0～10V，对应的整形数据是0～32000；而伺服电机的输入模拟量是0～l0V。对应的转速是0-6500 RPM。由于这些数值都是理论上的，并且终希望得到的还是输入值对应上转速即可。因此，模拟量作为中间环节仅做参考。需要重点考虑的还是输入值、整形数据和实际转速。经过直接实测，测试数据如表1所示。

表1　直接实测数值表

由表1可看出，输入值和实际转速相差甚远，而唯一的办法是通过运算将输入值转换成能对应上实际转速的整形数值。但是还要首先找到高转速和低转速对应的数值。通过实验发现，对应关系如表2所示

表2   实测对应数值表

PLC的模拟量输出和伺服电机转速输出都是线性的，可以根据表2的数据列出直线方程组，计算出输入值和整形数值之间的关系。
2711＝500×a+b
30854＝600×a+b
解得：a=5117；b=152
　　设实际转速为x，整形数值为y；那么关系方程为：
y=5117×x+152
通过PLC。实现则需妻用到数字运算指令，具体如图2所示
图2数字运算指令实现对应关系
运算后，将数据直接传送到模拟量输出口就完成了转换工作(由于输出口不接受双字数据；所以仅传字数据，VB2232即可)。如图3所示
图3模拟量输出口传送指令
这样．就基本上完成了从对话框输入速度值，经过PLC运算后输出模拟量。伺服控制器接收到模拟量驱动伺服电机，伺服电机的转速等于输入速度值的过程。通过经过实际检验，测得输入值、整形数值、实际转速如表3。

表3　运算后的实测数值表

4.结束语
　　本文提出了一种利用西门子200系列PLC所配备的模拟量输出模块，控制伺服电机的方法，方法简单，易于实现，且能够满足转速精度为±3 RPM的工作要求

模拟量输入/输出模块用于处理自动化系统中的模拟量输入/输出任务。模拟传感器和执行器可以通过这些模块连接到自动化系统。
使用模拟量输入/输出模块给用户提供以下优点：

zui适应性：
通过合适的模块组合方式，可以根据特定任务调整输入/输出的点数。节约了不必要的成本。 功能强大的模拟量处理技术：
多种输入/输出范围以及高精度允许连接多种不同的模拟量传感器和执行器。

许多功能模板需要的参数软件，这些软件随功能模板一起提供，并有专门的文档。只能 STEP7 和这类软件一起使用才能组态过程报*事件触发。

SIMATIC S7-300 中的报* OB ：
在 SIMATIC S7-300 CPU 中，报*组织块 OB 40 提供了临时堆栈数据。可以通过临时堆栈数据指示出发生报*事件的通道/位。当在 CPU 块文件夹中创建新的报*组织块 OB40 时可以在 STEP7 中找到它的描述  （单击鼠标右键 >插入新对象 >组织块 > OB 40），选择创建的 OB 40  按下“F1"，打开了 STEP7 中的帮助信息，如果已经有一个*报 OB 40 存在，则可以直接选择它然后按下 F1 ,打开的就是关于*报 OB 40 的帮助文档。

有关区域数据具体模块评估的更多信息，请参见手册 "Programmable Logic Controller S7-300 Module Data" (可编程逻辑控制器 S7-300 模板规范)第 3 章 (Digital Modules) 和第 4 章 (Analog Modules)，条目号 8859629。 

在 CPU 318-2 DP 中可以使用两个*报 OB (40 和 41)。有关 CPU 318-2 DP 的更多信息，请参见手册 "Programmable Logic Controller S7-300 CPU Data, CPU 312 IFM to CPU 318-2 DP" (可编程逻辑控制器 S7-300 CPU 数据，CPU 312 IFM 到 CPU 318-2 DP)，条目号 8860591。

在所有 S7-400 CPU **有八个*报 OB 可用。可以在条目号 23659324 中找到关于 S7-400 CPU 过程*报的更多信息。

组态过程报*:
可以在硬件配置中，为具有*报能力的模块在其属性中组态过程*报。

有关计算 S7-400 的*报响应时间的示例，请参见手册 "S7-300 CPU 31xC and CPU 31x, Technical Data" (S7-300 CPU 31xC 和 CPU 31x，技术数据)第5.5 节，条目号 ID 12996906。

组态过程报*模块:
可以通过系统功能 SFC 55 (WR_PARM), SFC 56 (WR_DPARM) 和 SFC57 (PARM_MOD) 在程序循环执行过程中组态具备过程报*能力的模块。有关如何用系统功能组态相关数据记录的信息，请参见手册 "Programmable Logic Controller S7-300 Module Data" (可编程逻辑控制器 S7-300 模块数据),条

有关不同 SFC 的信息，请参见 S7 在线帮助以及手册 "System Software for S7-300/400 System and Standard Functions" (S7-300/400 系统的系统软件和标准功能)章节7.1，条目号 1214574。

*告：
系统功能 SFC 55, SFC56 和 SFC 57 不能在 PROFINET IO 中应用。

注释：
一些数字量模块 （例如 6ES7321-7BH0X  或 6ES7321-7RD00)） 需要 6个字节的长度来写数据记录 DS1。 在 SFC 55 的 "RECORD" 参数增加了 2 到 6 字节的 ANY 类型数据。附加的两个字节的值必须为零。

冻结，延时，发布过程报*：
过程报*可以通过系统功能 SFC 39 (DIS_IRT IRT_FUNC),，SFC 40 (EN_IRT IRT_FUNC),，SFC 41 (DIS_AIRT IRT_FUNC) 和  SFC 42 (EN_AIRT IRT_FUNC) 来冻结，延时和发布。

在较低保护等级 IP20 的产品中附加的保护措施
通过附加的保护措施，标准产品能够被增强。在标准产品的基础上，SIEMENS 提供SIPLUS 产品线。SIPLUS 产品线可实现：

• 在-40 ° C /-25 ° C 至 + 60 ° C / + 70 ° C 的扩展温度范围内，冷启动和连续运行的高可靠性

• 防凝露和结冰。SIPLUS 产品线允许在 * 凝露，凝结和结冰使用

• 防盐咸气体。SIPLUS 产品线按照 IEC 60068-2-52 标准进行了盐雾测试

• 防有害气体和化学活性物质。SIPLUS 产品线按照 EN 60721-3-3 3C4 标准进行了实验

注意油和化学剂的防护
现场的自动化类器件常常直接接触油和化学剂。
对于这种设备，根据 DIN EN 60529 标准的 IP 防护等级无效，原因是：

• 水的蠕变特性多样化，因此不可能保证*的防水。

• 在产品设备中，化学属性是一个*性的影响。（如外壳，电缆等）

在这种情况下,需要查看是哪种油和洗涤剂应用在哪些自动化设备上。

传动装置广泛采用的是速度控制方式，但也有很多应用是需要转矩控制方式的。

如何使用MM440的转矩控制？

MM440的转矩控制功能是很好的功能，可以应用于一些张力控制的场合，使用时需要注意以下问题：

1. 设定变频器为无速度传感器矢量控制模式。 参看FAQ文档"MM440：无速度传感器矢量控制（SLVC)" (FAQ ID:7494205).

    请确认变频器功能设置为SLVC，因为转矩控制运行于SLVC模式。

2. 通过参数P1500设定转矩控制的转矩给定源，参数P2003为基准转矩，代表*对应的转矩值.

   例如，P1500=2选择模拟量输入0~10V为转矩给定源。