基于S7－200与MM440变频器联机的多段速控制

2014-05-28王宗刚程航张志成

电气开关 2014年1期

王宗刚，程航，张志成

(1.河西学院物理与机电工程学院，甘肃张掖 734000;2.兰州工业学院电气工程系，甘肃兰州 730050)

1 引言

由于现代工业现场生产上的需要，对自动化控制技术的要求也越来越高，很多生产设备在不同的阶段需要电机在不同的转速和转向下运行。现代工业生产中利用了PLC实现逻辑控制，变频器通过变频进而控制电动机转速和转向。本文采用 S7－200PLC与MM440变频器的联机实现对电动机的多段速控制。由于西门子变频器内部具有若干自由功能块、固定频率设定功能及BICO功能，具有强大的可编辑性，所以应用西门子MM440变频器的BICO功能把输入和输出功能联系在一起，实现多段速控制。从而使整个控制系统接线简单、设备简化和投资减少。

2 系统的硬件设计

本设计采用PLC控制来实现一对触点与多个控制端之间的转换，本文选用S7－226型PLC。变频器采用MM440型。

图1 变频器多段速控制原理图

如图1所示，下面以三段速加以说明。程序执行时，按下起动按钮SB1后，输入继电器I0.1得电，输出继电器Q0.3和Q0.4置位，同时定时器T37得电计时。Q0.6输出，变频器MM440的数字输入端口DIN6为“ON”，Q0.5输出，数字输入端口DIN5为“OFF”状态，得到频率指令，电动机以P1001参数设置的固定频率1(15Hz)正向运转;T37正转定时到18s，位常开触点闭合，使输出继电器Q0.6复位，同时定时器T38得电计时。Q0.5输出，数字输入端口DIN5为“ON”状态，变频器MM440的数字输入端口DIN5仍为“ON”，得到运转信号，同时得到频率指令，电动机以P1002参数设置的固定频率2(－30Hz)反向运转，T38反转定时20s，T38位常开触点闭合，输出继电器Q0.6再次置位输出，变频器MM440的数字输入端口DIN5和DIN6均为“ON”状态，电动机以P1003参数设置的固定频率3(50Hz)正向运转;按下停止按钮SB3时，PLC输入继电器I0.3得电，其常开触点闭合使输出继电器Q0.1、Q0.2复位，此时变频器 MM440的数字输入端口DIN1、DIN2均为“OFF”状态，电动机停止运转。其他常用的七段速和其他的多段速，在此就不在赘述。

3 MM440变频器频率设定及选定

3.1 MM440变频器频率设定

在西门子变频器中，用P1001～P1015定义频率设定值。每一个都有3种选择固定频率的操作方法:直接选择、直接选择+ON命令、二进制编码选择+ON命令。采用直接选择方式或直接选择+ON实现七段速控制，存在以下问题:输入端不够用。西门子变频器有8个数字输入端，首先需要用7个数字输入端来激活7个频率，另还需2个数字输入端分别作为起动、停止用;操作麻烦，频率设置有局限。若用3个数字输入端来选择多个频率，是利用这3个数字输入端的不同组合，来激活多个固定频率，它们的总和作为最终的选择频率。这时，不仅需要同时按下多个按钮，而且要求选择的频率是可以叠加出来的，频率的设置有局限性。因此，用西门子变频器实现多段速控制，最好的方法是采用二进制编码选择+ON命令。

西门子MM440变频器有6个数字输入端口DIN1-DIN6，即端口 5、6、7、8、16、17，用 P0701-P0706的值来实现多段速频率控制。在多频段控制中，电动机的转速方向是有P1001-P1015参数所设置的频率正负决定的。MM440变频器有6个数字输入端口DIN1-DIN6作为电动机运行、停止、多频段控制由用户任意定义。一旦确定了某一数字输入端口的控制功能，其内部的设置值必须与端口的控制功能相对应。假设用DIN3－DIN6四个端口来选择16段频率其组合形式如表1所示。

每一个二进制编码与参数P1001～P1015一一对应，通过激活不同的二进制编码来选定不同的固定频率。每个频率由P1001－P1015参数设置，理论上可以实现16段频率，但实际上最多可实现15段频率控制。因为最后一种组合表示四个端口都是断开的。

3.2 MM440变频器参数设置

首先恢复变频器的工厂默认值。设定P0010=30和P0701=1，按下 P键，开始复位，复位时间大概3min，这样保证了变频器的参数恢复到工厂默认值了。其次设置电动机参数。电动机参数设置完成后，设置P0010=0，变频器当前处于准备状态，可正常运行。最后设置多段固定频率控制参数，如表2所示。

表1 运行固定频率对应表

表2 固定频率控制参数表

4 变频器多段速控制的BICO设计

西门子MM440变频器的BICO功能是一种很灵活的把输入和输出功能联系在一起的设置方法。即二进制、量值互联连接技术。也是西门子变频器特有的功能。BI就是二进制互联输入，即参数可以选择和定义输入的二进制信号。BO就是二进制互联输出，即参数可以选择输出的二进制功能，或作为用户定义的二进制。BI参数可以与BO参数相连接，只要将BO参数值添写到BI参数中即可。CI就是内部互联输入，即参数可以选择和定义输入量的信号源。CO就是内部互联输出，即参数可以选择输出量的功能，或作为用户定义的信号输出。在变频器内部，利用BICO功能互联连接输入和输出量及闭环控制的参量，可以使变频器满足不同的应用要求。其电路具有以下特点:任何挡位均能实现连续运行。能够实现高低速灵活转换。实现高速停车。在变频器参数设置中，可以根据变频器逻辑电路中的各个自由功能块及二进制互联BICO的值进行设置。