1、基于SIEMENSPLC的PROFIBUSDP現場總線在涂裝生產線自動控制系統中的應用 摘 要 本文結合汽車保險杠結構件涂裝生產線的建設,首先討論了涂裝生產線的工藝特點和自動控制系統的設計。開發了基于現場總線的涂裝線自動控制系統。該系統主要由上位機、SIEMENS PLC S7-300/400控制系統和現場智能監控儀表等組成,實現涂裝線分布控制,集中管理。論述了PROFIBUS現場總線控制系統的整體構架。關鍵詞:PROFIBUS-DP 涂裝線 PLC 集中管理目錄1.引言 12.PROFIBUS現場總線概論12.1PROFIBUS現場總線 1 2.2闡述PROFIBUS現場總線的各種特性及特點

2、23.涂裝線電氣控制流程及各階段的控制要求 83.1 涂裝線電氣啟動流程控制模式流程 9 3.1.1 手動操作模式流程 9 3.1.2 自動操作模式流程 24 3.1.3 過程自動操作模式流程 273.2 輸送機控制系統 304. PROFIBUS現場總線在涂裝線工藝與的使用305PLC軟件系統配置及網絡組建 31 5.1 系統配置及網絡組建 315.2 系統軟件配置 325.3 變頻器與西門子PLC通訊335.3.1 變頻器的配線335.3.2 控制端子說明345.3.3 閉環反饋系統的調試 40 5.3.4 系統達到指標任務之前的調試42 5.3.5故障對策 43 5.3.6 PLC硬件組

3、態與編程 446. 工控機監控系統 486.1 WINCC開發 496.2 WINCC在本設計中的應用圖面介紹 507. 總結 57參考資料介紹58謝辭601.引言 隨著計算機、控制、通信和網絡等技術的進步,現場總線在20世紀80年代中期逐漸發展起來。現場總線是應用在生產現場測量與控制設備之間實現雙向串行多節點數字通信的系統,也被稱為開放式、數字化、多節點通信的底層控制網絡。PROFIBUS是過程現場總線Process Field Bus的縮寫。它已成為應用廣泛、技術成熟的國際標準現場總線之一,廣泛應用于加工制造、過程和樓宇自動化等領域。本文介紹PROFIBUS-DP現場總線在涂裝生產線自動控

4、制系統的應用。2.PROFIBUS現場總線概論 現場總線是安裝在生產過程區域的現場設備/儀表與控制室內的自動控制裝置/系統之間的一種串行數字式多點雙向通信的數據總其中“生產過程”包括斷續生產過程和連續生產過程兩類或者現場總線是以單個分散的數字化智能化的測量和控制設備作為網絡節點用總線相連接實現相互交換信息共同完成自動控制功能的網絡系統與控制系統。2.1 PROFIBUS現場總線 PROFIBUS符合IEC 61158和 EN 50170標準,是一種國際化的標準協議。S7-300通過通訊處理器,或通過集成在CPU上的PROFIBUS-DP接口連接到PROFIBUS-DP網絡上,帶有PROFIBU

5、S-DP主站、從站接口的CPU能夠實現高速的用戶方便的分布式自動化組態。從用戶觀點出發,通過PROFIBUS-DP的分布式I/O就像處理集中的I/O一樣,具有相同的組態,地址和編程。 目前世界各地已有650多家制造商能為現場區域提供門類廣泛,有適當接口的各種兼容于 PROFIBUS的產品。2.2闡述PROFIBUS現場總線的各種特性及特點 1.PROFIBUS網絡通信透明,各物理通信區段明朗開放化可以直接有效地與現場實際設備進行信息交換,及時處理各設備反饋回來的各種信號。 2.PROFIBUS網絡主要有三部分,PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA.三種通信網

6、絡所通信和應用范圍各不同。PROFIBUS-FMS通用主要用于普通網絡的通訊;PROFIBUS-DP快速即插即用;PROFIBUS-PA主要特點是安全,大多都使用在供電系統中。如下圖是它們特點圖化介紹: 3.PROFIBUS 是國際性的開放的現場總線標準。 A.PROFIBUS 標準EN 50170 是完整的開放的與制造商無關的已經生效的 B.穩固的PROFIBUS 標準保護世界范圍的用戶和制造商的投資. C. PROFIBUS 經實踐證明并在世界范圍內已安裝使用的設備超過1,500,000 個截止于1997年四季度4. PROFIBUS 給客戶的好處A.節省硬件和安裝費用如圖2所示 減少硬件

7、成份I/O, 終端塊隔離柵 更容易更快捷和低成本的安裝 B. 節省工程費用、更容易組態對所有設備只需一套工具、更容易保養和維修 C. 更容易和更快捷的系統起動 更大的制造靈活性; 改進功能; 減少故障時間; 準確可靠的診斷數據; 可靠的數字傳輸技術.圖2 5. PROFIBUS 提供了三種有效的傳輸介質,安全合理化。A.PROFIBUS 使用兩端有終端的總線拓撲 B.在運行期間接入和斷開一個或幾個站不會影響其他站的工作即使在本質安全區也如此。 6. PROFIBUS 的通訊協議具有通用性。(如圖3) A. PROFIBUS 總線訪問協議第二層對三種PROFIBUS 版本FMS/DP/PA均相同

8、 B. 這使通信透明和FMS/DP/PA 網絡區域容易組合 C. 因為FMS/DP 使用相同的物理介質RS-485/FO 因此它們能組合在同一根電纜上圖3 7. PROFIBUS 的特點。 A. 代替PLC/PC 與I/O 之間昂貴的電線 B. 快速傳輸1 千字節的輸入數據和1千字節的輸出數據所需時間2 ms C. 強有力的工具減少組態和維護費用 D. 被所有主要的PLC 制造商支持 E. 有廣泛的產品: PLC, PC, I/O, 驅動器, 閥, 編碼器等 F. 允許周期性和非周期性的數據傳輸 G. 單主和多主網絡 H. 每個站的輸入和輸出數據最多可達244 字節 8. PROFIBUS 典

9、型的配置系統中含有各種可以驅動的設備,如PLC, PC, I/O, 驅動器, 閥, 編碼器等。如圖4圖4 9. PROFIBUS 具有開放的組態,并允許即插即用。各種設備只要將其GSD文件安裝于要組態的PLC中,即可以得到軟件的上的組態,就可將此設備組態PROFIBUS網絡中。用以簡圖以表示其開放性的組態方式,如圖5. 圖5 以是PROFIBUS的特點,即因為PROFIBUS有如上的組態便簡,便于安裝,節約成本等諸多優點,所以現在已被越來越多的客戶所青睞。3 .涂裝線電氣控制流程及各階段的控制要求 根據涂裝設備流圖(請參考附件一:附件一 涂裝線設備流程圖.pdf)編制成本設計電氣控制流程工藝。

10、本控制根據客戶的要求設計成為三種控制模式,以供客戶在不同時期進行生產維修操作,現將此三種模式詳細的控制過程闡述如下:3.1 涂裝線電氣啟動流程控制模式流程 涂裝線電氣啟動共有三種模式: (1)手動操作模式流程:即在控制柜上單個手動啟動設備。 (2)本地自動模式流程:即在單個系統控柜上自動啟動設備。 (3)遠程自動模式流程:即在工控電腦上啟動Process全線設備。3.1.1手動操作模式流程: 底漆烤爐控柜手動操作,底漆烤爐控柜控制范圍是底漆烤爐及其冷卻區。底漆烤爐手動操作流程: YES NOYES底漆烤爐冷卻區手動操作流程: YESNO YESNO 設定溫度 設定溫度 下一頁 下一頁 上一頁上

11、一頁 清漆烤爐控柜手動操作流程,清漆烤爐控柜控制范圍是清漆烤爐及其冷卻區。清漆烤爐手動操作流程: 加熱箱 一 YES NO 上一頁 YES 加熱箱 二 YES NO YESNO 清漆烤爐冷區YES NO YES 上一頁 設定溫度 設定溫度 底漆噴房控柜手動操作流程,底漆噴房控柜控制范圍是底漆噴房及其ASU。 未到位 開到位 下一頁 上一頁 YESNO YES NO 未打開 開到位下一頁上一頁YES NO 水位低 水位滿足YES NOYESNO 面漆噴房控柜手動操作流程,面漆噴房控柜控制范圍是面漆噴房及其ASU。未到位開到位YES NO 下一頁 上一頁 YES NO YES NO 下一頁 上一頁

12、 YES NO YES 清漆噴房控柜手動操作流程,清漆噴房控柜控制范圍是清漆噴房及其ASU。未到位 開到位 YES NO YES 下一頁上一頁 NO YESNO 下一頁上一頁 YES NO YES3.1.2本地自動模式流程(即在單個系統控柜上自動啟動設備): 120S 120S 120S 120S 360S 下一頁上一頁 60S 60S停止設備順序 60S120S 120S120S 120S 120S 240S3.1.3遠程自動模式流程(即在觸摸屏上啟動Process全線設備): 60S 60S 當溫度到達60 120S 120S 下一頁 上一頁60S60S 自動停止順序60S120S60S

13、上一頁 60S 60S 10M或溫度低于30度 10M 以上是系統制程設備的電氣控制流程,其中流程中控制的時間均是暫定,以客戶工藝為主。 3.2 輸送機控制系統 輸送系統鏈采用SKID滑撬式輸送機,在各個工位設置P+F傳感器來控制滑撬小車的行走,而傳感器則是通過遠程ET200S模塊由主控制柜上的PLC進行控制,PLC根據由各工位的占位及滿位信號都是通過接近開關送給PLC的。在全長620米的工藝路線中,一共有300個傳感和138臺馬達控制。其中使用到的P+F傳感器是德國倍加福公司生產電感式接近開關,在本案中主要是使用它來檢測鐵件滑撬。它具有抗干擾強,防護等級高等優點,所以在本案中得到大量使用。4

14、. PROFIBUS現場總線在涂裝線工藝與的使用 根據上述的電氣控制工藝過程,我們可以清楚的了解到涂裝線是一個多系統且控制設備及電氣元件較多的一個大系統。從上掛區到下料區總長約700米,各種接近開關,溫度傳感器,風壓檢測開關,水壓檢測開關,讀寫器,變頻器,馬達等電控元件分布在各個區域。若用常規的電氣方法去做此項目困難相當大,所使用的成本也很大,工期也很長。 為了解決涂裝線的這種流程工藝較長,且信號較多等這也些特點我們引進了PROFIBUS現場總線來解決這些問題.利用PROFIBUS我們實現了全數字化通信,不同廠家產品互操作;實現了真正的分布式控制分散式控制:可以傳送多個過程變量的同時可將儀表標

15、識符和簡單診斷信息一并傳送,可以產生最先進的現場儀表,多變量變送器;提高了測試精度;增強了系統的自治性。5PLC軟件系統配置及網絡組建5.1 系統配置及網絡組建 本系統選用CPU416-3F模塊化PLC。它集成了PROFIBUS-DP現場總線接口裝置,具有很強大的處理能力。PLC程序在PC機STEP7中編制完成后下載到CPU416-3F并存儲,CPU可自動運行該程序,根據程序內容讀取總線上的所有I/O模塊的狀態字,控制承載小車的運行以及相應的設備。 選用SIMATIC S7-300與ET200S從站 當S7-300或S7-400作PROFIBUS-DP網的主站時,可分別帶從站32個,如加中繼器

16、,最多可達127個。根據現場的情況,整個控制系統分為30個從站,其中噴漆室、烘爐、空調、強冷室、打磨室以及廢水處理共設三個從站,各從站均采用SIEMENS公司的S7-200系列PLC,通過EM277模塊和PROFIBUS總線相連。在S7-300種可以對各分站中PLC的輸入輸出進行讀寫操作。輸送機部分根據各傳感器、操作位和小車識別系統得位置分為120個從站,其中輸送機控制用80個從站,每各從站采用SIEMENS公司的ET200S型分布式I/O模塊;小車識別系統用6個從站,各分站均采用P+F公司的識別系統。分布式I/O ET200M控制系統ET200M是一種模塊化的分布式I/O站,通過IM-153

17、接口與PROFIBUS-DP現場總線連接。對于SIEMENS STEP7開發平臺,在ET200M上的分散I/O節點的地址排布與傳統集中式的地址排布是一致的,所以在編程時就和編制集中式控制程序一樣,而且分散I/O的模塊地址可以根據用戶需要而改變,以適應實際現場調試時的需要。 關于詳細的硬件配置圖可參考附件二:附件二 PLC?示意?.dwg5.2系統軟件配置 本系統所使用的軟件是SIEMENS SIMATIC Manager v5.4+sp4.若PC機中已安裝此軟件,可以在“開始”菜單中啟動本軟件,如下圖所示: 然后再雙擊“Hardware”進入軟件組態畫面,如下圖: 進入硬件組態畫面以后,可以根

18、據產品自身所配帶的GSD文件進行GSD文件導入工作,具體方法如下圖所示: 將GSD文件光盤或USB移動硬盤插入電腦,尋找GSD文件,找到文件,點擊安裝,就完成GSD文件導入工作。 下面將詳細以華緯TD-2000變頻器為例說明變頻器與西門子的通訊過程。5.3 變頻器與西門子PLC通訊5.3.1 變頻器的配線主回路輸入輸出端子,適用TDTD2000-4T0022G/0075PTD2000-4T0075G/0110P功能描述端子名稱功能說明R,S,T三相交流380V輸入端子P,PB外接制動電陰預留端子N直流負母線輸出端子U,V,W三相交流輸出端子G接地端子適用機型:TD2000-4T0110G/01

19、50PTD20004T0750G/0900P功能描述端子名稱功能說明R,S,T三相交流380V輸入端子P1,P外接直流電抗器預留端子N直流負母線輸出端子U,V,W三相交流輸出端子G接地端子5.3.2 控制端子說明控制端子排序圖X1X2X3X4X5COX6X7X8Y2Y1P24VRFVCIGNDCCIFMAMFWDCOMREVTATBTC端子說明端子記號端子功能說明規格X1-COMX2-COMX3COMX4COMX5COMX6COMX7COMX8-OM多功能輸入選擇1多功能輸入選擇2多功能輸入選擇3多功能輸入選擇4多功能輸入選擇5多功能輸入選擇6多功能輸入選擇7或測速輸入SM1多功能輸入選擇8或

20、測速輸入SM2X1至X8為多功能輸入選擇,可依次由功能碼119126選擇所需功能,各功能通用碼的內容對應的功能見多功能輸出輸入選擇功能表FWD-COMREV-COM運行控制(正轉/停止)運行控制(反轉/停止)Y1-COMY2-COM開路集電極輸出1開路集電極輸出2Y1,Y2對應的功能碼是128,129P24-COM24V電源最大輸出電流100mAVRF-GND外接頻率設定用電源+10VDCVCI-GND模擬電壓頻率設定輸入輸入范圍0+10VCCI-GND模擬電壓頻率設定輸入輸入范圍020mA,此時,輸入電阻為500歐姆端子記號端子功能說明規格FM-GND輸出頻率顯示0+10V或01mAAM-G

21、ND輸出電流顯示0+10V或01mATA,TB,TC變頻器正常:TA-TB閉合,TA-TC斷開變頻器故障:TA-TC閉合,TA-TB斷開接點額定值250Vac-2A,30Vdc-1A 多功能輸入選擇功能表內容對應功能內容對應功能0無功能13頻率遞減指令DOWN1多段頻率端子114簡易PLC暫停運行指令2多段頻率端子215加減速禁止指令3多段頻率端子316三線式運轉控制4加減速時間端子117外部中斷常開觸點輸入5加減速時間端子218外部中斷常閉觸點輸入6外部故障常開輸入19停機直流制動輸出入指令7外部故障常閉入20測速清零信號輸入8外部復位輸入21計數器清零信號輸入9外部正轉點動運行控制輸入JO

22、GF22計數器觸發信號輸入(僅對X7輸入有效)10外部反轉點動運行控制輸入JOGR23測速輸入SM1(僅對X7設定單項測速輸入11自由停車輸入24測速輸入SM2(僅對X8設定)12頻率遞增指令UP開路集電極輸出功能表(F128,F129)內容對應功能內容對應功能0變頻器運行中信號6頻率上限限制(FHL)1頻率到達信號(FAR)7頻率下限限制(FLL)2頻率水平檢測信號(FDT)8變頻器零速運行中3過載早期預警信號9簡易PLC階段運轉完成指示4欠壓封鎖停止中(LU)10設定計數值到達5外部故障停機11指定計數值到達 標準運行配線變頻器的面板操作方式與基本配線;變頻器的多功能端子控制方式及配線;變

23、頻順的上位機控制方式及配線;利用變頻器的遠端和旋轉編碼器構成簡單的閉環控制系統;用操作面板運行時,須按下列要求配線; A:取下蓋板; B:將電源線接到主回路輸入端子R,S,T上,如下圖所示; C:將負載(電機)線連到變頻器輸出端子U,V,W上,如下圖所示; D:將“G”點安全接地; E:將取下蓋板重新安裝好。用控制端子運行時,須按下列要求配線: 在基本配線的基礎上,還有以下幾點補充:A:可以用電壓(010V)或電流(020V)作為頻率設定信號輸入,但必須采用屏蔽電纜;B:控制端子CCI既可輸入電壓信號,又可以輸入電流信號,必須根據輸出入信號的類型,在主控板上I/V選擇插座CN10應選擇V側;C

24、:用控制端子運行時,一般要求通過FWD或REV與COM來控制。特別是在頻繁起停的應用場合,如果采用變頻器輸入前端的接觸器進行變頻器的頻繁起停或正反轉控制,將會影響變頻器的壽命。用串行通信口運行時,須按下列要求配線: 在基本配線的基礎上,還有以下幾點補充: A:在主控板RS232輸出口與變頻器底部RS232口間安裝好專用電纜; B:變頻器底部的RS232口是標準的DB9母接口,可以直接連接標準接口的上位機; C:如果采用RS2485/422接口,必須另外選購華為公司提供的通信接口擴展板。 注意:1 配線前,配電柜的開關必須在OFF位置; 2 變頻器內部的充電燈熄后再配線; 3 禁止將電源線與U,

25、V,W相連; 4 接地線一般為直徑3。5平方毫米以上銅線,接地電阻小于10歐。利用變頻器的遠端和旋轉編碼器構成簡單的閉環控制系統; 旋轉編碼器具有體積小,分辨率較高,并且成本較低,但是卻有著高效率。具有絕對型和境量型兩種,本次高計所用的編碼器型號為TRD-S3608是屬于增量型編碼器。編碼器由軸承,連接線路以及構成。旋轉編碼器有A,B,Z,三相輸入,并且要接直流電源,A,B之間幅值相同但是存在有相位差,Z為零輸入。其輸出形態有集電極開路輸出能電阻負荷輸出兩種形式。 有關旋轉編器的工作原理:根據放置編碼器每旋轉一周,A,B,Z三相都輸出脈沖,發送給所連接的元件,使其達到所需具有的功能。A,B,Z

26、三相輸出的脈沖個數不同,是為了確保無論在脈沖上升或者下降都可以使其都保持一定的精確性。 旋轉編碼器可以做為一個反饋系統也可以做為一個計數器來使用。 旋轉編碼器在本次畢業設計中的應用:主要是與TD2000變頻器,以及電機,構成一個可控的反饋系統。實現對電機以給定的頻率(速度)恒速運行的控制。旋轉編碼器與電機同步運轉,從而發出脈沖,反饋給變頻器,然后調整后再發送給電機,直至電機的轉速與變頻器的面板給定轉速保持一致。與高速計數模塊相連接形成高速計數器。 旋轉編碼器的安裝:首先如果要用編碼器作為一個反饋環節,就要使旋轉編碼器的轉速與電機的轉速保持一致。這樣才可能來調節電機的轉速,所以在安裝時要使電機的

27、轉軸與旋轉編碼器的軸承一起轉動。 首先在電機的低座固定一塊鋼板(并且鋼板有一個與電機轉軸相垂直的平面,并且二者有一定的距離,我們做的設計二者有15CM的距離),在垂直于電機轉軸的鋼板一面上轉孔,用來固定旋轉編碼器的軸承與電機的轉軸相對并且在一條直線上,然后有彈性較高彈簧來連接兩面三刀軸,這樣就可以保證電機與旋轉編碼器的轉速保持一致。而且旋轉編碼器相對與電機的位置不變,并隨電機位置的改變而改變。 第二步:在旋轉編碼器固定之后,便是其與變頻器的線路連接問題,連線時要注意電氣柜電源要斷開,并且變頻器的通電信號燈熄滅之后再連接線路。避免發生事故。并且連接線路要遵守編碼器線路連接示意圖不可以隨便連接,否

28、則會導致損壞編碼器。本次使用的旋轉編碼器有五根線,分別是藍色,代表零電壓線;棕色線代表電源線(為24V直流電源);黑色線代表輸出A相脈沖;白色線是輸出B相脈沖。(A,B是雙相正交脈沖)桔色線代表Z相輸出脈沖;還有一屏蔽線要接地。 在認識旋轉編碼器的線路之后要把它與變頻器的功能端子相連。 首先編碼器的棕色線與變頻器的P24功能端子相連,藍色線即零伏電壓線與變頻器的COM端相連,組成一個直流24V的電壓源;黑色線即輸出A相與變頻順的X7端相連。白色線即輸出B相與X8端子相連;桔色的線即輸出Z相與X6端子相連,金色的屏蔽線與地相連。 變頻器(內置PID系統)與電機和旋轉編碼器組成的負反饋系統調節:在

29、所有線路連接正確的情況下,負反饋系統的調節主要決定于變頻器內部PID系統的參數的設置。因為構成的閉環負反饋系統是通過變頻面板給定,并由其提供一個電壓,合電機轉動,帶動旋轉編碼器一起轉動,編碼順輸出脈沖,由變頻器內部的PID系統接收,在發送給電機,再通過編碼器取反,直到電機可以達到規定的要求穩定運行。 5.3.3 閉環反饋系統的調試 第一:變頻器的功能參數的設置:F00為0。表示運行頻率設定用F01碼或者數字增減鍵來設定: F001:頻率數字設定:設為20HZ,表示電機最終達到穩定運行時頻率為20HZ。 F100:閉環控制功能為2表示選擇采用脈沖編碼器PG的速度閉環控制。 F101:給定量通道選

30、擇,選為0表示由操作面板數字給定:F102:給定數字設定,設定范圍是:0-10V,主要是對用操作面板進行數字給定值進行定義。實驗設定的數據是6伏。F104:是反饋偏置電壓的設定,設定范圍是0?10V,主要是對PID調節器中的參數B進行設定數值,實驗中設定的數值是5伏。 F105:是反饋偏置極性的設置,設定范圍是0,1,主要是對反饋偏置量B的極性定義,實驗中設定為0,表示其極性為正。F106:是反饋通道增益設定,設定范圍是0。0?999。9,主要是對PID調節器中的K值進行定義,實驗中的設定值為100。F107: 是反饋通道增益極性的設定:設定范圍是:0,1,主要是對K的極性進行設定,本實驗中設

31、定為1,表示負極性,也就是說此閉環反饋系統為負反饋。F108: 是速度閉環給定:設定范圍是0-9999r/min,表示的是采用PG反饋時操作板面的轉速給定值。實驗中設定的數值在700r/min左右,這個值需要不斷的調試才可使系統比較穩定。F109: 輸入脈沖相數選擇。設定范圍是0,1:0表示單相輸入,1表示雙相輸入,如果需要同時檢測轉速和方向,應選擇雙相輸入,如果只需要檢測轉速,采用單相輸入即可,所以實驗選擇的是0,為單相輸入。F110: 脈沖編碼器每轉脈沖數;設定范圍是1-9999,在設定數據時要根據選用脈沖編碼器的特性參數來定義,因此,實驗中設定的數值為360。F111: 是比例增益P,設

32、定范圍是0-999.9%,比例增益越大,反饋量越大,電機誤起動時間越短。F112: 表示積分時間Ti,積分時間越大,表示系統趨于穩定所需時間越大,反之就越小,設定范圍為0.0-100.00s。F113: 表示采樣周期T,表示對反饋量的一次采樣所需的時間。設定范圍是0。0-100。0s。F114:表示偏差極限;是系統輸出值相對于閉環給定值勤的最大偏差率,主要對經過PI處理的輸出量進行幅度限制,偏差極限取值越大,系統趨于穩定時的誤差也就越小,設定范圍是0。0-20%5.3.4 系統達到指標任務之前的調試 主要調節幾個參數分別是F105:是反饋偏置極性的設置,F100是閉壞控制功能為2選擇采用脈沖編

33、碼器PG的速度閉環控制。F108:是速度閉環經定,F01為頻率數字設定,設為20HZ,二者存在一定的關系,每給一個運行頻率的給定都有相對應的一個速度閉環給定。F111:是比例增益P。F112:表示積分時間Ti,二者之間也存在一個使系統達到指定穩定時最佳對應關系。面板給定頻率速度閉環給定比例增益設定積分時間設定采樣周期設定偏差極限設定系統穩定時的轉速系統穩定時的頻率20HZ710r/min5200.60.520%711r/min23.75HZ20HZ710r/min5300.60.510%712r/min22.65HZ20HZ710r/min515%709r/min23.94

34、HZ20HZ710r/min5401.00.520%713r/min27.37HZ 以上表格只是一部分數據,表明了一定的關系。但由于能力有限,無法確定閉環系統的傳遞函數,所以相應的存在一些誤差,在整個過程中要注意的事項以及出現的問題: 首先要絕對值注意連接線時的安全問題,不可帶電連接線路,第二連接線路可遵守連線要求,不可錯連,亂連,并且要進行復查。第三在調試的過程中要反復試驗,爭取得到最精確的結果。第四點:要注意在連接線路時,不可把旋轉編碼器的趨勢直接連到變頻器的端子上去,并且使與旋轉編碼直接連線處要優質線路的固定性。不可以來回的拆接。避免線路斷線。第五點,要注意線路布局的合理性,美觀性和簡明

35、性,不可隨意的放置線路。出現的問題:因為了解不全面導致有關X6,X7,X8的參數沒有設置,電機不會轉動;在參數設置好之后,運行時,很久電機才轉動,經了解是采樣和積分時間過長造成反饋和起動時間過長;在其之后,電機轉速一直上升,不會下降到達指定的轉速。在一系列的實驗之后發現是因為反饋設置的是正反饋;在運行的過程中電機事業電,經過反復查找發現,變頻器,電機的接地點電壓不為零,是因為天氣過于干燥,于是,我們把電機和變頻器的接地端正直接用導線連接到埋在地里的鐵棒上,從而使電機不帶電。在運行蝗過程中電機的轉速出現來回振蕩現象,于是我們將允許偏差增大發現振蕩現象減小,并且積分參數可以相應的增加。注意在設置放

36、置編碼器的每轉脈沖數時,不可以亂設要根據編碼器本身的脈沖數設置,即設置成360,否則會導致反饋系統的不可調節性。在參數設置時不可超過參數規定的范圍,對不要求設置的參數最好不要設置,對規定不可修改的參數也不要隨意的改動,不然會對變頻器造成損壞。 在接線時,將變頻器的COM,與地端混淆,造成變頻器提供的24V直流電源為零。同時也造成了閉環系統運行時,電機的轉速一直上升,直到允許的最大頻率為止,不會下降。 5.3.5故障對策 現場總線適配器的前面板有三個狀態指示燈,分別標有“RUN”, “RS485”,和“PROFIBUS”.RUN:當現場總線適配器上電正常運行后,該燈應處于長亮狀態。如果指示燈滅,

37、表示電源部分有問題,請檢查接線及其外部24V電源的供電情況。如果該指示燈出現閃爍,表示現場總線適配器的程序運行不正常,請給現場總線適配器重新上電。RS485:該燈表示變頻器與現場總線適配器之間的RS485串行通訊狀態。正常運行期間,處于長亮狀態。如果出現熄滅的情況,請檢查現場總線適配器與變頻器之間接線是否正確,同時查看變頻器中有關參數配置是否正確。如果閃爍,表示RS485通訊有錯誤報文,但適配器能正常工作。PROFIBUS:該燈表示現場總線適配器與PROFIBUS主站之間的通訊狀態。正常時,處于長亮狀態。如果熄滅,表示PROFIBUS通訊異常,此時可查看接線及其PROFIBUS主站的參數配置和

38、變頻器的通訊參數配置。具體情況可查看主站的相關手冊。如果閃爍,請等待一到二分鐘,再看通訊狀況。5.3.6 PLC硬件組態與編程先將300 PLC組態成如下:其中300的PROFIBUS網絡地址為2,且作為主站組態。選中上圖中總線,按下列路徑雙擊TDS-PA01:PROFIBUS DPAddition Field DeviceGeneralTDS-PA01 如果找不到,則安裝TDS-PA01的GSD文件即可會出現下面對話框:選擇與從站相匹配的地址,單擊OK選擇相關站的solt 0,在HW Config的右側樹型框內找到TDS-PA01打開,選擇PPO類型。這里選PPO-01,雙擊。并按如此步驟配

39、置完兩個從站。保存、編譯并下載到300 PLC的CPU,看是否能檢測到從站。若沒有檢測到從站,可能有以下原因:(1)、組態可能有誤。(2)、通訊端口設置可能不正確(3)、S7?300的終端電阻沒有置為ON或OFF。(4)、變頻器內部參數設置是否正確。(參數設置可參考變頻器使用手冊)考慮到設計的需要,組織塊OB82、OB86,關于其作用可參考S7-300系統功能手冊是接著編輯相關變量的符號表然后輸入OB1程序如下:在開發WINCC監控界面之前,可以先例用STEP7的監視和賦值軟件(Monitor/Modify Variables)對變頻器進行調試。6. 工控機監控系統監控系統在本案設計中也是一大

40、亮點,因涂裝系統生產線較長,現場實際管理很不方便。為了能對現場各設備及生產信息有一個明確而又準確的了解,監控系統那是必不可少的一部分。本設計中監控系統主要功能如下:1)工藝流程畫面:顯示當前運行狀態信息,各停止器及占位開關的狀態,各個烘干室的溫度等。2)設備控制畫面:可以在人機對設備進行操作。3)識別系統:在人機系統我們可以看到各個承載小車所掛的工件類型。4)實時報警處理:對系統實時采集的數據進行判斷,發出報警信號,并按技術要求進行處理、自動進行相應設備控制。6.1 WINCC開發 首先在WINCC中建立工程TDS-PA01,然后選擇變量編輯器右鍵添加新的驅動程序(N)選擇SIMATIC S7

41、 Protocol Suite.CHN選擇MPI網絡右鍵新建驅動程序連接,將名稱改為TDS,單擊屬性,添入300 CPU的網絡地址填入將要建立的變量和變量組建立在TDS的連接中。 6.2 WINCC在本設計中的應用圖面介紹 下面就各個功能用實際畫面做一簡述:如下圖六畫面是本設計的監控系統的開始畫面,其功能可以來回切換于各個畫面,以對各個區域的設備進行監控。 圖六 下一畫面(如圖7)是機器人與輸送機之間的通訊界面。此畫面的主要功能是監控輸送機發給機器人的數據是否正確及機器人反饋給輸送機數據信息。圖7 接下來這的一個畫面(如圖8)是反映輸送機與制程設備之間的通訊狀況,通過此畫面可以看出輸送機與過程設備之間的通訊是否正常。圖8 如圖9,此畫面主要監控各PLC之間的通訊狀況,以及WINCC服務器的通訊狀況。同時也可以在此畫面上打開SIMATIC Manager對PLC內部程序進行監控。 圖9 如圖10,此畫面是數據管理及生產管理計劃輸入。通過此畫面我們可以根據自己的生產計劃來安排我們的生產及相關管理。此畫面所提供的信息是涂裝生產線的核心內容,不能隨意改動。圖10此畫面是對各個設備的運行情況的一種監控,如圖11所示圖