橫移小車在巨龍鋼管有限公司大直縫生產(chǎn)線的生產(chǎn)中起著不可或缺的重要作用，在巨龍鋼管有限公司JCOE大直縫流水線中，上下工序之間鋼管的橫向傳輸就是通過橫移小車來實現(xiàn)。橫移小車分四輪和八輪兩種，主要由小車本體、驅(qū)動機構、車輪副、液壓升降機構、緩沖裝置、檢測裝置和行走到位極限保護等組成。下圖為實物圖。

改進緣由

橫移小車電氣控制系統(tǒng)的主要構成：PLC選用Siemens S7-300系列；變頻器選用Siemens 6SE70系列；電機選用天津SEW FA系列減速電機，電機功率為7.5kW。

PLC通過控制變頻器來控制電機總的來說有端子控制和總線通訊控制兩種方式。而端子控制實際上細分還可分為多段速、電阻器、plc的模擬量模塊輸出0～5（10）V或4～20mA信號這三種控制。

在橫移小車原先的電氣控制系統(tǒng)中，小車行走電機速度的控制就是通過調(diào)節(jié)電阻器來實現(xiàn)的，這種方式有接線簡單，控制容易，經(jīng)濟實用等諸多優(yōu)點。在日常的操作中，操作人員通過轉動旋鈕能夠很方便的控制小車的速度，但任何事物都有其兩面性，方便調(diào)速的同時存在很多的安全隱患，容易造成事故。

在巨龍鋼管公司投產(chǎn)的7年多時間里，我們發(fā)現(xiàn)在橫移小車的日常操作中，操作工為了加快小車的橫移速度，任意調(diào)節(jié)電位器（實際上操作規(guī)程上規(guī)定是不允許操作工調(diào)節(jié)的，但是有的時候只靠操作規(guī)程是無濟于事的）。有時甚至將速度調(diào)到最大（頻率50HZ，對應速度大概為30m/min，實際上15m/min的速度完全就完全可以滿足上下工序之間生產(chǎn)銜接的要求），結果小車到位后剎不住車，撞過極限限位以致撞到坑壁，造成損壞小車的嚴重后果。

需要維修人員進行維修，本想節(jié)約時間、提高生產(chǎn)效率，結果反而浪費了時間、降低了生產(chǎn)效率，得不償失。

經(jīng)過技術人員的反復摸索，我們認為在對橫移小車的電氣控制當中，采用總線通訊這種方式來控制變頻器以實現(xiàn)對小車電機的控制是最佳選擇，特別是在鋼鐵、冶金等重工業(yè)中，能有效的避免事故的發(fā)生，減少國家財產(chǎn)的損失甚至人員的傷亡。

改進方法

1、硬件組態(tài)變頻器

實現(xiàn)總線通訊方式必須把變頻器作為PLC的一個從站被組態(tài)到硬件當中，如下圖所示。

圖2 硬件組態(tài)

雙擊可見變頻器在硬件組態(tài)中的Profibus 地址為3，如下圖所示。此時6SE70參數(shù)P918必須為3，以和組態(tài)地址相對應。

圖3 變頻器在硬件組態(tài)中的屬性

2、通訊DB塊的建立及與其相關的變頻器參數(shù)設置和控制程序編寫

下面就需要建立和變頻器通訊的數(shù)據(jù)塊，如下圖所示。

圖4 變頻器與PLC通訊的DB塊

一般的，讀寫數(shù)據(jù)都做在一個DB塊中，且與硬件組態(tài)設定的I/O地址范圍大小劃分相同大小的區(qū)域，便于建立對應關系和管理，6SE70輸入輸出都為6個PZD,每個PZD為一個字，兩個字節(jié)。讀變頻器的數(shù)據(jù)的12個字節(jié)在DB0～DB11中，寫給變頻器的12個字節(jié)數(shù)據(jù)放在DB12～DB23中。

設置第一個輸出的PZD為變頻器給PLC的狀態(tài)字，設置第二個為變頻器反饋給PLC的實際輸出頻率的百分比值。變頻器的輸出給PLC的第一個PZD字是P734.1,第二個PZD字是P734.2。

要想把PLC接收的第一個PZD用作第一個狀態(tài)字，需要在變頻器里把P734.1=0032(即字K0032)。要想把PLC接收的第二個PZD用作第二個狀態(tài)字，需要在變頻器里把P734.2=0148(即字K0148)。

在程序中的編程如下圖所示。

圖5 讀變頻器的程序段

設置第一個與第二個輸入的PZD為PLC給變頻器的控制字，其余四個輸入PZD這里沒有用到。PLC給變頻器的第一個PZD存儲在變頻器的K3001字。K3001從3100到3115共16位。其中有個特殊位3110（PcD control），K3001的位3110固定為“控制請求”，這位必須為1變頻器才能接受PLC的控制訊號，其他位的控制用途都不是固定的，換句話說，必須保證PLC發(fā)過來的第一個字從BIT 0到BIT 15這16個位中，BIT10必須為“1”。

在本例中，為了控制小車的啟動、停止以及正反轉，變頻器需要設置的有P554、P571、P572這三個參數(shù)。通常我們設置P554=3100,P571=3101,P572=3102，那么當PLC發(fā)送W#16#0403時（0000 0100 0000 0011）變頻器正轉,當PLC發(fā)送W#16#0405時（0000 0100 0000 0101）變頻器反轉。如下圖所示。

圖7 使變頻器正反轉之程序段

當然我們也可以按照說明書所示：設置P554=3100,P571=3111,P572=3112,那么當PLC發(fā)送W#16#0C01時(0000 1100 0000 0001)變頻器正傳，PLC發(fā)送W#16#1403時（0001 0100 0000 0001）變頻器反轉。

給變頻器的第二個PZD存儲在變頻器的K3002字里，此時應把變頻器的參數(shù)P443設置為3002（用電阻器控制時P443為11），PLC發(fā)送過來的第二個字的大小為0到16384（十進制）（對應變頻器輸出的0Hz到50Hz），當為8192時，變頻器輸出頻率為25Hz，對應橫移小車的實際運行速度為15m/min，如下圖所示。

圖8 控制變頻器輸出頻率的程序段

在實際應用中我們可以根據(jù)需要修改這個值的大小，以實現(xiàn)對小車運行速度的改變。

3、通訊程序的編寫

通訊程序可以直接調(diào)用STEP7編程軟件的系統(tǒng)功能SFC14(DPRD_DAT),SFC15(DPWR_DAT)來實現(xiàn)。

A. 讀出數(shù)據(jù)（SFC14）：

CALL "DPRD_DAT" // 6SE70 à PLC

LADDR :=W#16#11C // 為變頻器在硬件組態(tài)的起始地址，即I Address中的284

RET_VAL:="CReadEC" // 錯誤代碼

RECORD :=P#DB100.DBX0.0 BYTE 12 // 傳送起始地址及長度

NOP 0

B. 發(fā)送數(shù)據(jù)（SFC15）：

CALL "DPWR_DAT" // PLC à 6SE70

LADDR :=W#16#116 //為變頻器在硬件組態(tài)的起始地址，即Q Address中的278

RECORD :=P#DB100.DBX12.0 BYTE 12 //傳送起始地址及長度

RET_VAL:="CWriteEC" //錯誤代碼

NOP 0

結論

這樣，變頻器6SE70與PLC S7-300之間的通訊連接已經(jīng)基本建立，通過編寫程序就可以通過PLC來控制變頻器以實現(xiàn)對橫移小車電機啟、停、正反轉、速度給定等各種控制，滿足現(xiàn)場橫移小車運行的各項要求。

速度給定方式由調(diào)節(jié)電阻器給定改為總線通訊控制給定，即只能通過修改程序參數(shù)才能改變橫移小車運行速度的方式，這樣使得一般的崗位操作人員不能隨意改變橫移小車的運行速度，雖然在速度需要改變的時候麻煩了一些，但保證了橫移小車在運管時的安全，避免了事故的發(fā)生。

在對車間共20臺橫移小車電氣控制系統(tǒng)做了上述改進之后的1年多時間里，再沒有發(fā)生過由于速度過快而發(fā)生的撞壞小車的事故。

（摘編自《電氣技術》，原文標題為“橫移小車電氣控制系統(tǒng)的改進”，作者為武鑫。）