西门子6ES7222-1BD22-0XA0产品齐全

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1 引言

恒压供水主要用于锅炉、楼宇、工业厂房供水等众多给水行业，关于恒压供水项目控制系统技术方案比较成熟，实现方法也比较多，有专用的微机给水控制器、变频器嵌入式PID反馈恒压控制、人机界面和PLC整合应用等多种架构，其原理和核心控制思路都是采用PID反馈控制模型，实现无负压恒压供水。本文介绍基于台达触摸屏PLC的恒压变频恒压供水设计方案，主要体现台达系统集成应用技术方案提供完善的自动化系统。

2 系统设计

2.1 恒压供水原理

根据设备工作要求设定系统给定压力(Mpa)，作为PID自整定控制模型的SV值，压力仪表传感器将被控对象管道压力(Mpa)实时采集作为PID自整定模型的PV值，二者数值大小比较后生成偏差值Et，按照调整好的比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd，PLC控制程序PID指令运算控制输出MV值，转换为模拟量(0～10V)作为变频器频率给定信号，控制变频器拖动水泵电机输出不同转速，达到调节供水管道压力的控制效果。

2.2 台达PLC的PID控制

台达PLC主要利用PID指令算法构成反馈控制回路，达到恒压供水控制要求，原理设计如图(一)所示。

(1)PLC控制程序中管道压力读取部分如下：

(2)PLC控制程序中关于采集管道压力处理如下：

滤除掉06XA模块采集数字量0～4000之外的数值，根据压力传感器和压力变送器量程对应关系计算出管道实际压力(MPa)值。

(3)PLC控制程序中PID指令运用方法如下：

(4)PID指令运算输出作为变频器频率给定信号，同时转换为频率数值用于人机界面显示：

2.3 配置设计

控制系统技术方案配置如表(一)所示。元件表格列举出控制系统主要控制原件，其他辅助器件未给出。

表(一)供水自动化系统配置

3 基于台达HMI宏指令的动画设计

人机界面设计提供直观生动的供水管理监控。人机界面主要有三个画面，实现参数设置和实时显示，水泵运行动画显示，工作方式选择等功能。主画面如图(二)所示。水泵运行动画动态显示画面如图(三)所示。

图(二)供水系统主画面

水泵运行动画动态显示水泵运行的动画显示是通过人机界面宏指令来完成的，效果虽没有工控组态软件生动，但是还是把工业现场的运行状态真实表现出来，满足了客户的需要。

宏指令分为三部分：CLOCK;子宏1;子宏2。

CLOCK Macro根据两台水泵不同运行状态分别调用SubMacro 1和SubMacro 2。

选用SVF3000作为动力收放线控制用变频器不仅可以实现断线时自动反转，停机时不反复摆动，通过利用卷饶专用的功能,可以节省断线检测相关电路并能够简化抱闸控制电路.

    1、引言

线缆行业目前正在向产品多样化、生产自动化等更高的技术层次发展。在线缆行业中，应用*广泛的就是放线架，而动力放线架又是其中技术含量较高的一种设备。动力放线架一般要求变频器含有PID调节的功能，并且PID是可以双向控制的。目前在行业应用中，只有少数的几个牌子的变频器可以不加任何辅助配件就可实现这样的要求。

SVF3000 是目前拥有此项功能的为数不多的国产变频器之一，出色的控制性能和良好的可靠性，更保了西林变频器在线缆的优越表现。

2、工艺介绍

动力放线架作为多种设备的*，一般来说，对动力放线架的要求有以下几点：

a在引取速度加快时，放线速度也跟着引取速度快速加速；

b在引取速度减速时，放线速度也跟着引取速度减慢；

c当稳定运行在某个速度时，放线架的摆杆要稳定；

d当出现松线和断线的时候，要求放线盘可以自动反转；

e在引取速度为0时，放线电机要进入停机状态，不出现反复摆动；

f需要有断线检测功能；

g异常情况要有抱闸动作输出。

以上的几点要求全部有变频器的功能完成，而且要求变频器对速度的反映要相当灵

敏。

3、 控制方案

SVF3000系列变频器是西林技术推出的新一代高性能变频器。在满足客户性能要求的基础上，将一些过去由配套厂家硬件实现的功能通过变频器自有的软硬件来现，为用户提供一个性价比高的产品平台。

针对动力放线架对变频器的要求，SVF3000在频率源选择选为 主＋辅，主频率为PID，辅助频率为0，可以实现PID的双向正反转控制。具体接线图及主要参数如下： 

2：1端子命令

F0.03：7主频率源为PID

F0.06：0辅助频率源为0

F0.07：2频率源为 X+Y

F0.13：0.2s 加速时间

F0.14：0.2s 减速时间

F4.01：23OC1输出抱闸信号（在每次停机时）

F4.05：5.0s OC1输出抱闸信号有效时间

F9.00：2101PID模式（反馈由AI1来输入）

F9.06：30P

F9.07：5.0s I

F9.08：50.00Hz 反转截止频率

F9.12：3.00Hz 睡眠频率（在收线停止后放线盘不会反复正反转） 

F9.13：3.0s 睡眠延时

F9.14：90.0 唤醒值

F9.15：0.1s 唤醒延时

F9.16：（断线检测方式） 

4、调试

SVF3000 在接线和调试方面都是很方便的。调试中应该注意的问题：

aPID的作用方向一定要选为反作用，这是一个正反馈系统；

b由于动力放线架都有抱闸装置，所以停机方式请选择自由停车；

c调试的关键在于找到摆杆稳定工作的点，然后将这点所在的位置定义为PID的给定；

在实际应用中，SVF3000变频器对速度的响应非常灵敏，在快速速度跟踪和松线反向收线两方面表现非常出色，由于在通用变频器的基础上增加了断线检测功能以及时间可设置的抱闸控制信号，提高了性价比，完全满足客户的需求。

0 不检测

1 根据PID反馈（摆杆信号）信号进行检测

2 根据断线接近开关信号检测

F9.17:10%PID反馈断线判断阀值

F9.18:2.0S断线检测判断延时

 在《自学自会LC指令——三菱FX2N编程技术及应用》（莫操君）一书中，没有对PWM指令进行介绍。现按照该书“用简单的方案进行指令试验”的思路，用台达DVP-ES2（晶体管输出）来观察一下PWM指令。

    查《ES2操作手册——程序篇》，PWM为脉冲宽度调制指令，与其有关的“特殊寄存器”有M1070、M1071，本试验拟取“脉冲输出时间单位”为1ms，故可以暂时不理会M1070和M1071。

    试验时，拟固定脉冲输出周期、而调整脉冲输出宽度，想象中可以利用输出LED指示灯的亮度、来观察试验效果。鉴于“脉冲输出宽度S1、脉冲输出周期S2，可在PWM指令执行时更改”，又S1、S2可以采用E、F作操作数，故先看看“常数”是否可以采用E、F修改，试编程序，不可。

    从而改用数据寄存器来调整脉冲输出宽度，程序如图1所示。

    运行程序，接通X0，Y1为亮1秒，灭1秒；接通X1，Y1也是一亮一灭；而接通X2后，则是Y1一直点亮，看不出输出指示灯的亮度变化。

    这时才反应过来：由于脉冲周期是两秒，当脉冲宽度为1秒时，在X0接通时，当然是接通1秒，然后断开1秒。而且观察到的一个现象是，当输入X接通，输出Y即接通，立即输出脉宽；故接通X2后，Y1会一直亮。

    为观察当输出脉冲接通时，其LED指示亮度是否会暗一些，特设图2程序进行试验。

    运行程序，接通X0，可见Y10常亮、Y11有闪烁；程序扫描周期约0.2ms。为搞清楚Y11的输出指示为什么有明显的闪烁，是不是PLC的输出LED指示灯，未跟上输出的变化，故拟采用输出外接LED试；取电压24V，加限流电阻接一红色LED。

    这时输出采用的是Y1，却没有看到输出LED的明显闪烁；为便于比较，故采用图3试验，并在Y0、Y1外接LED。

    运行程序，注意对照的话，输出Y1指示要暗一点，包括外接的LED；Y11仍有明显闪烁。查“ES2操作手册-硬件篇”，Y1的开关速度为20μs（断→通）、30μs（通→断），Y11的为100μs，所以Y11的闪烁现象可以理解。

    以此为基础，继续进行试验。参见图4，仍保留Y0作为对照；先分别接通X0、X1，观察LED亮度是否有变化；X2接通时，取脉冲周期20ms，脉宽由低到高变化看外接LED的显示情况。

    运行程序可看到，X1接通相比于X0接通时，Y1对应LED的亮度。

要大一些。再接通X2（输入均为单个接通），可看到LED由暗升至*亮并保持，PLC上的输出指示亦有相应变化。以上程序，均为用WPLSoft编制，若用ISPSoft编制，则为图5的形式，可将两者作个比较。

    在图4基础上，可将Y1输出LED亮度*大后，再由亮变暗，如此反复，程序见图6。

    后语：因软件不支持PWM指令，故该试验需用PLC进行；由于输出的频繁动作，故要用晶体管输出的PLC试验。

    修改程序后，要重新下载至PLC（或采用“在线更新”模式）。

    （注：本台达PLC的系列文章，为“莫操君《自学自会PLC指令——三菱FX2N编程技术及应用》”的补充资料，为感谢该书购买者而作，顺便亦推介该书；转载请保持信息完整）

     根据串行通讯的基本原理，现以台达PLC与松下变频器通讯为案例，详细讨论台达PLC的通迅功能及实际应用。主要介绍如何使用台达PLC完善的通讯功能完成各种实际应用