【文章內(nèi)容簡介】 主機編程器或編程軟件 可編程控制器基本結(jié)構(gòu)示意圖 Siemens S7200結(jié)構(gòu)及工作原理 (1)S7200系列PLC介紹 S7200系列PLC功能強、速度快、具有模塊化、具有極高的可靠性、極豐富的指令集、實時特性、良好的通信能力等。 它的強大功能使其無論是在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復雜控制功能。可以根據(jù)對象的不同，選用不同的型號和不同數(shù)量的模塊。并可以將這些模塊安裝在同一機架上。 (2) Siemens S7200主要功能模塊介紹 1. CPU模塊S7200的CPU模塊包括一個中央處理單元、電源以及數(shù)字I/0點，這些都被集成在一個緊湊、獨立的設(shè)備中。CPU負責執(zhí)行程序，輸入部分從現(xiàn)場設(shè)備中采集信號，輸出部分則輸出控制信號，驅(qū)動外部負載。從CPU模塊的功能來看，CPU模塊為CPU222。這里介紹CPU222。CPU222它有8輸入/6輸出，I/0共計14點。和CPU 221相比，它可以進行一定的模擬量控制和2個模塊的擴展，因此是應(yīng)用更廣泛的全功能控制器。 當CPU的I/O點數(shù)不夠用或需要進行特殊功能的控制時，就要進行I/0擴展，I/O擴展包括I/0點數(shù)的擴展和功能模塊的擴展。典型的數(shù)字量I/0擴展模塊有:輸入擴展模塊EM221有兩種:8種DC, 8點AC輸入。輸出擴展模塊EM222有三種:8點DC晶體管輸出，8點AC輸出、8點繼電器輸出。輸入/輸出混合擴展模塊EM2323有六種:分別為4點((8點、16點)DC輸入/4點(8點、16點)DC輸出、4點(8點、16點)DC輸入/4點(8點、16點)繼電器輸出。 當需要完成某些特殊功能的控制任務(wù)時，就需要EM277 PROFIBUSDP模塊，在這里主要介紹模擬量輸出模塊EM232。 EM232模塊提供了有2輸出模擬量通道，具有12位的分辨率，且具有多輸入，輸出信號范圍。其內(nèi)部集成了D/A轉(zhuǎn)換器、放大器等多種功能的電路，可用于復雜的控制場合。它能夠不用外部放大器而與傳感器直接相連，可根據(jù)輸出模擬量的大小，通過其外置的D工P開關(guān)選擇不同的檔位及分辨率，且模擬量的輸出可作為測量傳感器的恒流源使用。Siemens S7200 PLC的工作原理： 各種PLC具體工作原理大同小異都采用掃描工作方式。Siemens S7 200PLC的工作過程:PLC上電后，首先進行初始化，然后進入循環(huán)工作過程。一次循環(huán)過程可歸納為公共處理、程序執(zhí)行、掃描周期計算處理、I/0刷新和外設(shè)端口服務(wù)五個工作階段，一次循環(huán)所用的時間稱為一個工作周期(或掃描周期)，其長短與用戶程序的長短以及PLC機本身性能有關(guān)，其數(shù)據(jù)級ms級，典型值為幾十ms。 一、變頻調(diào)速對電機的要求采用變頻調(diào)速時，由于變頻器輸出波形中高次諧波的影響以及電機轉(zhuǎn)速范圍的擴大產(chǎn)生了一些與在工頻電源下傳動時不同的特征。主要反映在功率因數(shù)、效率、輸出力矩、電機溫升、噪音及振動等方面。隨著高開關(guān)頻率的工GBT等電力電子器件的使用、PWM調(diào)制、矢量控制、增強型V/f控制方法的應(yīng)用、使變頻器輸出波形、諧波成份、功率因數(shù)及使用效率得到了很大的改善，有效地提高了變頻控制電機的低速區(qū)轉(zhuǎn)矩。同時由于變頻控制軟件的優(yōu)化使用，使電機可以避開共振點，解決了系統(tǒng)在大調(diào)速區(qū)間內(nèi)可能發(fā)生的共振問題。二、變頻起重機系統(tǒng)中電機的選型起重機起升和運行機構(gòu)的調(diào)速比一般不大于1:20，且為斷續(xù)工作制，通常接電持續(xù)率在60%以下，負載多為大慣量系統(tǒng)。嚴格意義上的變頻電機轉(zhuǎn)動慣量較小，響應(yīng)較快，可工作在比額定轉(zhuǎn)速高出很多的工況條件下，這些特性均非起重機的特定要求。普通電機與變頻電機在不連續(xù)工作狀態(tài)下特性基本一致。在連續(xù)工作時考慮到冷卻效果限制了普通電機轉(zhuǎn)矩應(yīng)用值，普通電機僅在連續(xù)工作時的變頻驅(qū)動特性比變頻電機稍差。三、電機冷卻西門子變頻器在調(diào)速比為1:20的范圍內(nèi)能確保起重機上普通電機有150%的過載力矩值。，運行機構(gòu)的電機在以額定速度運行時電機通常工作在額定功率以下。但若電機要求在整個工作周期內(nèi)在大于1:4的速比下持續(xù)運行則必須采用他冷式電機。四、電機效率國外以4極電機作變頻電機首選極數(shù)，因此時電機有最好的功率因數(shù)和最高的工作效率，使能耗降為最低。目前，國內(nèi)用于起重機械的4極電機有強迫通風冷卻的YZFXXX4型電機等。五、電機起動轉(zhuǎn)矩及電機運行的功率因數(shù)起重機運行機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量較大，為了加速電機需有較大的起動轉(zhuǎn)矩，故電機容量需由負載功率P廠及加速功率Pa兩部分組成。一般情況下,電機容量P為式中一電機平均起動起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)起重機起升機構(gòu)的負荷特點是起動時間短(13s)，只占等速運動時間的較少比例。轉(zhuǎn)動慣量較少，占額定起升轉(zhuǎn)矩的10%20%。其電機容量P為 (kw)式中 一起重機額定提升負載，kg 一額定起升速度，m/s 一重力加速度，g=9. 81m/s 一機構(gòu)總效率，能承受電壓波動的影響，其最大轉(zhuǎn)矩值必須大于2,否則必須讓電機放容，從而降低電機在額定運行時的工作效率。通過利用上述公式的計算，: 各執(zhí)行機構(gòu)電機參數(shù)電機型號電機功率主起升機構(gòu)YZR250M1830KW副起升機構(gòu)YZR200L815KW大車運行機構(gòu)YZR160M162*5. 5KW小車運行機構(gòu)YZR160165. 5KW一，變頻器選型本系統(tǒng)選用西門子變頻器，西門子變頻器具有較合理的價格，完整的理論計算書及輔件推薦值，有利于用戶合理選用。 二、變頻器容量選擇 ?？紤]到電源電壓波動因素及需通過125%超載試驗要求等因素，以確保其安全使用的要求。等額變頻器僅能提供小于150%超載力矩值，為此可通過提高變頻器容量(Yz型電機)或同時提高變頻器和電機容量(Y型電機)來獲得200%力矩值。此時變頻器容量為 (KVA) 式中—電機的功率因數(shù)，= —起升額定負載所需功率，kw —電機效率， =0. 85 —變頻器容量，KVA —系數(shù)，K=2起升機構(gòu)變頻器容量依據(jù)負載功率計算，并考慮2倍的安全力矩。若用在電機額定功率選定的基礎(chǔ)上提高一擋的方法選擇變頻器的容量，則可能會造成不必要的放容損失。在變頻器功率選定的基礎(chǔ)上再作電流驗證，公式如下:＞ 式中一變頻器額定電流，A —電機額定電流，A。式中—電流波形補償系數(shù)，PWM方式K=～ —負載轉(zhuǎn)距， 一總轉(zhuǎn)動慣量對電機軸的折算值， —加速時間，s —電機額定轉(zhuǎn)速，r/min當運行電機在300s內(nèi)電機有大于60s加速時間時，變頻器容量按下式取值： ( kVA ) 電流驗證:以上公式均以負載功率作為變頻器容量計算的基本參數(shù)，相同功率不同極數(shù)的電機有不同的額定電流。故最終尚需驗證電機和變頻器額定電流，即 電壓型變頻器可以一臺變頻器驅(qū)動多臺電機，其并聯(lián)運行且變頻器短時過載能力為150%、 60%時，如電機加速時間在300s內(nèi)有小于60s的加速時間，則并要求 式中—負載所要求的電機軸輸出功率—并聯(lián)電機的臺數(shù)—同時啟動的臺數(shù)—電機效率，=—電動啟動電流與電機額定電流之比值 —電流波形的修正系數(shù)， —變頻器容量，KVA —變頻器額定電流，A、電機變頻驅(qū)動選擇根據(jù)起重機電機驅(qū)動的特性和技術(shù)要求，采用帶測速反饋接口的MASTERDRIVE6SE70系列變頻器作為主、副起升機構(gòu)的電機驅(qū)動，MASTERDRI Vector 6SE440系列變頻器作為大、小行車行走機構(gòu)的電機驅(qū)動，6SE440系列是一種通用性高性能矢量控制型變頻器，功能強，價格低，完全滿足行走機構(gòu)的需求，因此我們推薦用戶選用該系列變頻器。通過利用上述公式的計算，: 各機構(gòu)的變頻器參數(shù)變頻器型號額定功率/電流主起升機構(gòu)6SE70272ED6137KW/48A副起升機構(gòu)6SE702747ED6122KW/47A大車運行機構(gòu)6SE64402AD3115KW/30A小車運行機構(gòu)6SE64402AD25 、變頻器主要參數(shù)設(shè)置首先將所用電機銘牌數(shù)據(jù)輸入P80_ P85，大車變頻器應(yīng)輸入幾個電機的總電流及總功率，并且大車變頻器帶有幾個電機時應(yīng)運行于線性頻率/電壓特性，速度變化采用固定頻率的迭加，同時利用變頻器的制動器接通、斷開功能由RL2輸出繼電器觸點控制機械制動器，使行走機構(gòu)在電機停止時不會由于外力而隨意移動。： 變頻器參數(shù)設(shè)置參數(shù)號參數(shù)值說明P0026加減時間秒P0036減速時間秒P00551檔速度P0063附加數(shù)字給定P0070開關(guān)量輸入控制P0516固定頻率5開關(guān)P0526固定頻率4開關(guān)P0536固定頻率3開關(guān)P05410故障復位P0551運行右轉(zhuǎn)P03562運行左轉(zhuǎn)P0465固定頻率5P04415固定頻率4P04325固定頻率3P0616故障P0624外部制動控制P0770V/f特性(大車多電機)P0771FCC特性(小車單電機) PLC的選用 目前PLC使用性能較好的有SIEMENS公司、日本的三菱、歐姆龍、美國的AB公司。根據(jù)性價比的選擇，根據(jù)被控對象的I/0點數(shù)以及工藝要求、掃描速度、自診斷功能等方面的考慮，我們采用SIEMENS公司的S7200系列PLC。SIMATIC S7200系列是西門子公司小型可編程序控制器，可以單機運行，由于它具有多種功能模塊和人機界面(HMI)可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易地組成PLC網(wǎng)絡(luò)。同時它具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，使得在完成控制系統(tǒng)的設(shè)計時更加簡單，幾乎可以完成任何功能的控制任務(wù)，同時具有可靠性高，運行速度快的特點，繼承了