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6ES7214-2AD23-0XB8型號介紹

一、 引言

在現代工業控制系統中，PLC和變頻器的綜合應用最為普遍。比較傳統的應用一般是使用PLC的輸出接點驅動中間繼電器來控制變頻器的啟動、停止或是多段速，采用PLC加D/A 擴展模塊控制變頻器的頻率。采用D/A擴展模塊控制變頻器的頻率時，容易受到模擬量信號的波動和因距離不一致而造成的模擬量信號衰減不一致的影響，使整個系統的工作穩定性和可靠性降低。從經濟的角度來考慮，當需要控制多臺變頻器時，如果采用D/A擴展模塊，成本將是使用RS-485通訊的多倍，例如：一塊FX2N-2DA（兩路模擬量輸出模塊）價格在1000元以上，而一塊FX2N-485BD（FX系列的485通訊板）價格在200元左右。而使用RS-485通訊控制，很容易實現多變頻器之間的同步和比例聯動運行。該系統具有成本低、信號精度高（可達變頻器最高分辨率）、傳輸距離遠、抗干擾性強等特點。

二、系統配置

　　膠輥機械控制系統共使用3臺變頻器，分別控制行走小車，主軸，擠出機的速度。要求分為自動/手動控制，觸摸屏界面為開機界面手動、自動和手動/自動選擇四個界面；自動　狀態時通過在觸摸屏上選擇不同的比例來控制3臺變頻器的頻率和起停；手動狀態時可以單獨操作三臺變頻器的正反轉和頻率。

三、系統硬件組成和連接

　　根據該系統的控制要求，選用以下器件：

　　1． PLC選用日本三菱公司FX1N-14MR；

　　2． PLC485通訊擴展板FX1N-485-BD（同變頻器作通訊用）；

　　3． 觸摸屏為WEINVIEW MT500 5.7寸256色觸摸屏；

　　4． 觸摸屏同的PLC連接電纜；

　　5． 變頻器采用我公司自主研發的正弦SINE003系列變頻器，具有低頻轉距大，帶載　　　　　　　　

　　　　能力強，保護功能完善等特點；

四、通訊協議

　　正弦變頻器內置標準RS-485通訊接口，其通訊協議格式如下表：

表1 發送、接收數據包格式

協議格式解釋：

數據包頭：02H（數據包頭的起始字節）

從機地址：變頻器為從機，變頻器的本機地址即為PLC通訊的從機地址，由變頻器的參數設定（主機為工控計算機或PLC可編程序控制器等）。

狀態代碼：從機變頻器的狀態代碼。即參數設定狀態、運行狀態、停車狀態、故障狀態和 工廠測試狀態。

狀態代碼：主機發送的命令代碼，對從機進行相應的操作，如點動、啟動、停車、讀數據、寫數據、清除故障等。。

數據地址：即變頻器功能代碼的地址（通訊）編號。

數據信息：數據信息的定義，范圍： 0-32000。無小數點，如：若功能代碼內容為10.00，發送的數據為1000，若為50.0則為500。發送方式：先發高字節，再發低字節，將數據信息雙字節的高 4位和低4位拆分并轉換為ASCII碼，先高后低發送。

異或校驗：數據含義：數據幀從機地址至數據信息的異或結果。既第 2字節第3字節異或的結果與，再與第4字節異或，以此類推至第13字節。處理結果：當校驗結果小于等于1FH，則校驗結果加20H。

數據包尾：03H（數據包的結束字節）

（從機地址、狀態代碼、狀態代碼、異或校驗的發送方式：將命令代碼的高 4位和低4位拆分并轉換為ASCII碼，先高后低發送）

五、采用三菱FX1N系列PLC的通訊程序實例如下：

圖3 PLC通訊程序實例

六、變頻器參數設定

　　1． 控制小車的變頻器：

F1.01=2（端子控制正/反轉，RUN端子ON/OFF控制正轉/停止，F/R端子控制反轉/停止）。

F1.02=13（485計算機輸入有效），F4.11=1（本機通訊站號設為1#）

　　2． 控制主軸的變頻器：

F1.01=2（端子控制正/反轉，RUN端子ON/OFF控制正轉/停止，F/R端子控制反轉/停止）。

F1.02=13（485計算機輸入有效），F4.11=2（本機通訊站號設為2#）

　　3． 控制小車的變頻器：

F1.01=2（端子控制正/反轉，RUN端子ON/OFF控制正轉/停止，F/R端子控制反轉/停止）。

F1.02=13（485計算機輸入有效），F4.11=3（本機通訊站號設為3#）

隨著計算機技術和電力電子技術的發展，交流變頻調速技術正逐步取代交流串級調速、直流調速等電氣傳動方式。采用交流電機變頻調速技術可以提高機械的控制精度、生產效率和產品質量，具有優良的控制性能和顯著的節能效果。交流異步電動機結構簡單，堅固耐用，便于維修保養,,適用于各種工作環境。經編行業運用變頻調速技術對老式經編機的電機調速方式進行改造可以提高產品竟爭力，增加企業經濟效益。

　　1 電機和變頻器選擇

　　德國MRGJSF36/1/18型電腦經編機是上世紀八十年代初的產品。該機采用直流電機來調節車速，起、停不平穩；直流電機維修保養工作量大；直流調速裝置老化淘汰 ，故障多，可以改為三相交流電機變頻調速。將原GF132LM型直流電機（6.1KW,16A,1500r/min）改為Y132M-4型交流異步電機(7.5KW,15.4A,1440r/min),安裝外形尺寸一樣,電氣性能數據比較接近。根據經編機電氣控制原理及電機調速原理，經綜合比較，選擇三菱通用變頻器FR-F740-11K（11KW，400V，23A）代替原直流調速裝置。

　　2 改造方法

　　a. 拆掉直流電機和制動器（變頻器具有制動功能），其電樞、勵磁、脈沖發生器及調節器等控制部分電源均拆掉。
　　b. 裝上交流電機和變頻器，另加20A自動斷路器控制變頻器三相電源，變頻器輸出端U、V、W直接引到主電機M205上。
　　c. 利用快車接觸器K314的一對常開觸頭作為變頻器的起動信號。
　　d. 變頻器報警輸出端B、C接至機器準備繼電器K310線圈回路，一旦故障報警，變頻器立即跳閘并自鎖保護。
　　e. 利用K314的一對常閉觸頭和一只按鈕與復位端RES、公共端SD串聯，可在變頻器故障跳脫時用按鈕使變頻器復位，而機器正常運轉時不會使變頻器復位。
　　f. 利用原直流調速電位器R209作為變頻器頻率設定信號（模擬量），調節交流電機速度。
　　g. 用變頻器代替直流調速裝置，原快動、慢動和停止按鈕保持不變，以方便擋車工操作。
改造后的MRGJSF型經編機主電機驅動電路圖如附圖所示。

　　3 調試運行

　　變頻器調試的基本步驟是空載通電檢驗,帶電機空載運行,帶載試運行及機器統調。從操作面板上輸入有關參數，滿足生產工藝要求。


　　3.1 空載通電檢驗

　　a. 按照改造后的經編機主電機驅動電路圖進行接線，接通三相電源。
　　b. 檢查變頻器顯示窗的出廠顯示是否正常。
　　c. 熟悉變頻器的操作和故障代碼。


　　3.2 帶電機空載運行

　　a. 設定變頻器的基準頻率（電機額定頻率）和基頻電壓（電機額定電壓）。
　　b. 設定電子過電流保護。一般為電機額定電流。
　　c. 設定上下限頻率。防止輸出頻率過高損壞設備，還可作限速使用。
　　d. 設置轉矩特性。根據變頻器使用說明書V/F類型圖和負載特點，選擇恒轉矩負載。提高低頻時電機的起動轉矩（轉矩提升），使電機輸出轉矩滿足機械負載起動的要求。
　　e. 變頻器分別在面板運行模式和外部運行模式下起動、停止電機，觀察電機運行是否正常，方向是否正確。


　　3.3 帶載試運行

　　a. 設定加減速時間。通常按負載和經驗先設定較長加減速時間，通過起、停電機觀察有無過流報警，然后逐漸縮短加減速時間，以運轉中不發生報警為原則。
　　b. 若起、停電機過程中變頻器出現過流報警，應重新調整加減速時間或轉矩提升量。
　　c. 若起動電機時仍出現過流報警，試試簡易磁通矢量控制，提供大的起動轉矩和充足的低速轉矩。