西门子6ES7222-1HF22-0XA8参数设置

西门子6ES7222-1HF22-0XA8参数设置

　CAN总线是现场总线的一种，初用于汽车内部检测部件与执行部件之间的数据通讯，有极强的抗恶劣环境和抗干扰能力。由于本身的特点，其应用范围已经由交通运输扩展到过程控制、数控机床、机器人、智能建筑、医疗器械等领域，被公认是几种有前途的现场总线之一。

　　与多数现场总线（如 Profibus、CC-bbbb等）的物理层采用RS485主从协议不一样，CAN的介质访问采用载波侦听多路访问（CSMA）技术，从而允许多主工作方式。并且，由于采用非破坏性总线仲裁技术，大大节省了总线冲突仲裁时间。与多数现场总线不一样，CAN总线只有物理层和数据链路层，应用层留给用户开发，使用户拥有了相当的灵活性。这些优点令人注目，以致于一些颇有名气的现场总线（如DeviceNet、CANopen等）的底层就使用CAN。很多处理器制造商将CAN总线协议集成到他们的CPU芯片上，如51系列单片机、196系列单片机、运动控制专用数字信号处理器DSP等;很多变频器制造商将 CAN通讯卡作为选件提供给用户或者干脆集成在变频器中，如Lenze93系列变频器、Siments6SE系列变频器、三菱FR-A500系列变频器等;很多可编程控制器制造商给用户提供CAN通讯卡选件或者提供CAN总线接口，如贝加来（BR）2000系列可编程控制器、西门子S5系列可编程控制器等。CAN总线简单易学、容易开发、有众多的厂商支持，适合中国的国情。

　　印染前处理设备，如退煮漂联合机、布夹丝光机、直辊丝光机、皂洗机等，机台长，采用多电机分部传动，要求恒张力同步调速。目前，流行的技术是用PLC 控制多台变频器，用松紧架或者张力传感器实现多机台同步。印染后处理设备（如热风拉幅机、热定型机等）、造纸生产线、湿法毡生产线也采用了类似的技术。这里变频器使用的很多，变频器与可编程控制器之间的连接线也很多，频率给定、各种监控信息（如电压、电流、速度、转矩等）采用模拟量，模拟量容易受干扰。如果引入现场总线技术，众多变频器与可编程控制器之间的连接线大为减少（实际上减为两根），模拟频率给定变为数字频率给定，各种监控信息、操作信息可以在现场总线上传递，以上的缺憾得以解决。

2 基于CAN总线的PCC退煮漂联合机控制方案

　　控制部分的核心是一台贝加来可编程计算机控制器（Programmable Computer Controller 简称PCC）BR2005，它通过422总线与触摸屏监控站（Provit2200）相连，在此操作者输入指令并监控整机的运行状态。PCC通过CAN总线与29台西门子变频器相连，用CAN总线传送频率给定命令、起停变频器、监视变频器的运行状态。29台变频电机间的同步由松紧架完成，图中没有画出。PCC还完成整台设备的逻辑控制以及温度、压力、liuliang、液位、PH值和配方的闭环控制。详见图1。由于使用了现场总线技术，使得变频器的现场连接线大为减少，实际为两根线用菊花链方式将 PCC与29台变频器串接起来。贝加来可编程计算机控制器，是集计算机技术、通讯技术、自动控制技术为一体的新型工业控制装置。可编程控制技术从60年代诞生以来，经历了可编程逻辑控制器（Programmble Logic Controller），简称PLC，可编程控制器（Programmble Controller），简称PC，到的PCC，已是第三代产品。新一代的PCC已经能胜任大型的集散控制和复杂的过程控制。其良好的兼容性、丰富的功能函数、品种多样的硬件模块、编程语言的使用、模块化的编程方式，使PCC已能满足各种工业控制的需要。该PCC的编程平台采用BR提供的Automation Studio软件，bbbbbbs界面，使用方便。它具有RS232、RS485、RS422、和CAN、 Profibus现场总线接口，可以方便的构成控制系统计算机网络。监控站（Provit2200）是一台486工控机，配有CAN、RS485、 RS422、RS232接口和5.7英寸彩色液晶触摸屏和16键，通过RS422与PCC交换信息。该PCC除了配有CPU和CAN通讯模块外，还装配了 5块数字量输入（5＊16点）模块、3块数字量输出（3＊16点）模块、2块模拟量输入（2＊8点）模块和2块模拟量输出模块。逻辑控制部分采用梯形图编程，CAN通讯部分和闭环控制部分采用Basic语言编程，也可以选用C语言编程。全部程序由三人分头完成，放在同一个项目下面。相互的关联借助全局变量完成。

图1 退煮漂联合机控制简图

3 基于CAN总线的PLC湿法毡生产线卷绕部分控制方案

　　控制部分的核心是一台西门子S5-95U可编程控制器PLC和三台Lenze93系列交流伺服控制器9326。PLC通过CAN总线与三台交流伺服控制器9326交换信息，实现变张力卷绕控制，如图2所示。S5-95U除了配有CAN通讯模块外还有64点数字量输入输出。

图2 湿法毡生产线卷绕部分工作原理图

　　这里总共使用了三台LENZE-9300系列伺服控制器（9326），驱动三台带有旋转变压器（R）的变频专用异步电动机（M）。其中，拖辊伺服控制器9326（1）工作在速度模式，它的速度给定（1/2端）来自生产线主控PLC的模拟量输出，辅助速度给定（3/4端）来自于松紧架信号，以此和生产线保持同步;卷轴1和卷轴2伺服控制器（2/3）工作在转矩模式，具有内部卷径计算功能，能对通过CAN总线由PLC发送来的张力给定信息和由张力传感器发送来的实际张力信息进行闭环控制。无须对卷轴1和卷轴2实行专门的速度控制，它们能够自动的将其线速度浮动到需要的数值。卷径计算所需要的线速度信息由拖辊伺服控制器通过专门的速度级联接口X9-X10送来，卷径计算所需要的转速信息由旋转变压器测定。卷轴1和卷轴2交替工作，实现连续的卷绕，由 LENZE-8215变频器驱动的换轴电机完成换轴功能（图中没有画出）。CAN总线还将伺服控制器（2/3）计算出的卷径信息发送到PLC，由PLC据此完成张力给定的计算，然后通过 CAN总线送回伺服控制器（2/3）。卷绕部分对卷轴的要求是内紧外松，这就要求初始张力大，随着卷径的变大，张力按照某种规律逐渐变小。该应用系统能完全满足这些要求，实际运行证明上述卷绕系统运行可靠，卷径由86毫米到1200毫米卷绕密实整齐，卷绕速度可达80米/ 分。

4 基于CAN总线的工控机平网印花机刮印部分控制方案

　　图3示出了一个对BUSH-5V平网印花机刮印部分控制的改造方案。原方案在中央控制器和刮印单元之间使用RS-232串行通讯，速度慢，可靠性差。因而一些关键性的操作仍然沿用传统的方法，直接连线。BUSH-7V改用RS-485串行通讯，可靠性有了tigao。在我们的方案中，使用CAN总线实现中央控制IPC与各刮印单元变频器之间的串行通讯，广播起停命令、监控各刮印单元的工作状况;各刮印单元之间也可以相互通讯，复制设定信息，简化刮印单元参数的重复设定。鉴于CAN的可靠性很高，所有的控制和状态信号都通过总线发送，简化了布线，tigao了实时性。

　　这里，刮印单元共有18套，使用我们自己开发的基于DSP的专用变频控制器。运动控制专用TMS320LF2407 DSP芯片中集成有CAN控制器，不用增加任何硬件，专用变频器便有了CAN通讯功能。中央控制单元IPC中配有CAN通讯卡。

　　有关CAN总线的讨论文章已经很多，用的比较多的独立CAN芯片是SJA1000，带有CAN控制器的8位单片机有P8xC591等，但是 TMS320LF2407中集成的CAN控制器很有特点。它有六个邮箱，其中有两个发送邮箱、两个接收邮箱、两个发送/接收可选邮箱;每个发送邮箱有独立的发送标识码，每个接收邮箱有独立的接收验收码，每两个接收邮箱公用一个接收屏蔽码。这种多邮箱安排比SJA1000的相当于只有两个邮箱（一个接收邮箱 /一个发送邮箱）来说，极大的方便了用户构造更复杂的网络，实现更为灵活的通讯。也简化了通讯协议的编写。

　　ISO 11898 CAN通讯协议只有两层：物理层和数据链路层，必不可少的应用层协议留给二次开发者选择或者设计。可以选用的较为通用的应用层协议主要有：CANopen、DeviceNet和SDS，其中CANopen在欧洲较为流行，而DeviceNet、SDS则在美国比较普遍。考虑到我们所开发的平网印花机刮印单元变频器是专用的，因而没有采用通用的应用层协议，而是量身定做了我们专用的应用层协议。物理层协议负责物理信号的传输、译码、位时序、位同步等功能;数据链路层协议负责总线仲裁、信息分帧、数据确认、错误检测、liuliang控制等功能;应用层协议主要负责标识符的分配，其次是网络启动或者监控节点的处理等。由于CAN协议没有规定信息标识符的分配，因而可以根据不同的应用使用不同的方法。所以，在设计一个基于CAN的通讯系统时，确定 CAN标识符的分配非常重要，是应用层协议的主要内容。

图3 平网印花机CAN总线控制网络

5 结论

　　从以上的分析论述中，可以得出以下简单的结论：CAN总线以其特点，与PLC和IPC相结合，已经在印染类设备（包括造纸类设备）的控制中占有了重要的位置。考虑到CAN的开发比较容易，应用层协议留下了二次开发的余地，对于没有自己的现场总线标准的中国来说，CAN给了我们机会。

一．设备特点
1． 采用先进的供水专用变频器；
2． 采用 V80 系列 PLC 技术，系统可靠、稳定；
3． 采用 MD系列人机界面，操作简单；
4． 具有系统故障自诊断功能；
5． 可设定压力给定，以适应生活供水中的压力/liuliang波动特性；
6． 具有休眠泵控制功能，大限度地实现节水节电功效；
7． 具有运行泵和备用泵的定时轮换功能，有效地防止因备用泵长期不用而发生的锈死现象；
8． 具有进水池液位检测功能，有效地防止水泵系统因缺水而损坏；
9． 具有管网超压、欠压保护功能，tigao了供水系统设备的使用寿命；
10．故障水泵可自动退出运行系统；
11．水泵软启动、软切换，无压力冲击；
12．具有消防泵控制功能。

二．系统构成

本设备由供水专用变频器，可编程控制器（V80 系列 PLC）、MD 系列人机界面及远传压力表组成闭环控制系统。它根据压力传感器的信息自动调节水泵电机的转速和工频泵的启停时间和启停顺序，使供水系统的压力始终保持在预先设定的压力点上，供水量按用户的实际需要自动变化。
为了保证系统在故障状态或检修状态下不影响供水，系统除了自动方式外还有手动方式，检修人员可在手动方式下，通过控制柜上的按钮开关启停任一水泵。该设备还有水位监视和电机保护等功能。当水池水位过低时，水泵会自动停运，待水位恢复正常后自动启动。

三． 技术指标
1. 电源要求：三相交流 380V，50Hz，四线制；
2. 压力调节精度：<0.02MP；
3. 可控单台电机功率：1.5kW～400kW；
4．运行方式：1） 变频固定泵方式（1 台变频泵＋6 台工频泵）； 2） 变频循环泵方式（4台变频循环泵）；
5．压力传感器：根据用户要求选配；
6. 可根据用户的特殊要求进行设计，满足各行业用户的要求。

一、 引言
在砂带生产线中，其前道工序要求对坯布进行处理，清除其表面突起的纤维。坯布与胶辊与刮刀保持一定 距离的间隙，在0.2-0.6mm间。在坯布刮刀之前有检测布缝的电容式传感器。当有布连接缝接近刮刀时，要求刮刀与坯布迅速打开一段距离，约 40-60mm间。原系统采用气缸打开、关闭。由于气缸固有特性，使控制效果不理想。我方通过步进电机驱动胶辊，进行间隙调整达到理想效果。
二、系统构成
坯布需要两面处理，上下两面同时刮除突起的纤维。有两个刮刀与两个胶轴配合构成两个工作轴，分别为A、B轴。每轴两端分别有一台步进电机，A机与B机。　系统图下：

　　每台步进电机都有一台驱动器，共四台驱动器，驱动器由PLC控制。电机输出轴经减速机输出给胶辊。

　 　由于绝大多数PLC只有两个高速输出口，可控制两台步进电机驱动器。也可采用一台主机加高速定位模块完成对四台电机的控制，但定位模块成本比较高。本系 统采用了两台台达DVP14ES型PLC。台达DVP系列PLC输入输出小为8入/6出。由于价格合理，本系统采用2台主机，仍比其它品牌机型加定位模 块合适，并且输入、出量配置也较合理。一台PLC的高速脉冲Y0、Y1控制2台步进驱动器的运行速度，其Y4、Y5分别控制步进驱动器的运转方向，步进电 机驱动器要求输入速度信号及方向信号。

　　三、工作原理

　　3．1刮刀与胶辊平行调整。由于某原因，可能导致刮刀与胶辊不平行，也就是一 个轴左右两边与刮刀间隙大小不一致。可以调整工作轴中的一台电机，使其上升或下降使刮刀与胶辊平行。调整平行后即可使本胶辊投入正常使用。在人机界面上设 计有控制A轴A机和B轴A机的手动按钮。间隙由塞尺测量。

　　3．2 工作间隙的调整。在投入自动使用前，必须对间隙进行调整。在界面上有两种方法可以实现。一种是点动控制，另一种是设定运行数据进行控制。点动控制适用于在 不知道胶辊与刮刀间隙时的初次调节间隙。首先用点动控制使胶辊与刮刀间隙为零，即调零。然后再人机界面上设定打开间隙量。当改变坯布品种时，只需根据两种 坯布厚度差别，设定要改变的间隙量即可。

　　3．3 人机界面的设计。 一台人机界面通过RS485通讯线与2台PLC相连。在人机界面程序设计中，可以利用PWS提供的宏指令，一个按钮控制两个PLC的中间继电器M20，即 自动按钮。当M20为ON时，两个PLC的工作状态为自动模式。人机界面上还可以设定自动运行时刮刀打开间隙。分别有两个数值输入按钮，写进两台PLC， 经过数据变换，作为步进电机控制器的脉冲输出量。调零工作完成后，调整工作间隙，然后使M20置为ON，投入自动运行。

　　3．4 步进电机驱动器的设置。步进电机驱动器的细分设置为0.72，即PLC输出给步进电机驱动器每500个脉冲，步进电机输出轴旋转一周。细分值与PLC的高 速输出命令相配合。细分过大时电机会因负载大而失步，细分太小时，在自动运行时，打开距离不够而使布缝被刮断。

　　四．应用效果及问题。

　 　经过一段时间的运行，证明系统运行正常，达到了设计要求。在程序设计中，利用高速输出命令PLSY时，电机在加速时失步，造成控制不稳，后来改为用 PLSR命令。利用PLSR命令时，必须设置好加减速时间。改为PLSR命令后，远行稳定可靠。由于采用两台PLC，其控制对象工况一样，两台PLC程序 完全一样，程序调试简便。

在自动化领域中西门子S7-300实现了集中和分布式系统的集成和低成本的系统解决方案，因此S7-300是目前使用非常广泛的一种模块化的中小型 PLC 系统，它能满足中等性能要求的应用，模块化、无排风扇结构、易于实现分布、易于用户掌握等特点，使得S7-300成为各种从小规模到中等性能要求控制任务，方便又经济的解决方案。

因此S7-300多点接口(MPI)成为HMI 人机接口主要接入口。 MPI可以进行联网、全局数据、MPI的标准通讯等等通讯模式，实际上MPI全局数据联网的CPU，可以利用全局数据(GD)服务，周期性地相互进行数据交换。每个程序周期多允许16个GD封包，每包多64字节。S7-300每次多可以交换4个含22个字节的数据包，而且多可以有16个CPU参与数据交换，而且全局数据通讯只能通过MPI接口。

因此除了西门子公司本身出产的HMI人机接口或SCADA组态软件，拥有这些技术支持之外，其余市售的人机接口、触摸屏、组态软件均是利用S7-300/400编程电缆（适配器）结合编程软件STEP7软件原理开发出来，均无法深入MPI的通讯核心，因此市售的触摸屏S7-300通讯的效能，都受到一定的限制，终用户均感觉到效能明显不佳。

屏通自动化的触控大师PanelMaster软件，在发初期也是采用传统的方式，搭配使用屏通PV触摸屏与S7-300通讯。客户反应虽可使用但不够快速，并且在同时接多台S7-300的情况下，也不够稳定。因此屏通自动化的研发单位，日以继夜寻求解决方式，在研发人员努力之下，终于找出MPI通讯的核心技术。经过屏通自动化技术人员以及长期使用本公司客户双重验证下，证明屏通自动化的PV人机与S7-300通讯效能，已经达到与 西门子原厂触摸屏相同的水平。更令我们自豪的是，这个通讯还是在不使用MPI编程电缆（适配器）的情况达成。

在此，针对使用爱用S7-300的客户群们发布这个消息，当您需要的触摸屏时，屏通PV人机将是您佳的选择。

当车辆驱动电机采用分散驱动时, 受电机转速不同步的影响, 可导致车体运行不协调, 进而使电机转速偏离正常值, 严重时会造成设备损坏。因此,解决车辆驱动电机在分散驱动时产生的电机转速不同步问题具有现实意义。
本文介绍一种利用PLC 解决车辆分散驱动时电机速度同步的先进实用的控制方法。

2 问题的提出

目前, 车辆的运行设备一般采用集中驱动（ 见图1） 和分散驱动（ 见图2） 两种方式。集中驱动变频器与电机的关系是“一拖多”; 分散驱动时两者的关系是“一拖一”。

“一拖多”的优点是控制简单, 操作维护方便,但采用集中驱动布置, 要求车体具备较大的空间。当车辆负载很大或者车体空间受到限制的时候, 通常采用“一拖一”的分散驱动方式, 因为其结构紧凑,布局简单。但"一拖一"对变频器和电机有较高的要求, 特别是同步问题难以解决。如果电机转速不一致, 会出现变频器相对逆向做功, 输出电流过大导致跳闸, 影响车辆的工作效率和电气设备的使用寿命。如果转速偏差过大, 则导致车体变形, 影响使用。

3 解决方法

采用PLC 与变频器控制方法, 实现多个分散驱动电机同步运行。PLC 采用西门子S7400 系列, 图3为网络拓扑图。

为实现两台牵引电机的速度同步, 采用两台变频电机牵引, 并分别采用变频器调速进行矢量闭环控制, 用PLC直接控制两台变频器。在控制中, PLC与变频器之间采用Profibus 联接, 保证输出信号源的同步性。以牵引电机1 的速度为目标速度, 由牵引电机2 的变频器来调节其速度以跟踪牵引电机1的速度。将两台增量式旋转编码器与电机同轴联接, 使编码器1 和编码器2 分别采集两台电机的速度脉冲信号, 并将该信号送到PLC 的高速计数模块中。PLC 以这两个速度信号数据作为输入控制量,进行比例积分控制运算（ PID） , 运算结果作为输出信号送至PLC 的模拟量模块, 以控制牵引电机2 的变频器。这样, 就可以保证牵引电机2 的速度跟踪并随着牵引电机1 速度的变化而发生变化。使两个速度保持同步。
取自编码器采集的脉冲信号, 经高速计数模块FM350- 1 进入PLC, 转换成电机速度数据。将两个电机编码器的信号相比较, 通过PID 调节模块, 调整电机转速差值, 给定电机2 的转速值MW1000。
MW1000 需要转化成变频器能接受的信号。由于PLC的对应4～20mA 值为0～27648, 变频器接收范围值为0～8192, 所以MW1000/27648×8192 送到模拟量输出通道, 换算成变频器能接受的电流信号, 以控制牵引电机2 的变频器, PID 算法是工业控制中常用的一种数学算法, 其基本算式如下:
Pou （t t） =Kp×（et） +Ki×Σ（et） +Kd×[ （et） - （et- 1） ]
式中:Kp—比例调节系数。是按比例反映系统的偏差,系统一旦出现偏差, 比例调节立即产生调节作用, 以减少误差。
Ki—积分调节系数。使系统消除稳态误差, tigao无差度。积分作用的强弱取决于积分时间,常数Ti 越小, 积分作用就越强。Kd— 微分调节系数。微分作用反映系统偏差信号的变化率, 具有预见性, 能预见偏差变化的趋势, 因此能产生超前的控制作用, 在偏差还没有形成之前, 已被微分调节作用消除。为了减少电源系统波动等因素引起的外来干扰,在编制控制算法时, 必须考虑利用积分环节, 即采用一段时间内连续稳定的输入信号而不是某一瞬时值的输入信号进行PID 运算, 以消除累积误差, 使转数在一定的范围内可调。这样, 牵引电机1 和牵引电机2 就能很好地进行同步控制且同步精度较高, 从而确保了运行机构的稳定性。

4 控制结果

利用STEP7 编制PLC 上位机监控程序,Wincc采集速度值并绘制曲线。数据提取的时间间隔为15ms。实际上牵引电机1 和牵引电机2 速度是相同的, 但为了反映牵引电机2 的跟踪和波动情况, 在此特地将其分开, 上面是牵引电机1 的速度曲线, 下面是牵引电机2 的速度曲线（ 见图4） 。牵引电机1 的速度发生变化时, 牵引电机2 就能及时地响应, 进行跟踪, 并且能很快地达到稳定。实验表明, 采用PLC 和变频器的控制方法, 能达到较高的同步要求, 响应快、速度波动幅度较小。

5 结束语

该控制方法已在各种炉下车辆中应用。实际应用中, 走行同步起动效果明显, 车辆运行平稳。实践证明, 采用PLC 解决车辆分散驱动时电机速度同步的控制方法应用效果较好, 是一种理想的调速控制方法, 满足了生产工艺要求, 减少了设备的维修维护费用, 保证了车辆发挥正常的生产效率, 经济效益显著。随着PLC 与变频器控制方法的广泛应用, 必将更好地tigao传动系统对速度控制的可靠性与灵活性。