PLC和6RA70在铜管复绕机系统改造中的应用
陈国平，郭志亮
中天合金技术有限公司 江苏 南通 226010
摘要：文章介绍了PLC通过Profibus-DP总线控制直流电机的应用系统，选择S7-300 CPU315-2DP作为控制核心，西门子触摸屏作为人机交互设备，6RA70系列直流驱动器为执行设备，进步验证了系统的技术先进行，可靠性和检验精度。
关键词：S7-300;6RA70;Profibus-DP;直流调速；传动装置检测系统；
Abstract:The paper introduces the DC motor speed control system controlled by PLC through Profibus-DP bus.The system uses the S7-300 CPU315-2DP as the core,Siemens Industrial Computer equipment MP277 as a human-computer interaction,6RA70 series DC driver as the implement equipment,to improve the advanced technology,reliability and accuracy of the speed control system.
Key words:S7-300; 6RA70; Profibus-DP; DC converter; gear detection system.
1、引言
随着新型电力电子器件的不断问世，对直流电机的控制系统也由原来的晶闸管、接触器、继电器等器件，逐步过渡到集成度和控制性能更高的系统，通过对合金卷取铜管复绕机系统进行改造，用全数字直流调速装置来代替模拟直流电源，实现了此类系统的全数字控制和高可靠性。整个系统采用“PLC+6RA70+控制柜+MP277”的结构，如图1所示。
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2.1、系统硬件组成
上位机使用西门子触摸屏MP277，组态软件使用SIMATIC Wincc fiexible 2008，使其能够方便实现现场工艺参数的输入、输出、以及实时监控，对生产过程进行有效地控制。PLC使用西门子的S7-300 CUP315-2DP，该PLC有PORT0和PORT1两个通讯口，PORT0为Profibus总线通讯口，波特率选为500kb/s;PORT1为MPI口，即与触摸屏的通讯口，采用RS-485通讯，波特率选为19.2kb/s.此外，系统中还有三台6RA70系列直流调速装置。通讯部分采用Profibus-DP进行网络通讯，可编程控制器CPU315-2DP作为一级主站，触摸屏和直流调速装置都作为DP从站来完成于主站的数据交换。在整个系统中，触摸屏作为人机交换的终端，Profibns-DP总线作为数据传输通道，CPU315-2DP作为控制中枢，协调指挥系统各构成环节可靠地运行。
2.2 6RA70硬件配置
整个系统采用三套6RA70给三台直流电机提供励磁电流的方式来模拟传动装置的载荷，6RA70作为一个受PLC控制的可调速直流电源。6RA70的输入输出端子可以自由和使用，本应用中定义端子1、2、3、4、5、6、7为模拟量输入，12、13、14、15、16、17为模拟量输出，22、23为温度传感器输入，37电源合闸/分闸，38运行使能，46、47、48、54为过载响应故障输出。6RA70的电枢电源1U1、1V1、1W1接380VAC，电子板电源5U1、5V1接380VAC，从系统的数据交换和通信协议可靠性出发，通过安装ADB板（适配板） CBP2（通讯板），使直流调速器构成一个Profibus从站。硬件连接图如图2所示。
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3 参数设置
3.1 直流调速器装置参数设置。在硬件连接完成之后，首先对直流控制器恢复出厂设置P51=21大约10秒之后控制器将被恢复到缺省值（工厂设定）。
3.2 根据电动机的名牌对装置参数进行设置
P078.001=400 电枢回路供电电压
P078.002=400 励磁回路供电电压
P082=0 励磁运行方式
P083=3 电枢电压反馈
P100=15.6 电枢额定电流（A）
P101=400 电枢额定电压（V）
P771=B107 故障
P772=B104 运行
P755=K266 实际励磁电流（电流表）
P654=B2100 使能OP1S操作器
P433=K401 标准给定的源
3.3 励磁电流调整
先使用电枢电压反馈，给定不同的值，看励磁电流的大小（R035），正常后将P102设为电机额定励磁电流，观察励磁电流大小（R035），正常后设置P082=2编码器反馈
3.4 电机启动
设置P082=2，P401=5％ P083=3 使能合闸观察电机转动情况，调整P401=10％再次观察电机转动情况
3.5 电枢和励磁的预控制和电流调节器的优化
电机轴锁死，P051=25，装置合闸，运行使能，40S之后，驱动装置回到07.2的状态，其中P110 、P111、 P112、 P155、 P156、 P255、 P256、 P826参数被自动设置，重复两次优化比较两次优化的结果。
3.6 速度调节器的优化
设置P082=2 P083=2 P140=1编码器的类型 P141=600 编码器的脉冲数 P142=1 编码器脉冲信号电压 P143=1480 设置脉冲编码器的最大运行转速（转/分钟）P051=26装置合闸，运行使能,6S后，驱动器回到07.2状态，P225、P226、P228参数被自动设置，重复一次优化比较优化结果
3.7 弱磁优化
设置P051=27装置合闸，运行使能，1分钟之后，驱动器回到07.2状态，参数P117到P139、P275、P276被自动设置。弱磁优化后P169=0、P170=1选择转矩限幅和转矩控制
3.8 联机调试
通讯板CBP2插进直流调速装置的槽口2中，为了使CBP2能正常工作，需对直流调速器一下参数进行设置：PP0类型、报文监控时间、CBP2的Profibus站点地址、CBP2的参数是能状态，通过上述优化才能实现与SIMANTIC S7-300的通讯，本系统中的参数设置为：P644=K3002，P648=K3001，U734.001=K32，U734.003=K33等。参数设置流程如图3所示
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3.9 PLC参数设置
CPU315-2DP系统本身具有Profibus-DP接口，不需要另外的通讯接口。在编程软件STEP7中完成硬件网络组态，为直流调速装置分配网络地址，该地址必须与直流调速装置CBP2板中设置相同，在组织块OB中选用SFC14、SFC15系统功能块，向直流调速装置的CBP2板接受和发送数据。
4 编程
在STEP7中对6RA70进行硬件组态，选择CBP2板的PP0类型为PP04即PKW0个字及PZD6个字。通过以上设置，通过编程可以实现对6RA70的精确控制。
5 系统调试和运行
系统调试包括硬件、软件、单机调试、联机调试；先空载调试再戴带载调试，在调试过程中，很多故障是由于机械的运行条件、液压的运行连锁、直流调试装置和PLC的参数设置不当造成的，因此调试现场一定是相互配合，共同协商完成。
6 结束语
本文通过实际的项目改造，实现了触摸屏、S7-300PLC与6RA70直流装置之间的Profibus-DP的通讯，经过现场调试以及运行情况，此方法是控制直流电机比较可靠、经济适用的方法，整个系统设计具有普遍性。
参考文献：
【1】SIMOREG DC Master 使用说明书 Siemens Electrical Drives Ltd. 6RX1700-0AD50
【2】Siemens.S7-300可编程控制手册
作者简介：陈国平，男，1981年12月，职称电子信息工程系列工程师，西安工业大学自动化专业，本科；研究方向，设备维修保养；2007年8月—2008年12月入职中天科技铝包钢厂维修电工，2009年1月—2011年10月入职中天科技铝线厂设备管理员，2011年11月至今入职中天合金技术有限公司设备部电气工程师、设备部副经理、设备部经理。工作期间，获得国家专利7项，其中发明专利1项。
联系方式：中天合金技术有限公司，南通市经济技术开发区常兴路96号，15862860785
郭志亮，男，1991年11月，职称助理工程师，武汉工业职业技术学院应用电子专业，大专；研究方向，设备维修保养；2014年10月至今入职中天合金技术有限公司设备部电气维电工。
联系方式：中天合金技术有限公司，南通市经济技术开发区常兴路96号，15240559796