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(guò)橫移小車來(lái)實(shí)現(xiàn)。橫移小車分四輪和八輪兩種，主要由小車本體、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、車輪副、液壓升降機(jī)構(gòu)、緩沖裝置、檢測(cè)裝置和行走到位極限保護(hù)等組成。下圖為實(shí)物圖。

改進(jìn)緣由

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

PLC通過(guò)控制變頻器來(lái)控制電機(jī)總的來(lái)說(shuō)有端子控制和總線通訊控制兩種方式。而端子控制實(shí)際上細(xì)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(hào)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(jī)速度的控制就是通過(guò)調(diào)節(jié)電阻器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種方式有接線簡(jiǎn)單，控制容易，經(jīng)濟(jì)實(shí)用等諸多優(yōu)點(diǎn)。在日常的操作中，操作人員通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)候只靠操作規(guī)程是無(wú)濟(jì)于事的）。有時(shí)甚至將速度調(diào)到最大（頻率50HZ，對(duì)應(yīng)速度大概為30m/min，實(shí)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(jié)果小車到位后剎不住車，撞過(guò)極限限位以致撞到坑壁，造成損壞小車的嚴(yán)重后果。

需要維修人員進(jìn)行維修，本想節(jié)約時(shí)間、提高生產(chǎn)效率，結(jié)果反而浪費(fèi)了時(shí)間、降低了生產(chǎn)效率，得不償失。

經(jīng)過(guò)技術(shù)人員的反復(fù)摸索，我們認(rèn)為在對(duì)橫移小車的電氣控制當(dāng)中，采用總線通訊這種方式來(lái)控制變頻器以實(shí)現(xiàn)對(duì)小車電機(jī)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(guó)家財(cái)產(chǎn)的損失甚至人員的傷亡。

改進(jìn)方法

1、硬件組態(tài)變頻器

實(shí)現(xiàn)總線通訊方式必須把變頻器作為PLC的一個(gè)從站被組態(tài)到硬件當(dāng)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(shí)6SE70參數(shù)P918必須為3，以和組態(tài)地址相對(duì)應(yīng)。

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(guān)的變頻器參數(shù)設(shè)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(gè)DB塊中，且與硬件組態(tài)設(shè)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(duì)應(yīng)關(guān)系和管理，6SE70輸入輸出都為6個(gè)PZD,每個(gè)PZD為一個(gè)字，兩個(gè)字節(jié)。讀變頻器的數(shù)據(jù)的12個(gè)字節(jié)在DB0～DB11中，寫給變頻器的12個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)放在DB12～DB23中。

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

要想把PLC接收的第一個(gè)PZD用作第一個(gè)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(gè)PZD用作第二個(gè)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(shè)置第一個(gè)與第二個(gè)輸入的PZD為PLC給變頻器的控制字，其余四個(gè)輸入PZD這里沒(méi)有用到。PLC給變頻器的第一個(gè)PZD存儲(chǔ)在變頻器的K3001字。K3001從3100到3115共16位。其中有個(gè)特殊位3110（PcD control），K3001的位3110固定為“控制請(qǐng)求”，這位必須為1變頻器才能接受PLC的控制訊號(hào)，其他位的控制用途都不是固定的，換句話說(shuō)，必須保證PLC發(fā)過(guò)來(lái)的第一個(gè)字從BIT 0到BIT 15這16個(gè)位中，BIT10必須為“1”。

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

圖7 使變頻器正反轉(zhuǎn)之程序段

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

給變頻器的第二個(gè)PZD存儲(chǔ)在變頻器的K3002字里，此時(shí)應(yīng)把變頻器的參數(shù)P443設(shè)置為3002（用電阻器控制時(shí)P443為11），PLC發(fā)送過(guò)來(lái)的第二個(gè)字的大小為0到16384（十進(jìn)制）（對(duì)應(yīng)變頻器輸出的0Hz到50Hz），當(dāng)為8192時(shí)，變頻器輸出頻率為25Hz，對(duì)應(yīng)橫移小車的實(shí)際運(yùn)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(shí)際應(yīng)用中我們可以根據(jù)需要修改這個(gè)值的大小，以實(shí)現(xiàn)對(duì)小車運(yùn)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(lái)實(shí)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(cuò)誤代碼

RECORD :=P#DB100.DBX0.0 BYTE 12 // 傳送起始地址及長(zhǎng)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(zhǎng)度

RET_VAL:="CWriteEC" //錯(cuò)誤代碼

NOP 0

結(jié)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(guò)編寫程序就可以通過(guò)PLC來(lái)控制變頻器以實(shí)現(xiàn)對(duì)橫移小車電機(jī)啟、停、正反轉(zhuǎn)、速度給定等各種控制，滿足現(xiàn)場(chǎng)橫移小車運(yùn)行的各項(xiàng)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(guò)修改程序參數(shù)才能改變橫移小車運(yùn)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(yùn)行速度，雖然在速度需要改變的時(shí)候麻煩了一些，但保證了橫移小車在運(yùn)管時(shí)的安全，避免了事故的發(fā)生。

在對(duì)車間共20臺(tái)橫移小車電氣控制系統(tǒng)做了上述改進(jìn)之后的1年多時(shí)間里，再?zèng)]有發(fā)生過(guò)由于速度過(guò)快而發(fā)生的撞壞小車的事故。

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