变频器面板按键说明书 基于S7-300的多台变频器控制系统

来源:总结汇报 发布时间:2019-03-12 05:40:34 点击:

  引言      在工业控制领域,特别是一些规模较大的生产线或分布式控制系统中,往往控制交流电动机的变频器数量较多,并且分布在生产线的多个环节。而且在控制过程中,又需要实时修改变频器参数设置以及控制频率,同时,还要实时读取各个变频器的运行状态,以便主机进行监控。而传统的控制手段已经远远不能满足上述控制要求。近年来,随着PLC和变频器的广泛应用以及电力电子技术和通讯技术的发展,现场总线技术开始逐渐应用于变频调速系统中,并且呈现出较好的发展趋势。以下将介绍一种基于Profibus总线的多台变频器控制系统,该系统由西门子S7-300PLC与多台MM440系列变频器通过
  Profibus-DP现场总线组合构成,通过对该系统的介绍探讨现场总线在该领域的应用。
  
  1 系统介绍
  
  1.1系统配置
  该系统主要由以下几部分组成
  主站PLC。选用西门子S7-300(CPU315-2DP)。
  ET200M模块。
  总线传输介质。光纤和RS-485的总线连接器。
  变频器。选用西门子MICROMASTER440(MM440)变频器,带PROEIBUS模块和制动电阻。
  传动设备。异步电动机。
  HMI。开关按钮、指示灯、控制柜的显示仪表。
  
  1.2Profibus现场总线介绍
  Profibus是用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线标准,主要由三个兼容的协议类型组成,分别是Profibus-FMS、Profibus-DP和ProfibusPA。在本系统中主要应用DP(DecentralizedPeriphery)分散化外围设备的缩写。
  
  1.3ET200M模块
  Profibus站点模块,ET200M用于与标准的S7300模块一起组成远程I/O,而不用去买专门的Profibus I/O模块,可以降低成本。
  ET200M由以下部分组成:IM153接口,用于与PROFIBUS-DP现场总线的连接;各种I/O模块,用总线连接器连接或插入在有源总线模块内,系统运行时可更换模块;电源(如有必要);S7-300自动化单元的所有I/O模块,都可应用(功能和通信模块只用于SIMATICS7/M7主设备)。
  
  1.4S7-300PLC
  S7-300是西门子公司s7系列模块式中小型机,最多可以扩展32个模块。该PLC得CPU模块都有一个编程用的RS-485接口,有的有PROFIBUS-DP接口或PtP串行通信接口,可以建立一个MPI(多点接口)网络或DP网络。
  CPU315-2DP属于户外型的CPU,适用于比较恶劣的环境下使用。
  
  1.5MM440变频器
  MICROMASTER 440是西门子公司生产的适合用于三相异步电动机进行速度控制和转矩控制的变频器系列。功率涵盖120W到200KW和250KW。变频器采用微处理器进行控制,并且采用绝缘栅双极型晶体管作为功率输出器件。具有很高的运行可靠性和功能多样性。脉冲宽度调制频率可选,因此可以有效的降低电动机运行噪声。既可用于单机驱动,也可以用于自动化系统集成当中。
  
  MM440控制方式灵活多样,模拟、数字的输入输出和加速、减速的斜坡函数可编程,具有快速电流限制功能,避免频繁跳闸现象,集成斩波器配合制动电阻实现快速复合制动功能。具有1.5倍以上的抗过载能力且有过压、欠压、过温、短路等保护功能,还有保护电机过热、PTC过热、电机失速等负载电机的保护功能。
  该系列变频器具有两个串行通讯接口,可以同时利用它们进行通讯。采用RS485进行通讯时,需要在总线末端的两个端子上连接有一个适当的终端装置,并且至少有一个总线末端的端子上连接有阻值适当的上拉或者下拉电阻。
  
  1.6HMI
  HMI,人机接口,也被称为人机界面。是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介,它主要用于实现信息的内部形式与人类可以接受的形式之间的转换。一般可以包括按键,仪表,指示灯等。
  
  2 系统原理
  
  2.1系统结构
  本系统以西门子公司的Profibus总线形成FCs控制系统,并且配以由西门子专用的组态软件开发的监控界面。通过现场总线,将控制信号送入各个变频器,同时,ET200M作为从站,实时将现场运行的各种参数信号通过现场总线传给PLC,然后由PLC传回到计算机中心,使得操作人员很方便地了解到各个变频器的运行状况,即分布在不同地方的电动机的运行状况,并且根据情况适时调整控制参数。
  如图所示,该系统的上位机为PC机,接人工业以太网中,DP主站为PLC,上位机与PLC之间通讯CPU315-DP发出指令,控制整个系统。CPU315-DP通过PROFIBUS总线与变频器进行通讯来实现对现场的控制。ET200M远程分布式I/O模块作为从站,对控制现场的所有DI/DO,AI/AO设备进行连接和控制。
  
  2.2系统控制原理
  S7-300PLC在本系统中作为智能装置,起到主要的作用。由上位机传来的控制信号通过PLC的CPU315-DP进行通讯,由于该型CPU集成了DP口,所以可以节省成本,同时由于PLC自身具有保护功能,可以避免系统受到外部干扰,提高系统的稳定性和可靠性。同时,通过Profibus总线,PLC实现与多台变频器通讯,可以协调各台变频器的工作,这样方便地适时修改每台变频器的参数设置,并且实现对多台电动机的转速,输出力矩的协调控制。
  通过系统结构图可以看到HMI连接在Profibus总线上,这样可以方便地实现手动控制和自动控制的转换。
  
  3 结语
  
  由上述介绍可以看出系统中,PLC与MM440之间的通讯是通过现场总线实现的,该系统有以下优点:1.采取一对多双向传输信号,采用的数字信号精度高、可靠性强。2.设备始终处于操作员的远程监控和可控状态。3.一条通讯线路上可以挂接多台变频器,这样,不仅提高了用户系统集成的灵活性,可以方便地对系统进行扩展和改造,而且能够节约安装成本,节省系统维护的开销。同时,这样的系统结构使系统的稳定性大大提高。

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