西门子模块6ES7516-3UN00-0AB0参数详细

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一、引言

检品机是一种具有高精度、高灵敏度的复卷、检品设备。适用于卷筒状的印刷薄膜、复合薄膜及卷筒纸制品的印刷、涂布、复合后的全自动品质检验，也可用于上述材料的复卷，是印刷、涂布、复合等工序必不可少的检验设备。

二、系统选型设计

2.1触摸屏选型设计

本系统选用的是艾默生EZ600-TT06P型 5.7 寸触摸屏， 显示色彩为64K色，解析度为 320×240像素。 按键包括 1 个清单键和 5 个使用者定义的功能键。 此外还有三个 RS232、RS422 和 RS485 的通讯接口， 以及 2个 USB连接口。 內建的 CF 卡插槽可以让您扩充历史记录和配方，以及进行数据备份。 前盖为 IP65 等级，这样对于任何方向的低压水流沖洗，它都能提供保护效果。

2.2 PLC选型设计

系统选用了艾默生EC20-1614BRA可编程控制器，作为主控单元，主要用于实现的逻辑控制功能；外加一个EC20-4DA模拟量输出模块作为扩展模块，主要用于实现系统的线速度设定和张力给定功能。

EC20是艾默生推出的高性能小型PLC，具有极快的运算速度，和12K步的大程序容量，并且自带两个通信口，一个通信口用于与触摸屏通信，实现系统的参数设定与状态显示功能，另一个通信口用于与变频器通信，实现变频器运行状态的读取，以及参数设定功能，这样大大降低了用户成本。

2.3 变频器选型设计

系统选用了艾默生EV6000变频器，用于系统的驱动及张力控制功能。

EV6000是艾默生新推出的一款创新型平台产品，集自主研发的无速度传感器矢量控制的核心算法技术、伺服定位控制技术、EMC技术和可靠性技术的优势与一身，使之在性能上有了质的飞跃。

EV6000高性能矢量控制变频器拥有超大功率范围，可以从0.4到250kW之间进行选择，而它的高输出频率也可高达1000Hz。EV6000可以实现无PG矢量控制和有PG矢量控制驱动永磁同步电机，而且在无PG矢量控制时，能在0.25Hz下可以满足200%额定负载突变时转矩能快速地响应和稳定运行，能满足众多低速大转矩应用要求，在变频低频脉动技术难题上迈出了一大步，处于国际水平。

三 系统介绍

3.1 系统原理介绍

图一 系统原理图

(1) 触摸屏：通过触摸屏，用户可以对工作速度、运行张力、料卷直径等参数进行设置；并且，通过触摸屏，可以显示设备的当前运行状态，并对当前的故障信息进行显示，以便用户作进一步处理。

(2) EC20控制器：该控制器是艾默生公司的高性能控制器，它是整个系统的控制中心，协调外围设备的动作，并按用户设定的工艺控制设备的运作。通过EC20-4DA模块对变频器作张力给定和频率设定。

(3) 变频器：本系统采用EV6000变频器做收放卷控制，通过该变频器可保证检品机械的张力恒定、速度稳定，是整套系统的控制核心部分。

3.2控制流程图

3.2.1系统正常启停流程：

图二 系统正常启停流程图

正常启停流程主要是用于用户查找产品缺陷，当发现缺陷时，用户通过按钮记录当前位置，以备查找；难点主要是在于加减速，以及零频时张力的控制。

3.2.2检查点启停流程：

图三 检查点启停流程图

检查点流程主要是用于缺陷的查找，这也是该设备的重要的功能之一，本系统是通过硬件中断的方法记录缺陷的位置的，所以，可以比较准确的发现缺陷的位置。由于本过程涉及到多次启停，而且在任何速度下都要保持张力稳定，所以对变频的张力控制性能要求很高。

3.3 电气原理图

图四 张力控制示意图

图四是整个系统的张力控制示意图，EV6000作为主驱动，控制整个系统的运行，EV6000张力控制用变频，驱动收/放卷电机，通过张力传感器反馈回来的张力的大小，做闭环控制，以保证整个系统的张力恒定、速度稳定。利用编码器与变频器作闭环控制，使变频器可以在高速度精度和恒张力下运行，同时PG3把信号送给EC20，由PLC计算当前的运行速度、距离等数据。

PLC实现传动点的协调控制，逻辑控制处理。PLC实现线速度，运行命令传递到变频器，并收集变频器的运行状态。同时传递变频器参数修改信息。

选用EV6000张力控制专用变频器实现放卷和收卷控制，选用EV6000高性能矢量控制变频器实现主牵引控制。变频器以闭环矢量控制运行，安装脉冲编码器（PG），编码器信号类型：集电极开路输出型；

收、放卷变频器工作于张力闭环速度模式，EV6000自带卷径计算功能和断带检测功能。

为了保证系统的快速起停要求，尤其是急停的技术指标。变频器都需外接制动电阻。

3.4电气配线图

3.4.1主驱动变频器接线图

图五 主牵引变频器接线图

变频器通过端子进行起停运行控制，运行方向设定，运行速度设定，故障停机和复位处理。

3.4.2收、放卷变频器接线图

图六 收、放卷变频接线图

变频器通过端子进行起停运行控制，运行方向设定，张力给定设置，张力方向设定，运行线速度设定，收、放卷模式设定，初始卷径复位，故障停机和复位处理。

四 参数设置

4.1 牵引变频器参数设置

牵引电机选用的是艾默生高性能变频器EV6000-4T0220G，以下是该变频的主要功能码设置。

4.2收、放卷变频器参数设置

收放卷电机选用的是艾默生高性能张力专用型变频器EV6000-T-4T0370G，以下是该变频的主要功能码设置。

五 调试步骤及注意事项

----检查电气接线；

----脱开负载，进行电机参数调谐；

----某一确定速度下，用测速器对电机和卷取辊进行速度测试，根据测试结果计算各传动点的传动比并设置；

----设置基本参数，试运转，观察电机运行方向，调整到正确的方向；

----穿料，带料调试，根据效果合理调整各参数设置，直到符合控制要求；

----在机台规格所规定的线速度范围内，从低线速度到高线速度进行试车运行，观察控制效果，根据需要调整参数；

----在空芯卷径和大卷径之间试车运行，观察控制效果，根据需要调整参数；

----参数备份，上传到操作面板，并记录'

六 小结

检品机控制系统是一种对张力要求较为严格的电气控制系统，无论是在零频，还是在高速运行状态下，EV6000张力专用变频器均表现出极为优良的张力控制性能，小张力可以控制到1.0kg，而保持张力的恒定，该方案对其它类似的张力控制系统具要重要的参考价值。

一、原系统分析

株洲硬质合金厂空调系统共有溴化锂机组两台，其中冷冻水泵2台功率为200KW，采用自耦降压启动。操作工根据负荷情况开1台或2台。单台水泵大输出**为600m3/h，系统全开时为1200m3/h。现水泵运行出口压力为4.5-9kg，小**需求为200m3/h，大**需求为950m3/h。压力波动较大的原因为，冷冻水泵**不能根据负载变化调节，一旦后级工段冷冻水量减少水泵出口压力就会急剧上升。冷冻水在管路里快速循环未充分换热就回水，造成回水温度低。水泵和主机都白白消耗能量。

当1#机组开起后，1#**必须满足低**值200 m3/h，如果用户**没有达到低**值时，机组就会停机保护，值班人员必须提前打开旁通阀，使部分冷冻水在机组内循环来保证机组内有200 m3/h以上的**。2#也如此。

二、改造控制要求：

分三个阶段完成自动控制，下面以1#空调机组为例详细说明如下：

机组冷水出口**不得低于200 m3/h;
当1台泵输出压力不能满足要求时，系统提示手动开启另一台泵;
选择1#或2#泵为变频运行泵。

当需求**为0～300 m3/h时，1#泵定频运行，保证300 m3/h的总**输出，旁通调节阀打开并做PID调节，以保证输出用户所需的**;
当需求**为300 m3/h～600 m3/h时，1#泵变频运行并做PID调节，同时旁通阀门全关;
当需求**为600 m3/h～900 m3/h时，1#泵定频运行，输出300 m3/h 的**;2#泵工频运行，输出600 m3/h的**;旁通调节阀打开并做PID调节，保证6kg的输出压力;
当需求**为900 m3/h～1200 m3/h时，1#泵变频运行，并做PID调节，2#泵工频运行，旁通阀门全关。

变频系统通过控制柜上选择开关，选择任意一台水泵采用变频控制方式，其他水泵还采用原控制模式。被选择作为变频水泵的机组作为整个系统的调节水泵，来自动调节冷冻水**。在自动控制模式下，利用PLC采集总管压力信号并根据PID运算发出变频器频率给定信号，自动调节电机（水泵）转速使冷冻水压力变化来实现自动控制。还采集输出**送到PLC进行PID计算后再输出4～20mA的电流信号控制旁通阀，来实现恒流的效果。

同时PLC将现场参数，进出口压力值、变频器频率、电流、电机转速等上传至控制室内的人机界面进行参数显示。在控制室可通过人机界面对给定压力值、下限**值、PID参数、变频泵选择和启动远程控制。远程实现各种操作，极大的方便了系统控制。控制方式本方案在保留原工频系统的基础上与原工频系统之间设置连锁以确保系统工作安全。

三、设备的配置

（1）友好的人机界面：由于系统需对每台机组的进口压力、出口压力、出口**、总压力的上限值和下限值，PID参数进行设置，还要对所有的压力、**值进行显示，还有报警信息进行记录。采用Eview的MT506LV人机界面。界面编辑了“主画面”、“控制画面”、“参数设置”、“故障记录”、“压力曲线”、“帮助”六个基本画面。主画面上对采集的压力、**值、变频器的运行频率、电流进行显示，还显示系统当前状态和故障显示，让用户一目了然。

（2）PLC：

PLC是设备的大脑，选用的是艾默生网络能源有限公司的新产品EC20系列的PLC及模拟输入模块和模拟输出模块，EC20系列PLC是高性能的通用PLC，内存指令容量达到8k；典型基本指令执行速度0.09 ~0.42μS典型应用指令则为5~280μS支持高达50kHz的高速输入和80kHz 的高速输出；具有丰富的中断功能，有8路输入中断，3个定时，6路高速计数，支持工业标准的Modbus 通讯网络；指令有浮点运算、PID、高速I/O、通讯等20类共243条，具有掉电检测和后备电池保持，可扩展多个模块，扩展模块有数字型、模拟型、温度型的模块。EC20 的编程采用界面友好的窗口软件，支持多种编程方式：梯形图、指令列表、顺序功能图，方便地监控和调试，可在线修改程序。

（3）PLC的配置

主模块选用EC20-2012BRA，20点输入12点继电器类型输出。模拟输入模块采用8通道的EC20-8AD，模拟输出采用4通道的EC20-4DA。

（4）输入输出设备配置

输入设备有“手动/自动”选择开关，选择变频泵“1#/2#”、系统“启动”“停止”，还采集了工频、变频接触器信号进行互锁和状态显示。

输出设备有1#泵变频运行、2#泵变频运行、故障和复位继电器。

（5）模拟输入输出设备配置

利用EC20-8AD采集了总管压力、旁通阀位置反馈、1#机组出口压力、2#机组出口压力、1#泵出口**、2#泵出口**；用EC20-4DA输出电流信号给定EV2000-4T2000P频率，另一路输出4~20mA的电流信号到旁通阀。

四．工作原理

主电路图如下：

系统采用工变频互备，另外可以灵活的选择需变频的电机是1#还是2#由KM3、KM4来完成。

PLC的I/O接线图如下：

五．程序要点

EC20的COM0与EVIEW人机界面通过MODBUS协议进行通讯，COM1通讯口与艾默生的EV2000变频器进行自由协议通讯，PLC软件设置：

COM1的自由口协议中的波特率、数据位、停止位、效验位必须与变频器中设置一样才能通讯上。EC20时刻检测着变频器的频率、电流、故障再反映到人机界面上。

系统需恒压、恒流，所以做成双PID对变频器和旁通阀进行控制，控制的压力和**在EVIEW人机界面上进行设置

在现场调试过程中，发现现场的负载在每天下午五点下班时会突变，由于负载500m3/h的**突变成几十的**，这个突变的时间只有两三秒的时间，而旁通阀动作的速度很慢，一个行程38mm需2分钟的时间，这样会造成空调机组保护停机，为了解决这一问题，采用实时时钟定时开度旁通阀，也就是每天在五点之前就给旁通阀一个开度，当设定的时间到达后，系统又恢复PID调节。负载突变的时段设置和旁通阀的开度设置画面如下：

五．结束语

本系统已完成，已正式投入使用。由于采用艾默生的EC20系列的PLC进行控制，性能稳定，运行可靠，系统结构紧凑，节省能耗，便于维护。变频器的频率在40HZ左右稳定压力，节能率达到48%。因此不但大大的**了产品的技术含量和自动化水平，而且还极大地**了企业的经济效率，非常具有推广价值。