西门子PLC模块6ES7214-1AG40-0XB0参数详细

   1 引言

    变频调速技术在电力拖动系统中的应用日益广泛，它具有高效率、宽范围和高精度的调速性能。采用PLC、变频器和交流异步电动机组成的11水站氧枪供水泵控制系统具有低成本、高效益的优势。炼钢厂生产规模大，各种水泵比较多，其中几台氧枪供水泵尤其重要，并且使用生产水较多，能源消耗也较大，因此保证氧枪的正常运行和节约能源就显得格外重要，通过对AB公司1336PLUSⅡ变频器的介绍，我们可以了解11水站氧枪供水泵的工作原理，以及它在生产中的应用。

    2 氧枪冷却水控制系统组成

    11水站氧枪冷却水控制系统包括以下部分：

    2.1执行部分：每套供水系统包括一台变频器、一台交流电动机、一台水泵、其它仪表检测部分。

    变频器采用的是ROCKWELL公司的1336PLUSⅡ变频器。

    变频器型号为：1336F-BPR350-AN-EN-L4-LA2250KW。

    其型号为：YTSP355M-4250KW4700r/min卧式380V50HZ

    2.2过程检测部分：每个独立氧枪冷却水控制系统模拟过程量（流量、压力、温度）各3个量检测，各电机还有检测一次仪表、二次仪表等。

    2.3氧枪下枪开关量检测单元：每个独立氧枪冷却水控制系统有一路开关量，当氧枪下枪并运行到等候点的时候，控制氧枪的PLC将发出下枪信号，此信号通过网络给水处理PLC一个下枪的开关量信号，此信号再发给变频器，那么变频器收到此信号后将以高速运行，直到下枪信号消失。

    2.4控制部分：数据采集及输出系统、工业控制计算机、显示器。

    需要采集的数据主要有氧枪的回水温度和流量、进水压力、变频器进线电流。对变频器本身而言，与之相关的数据有：控制速度的4-20mA模拟量输入、显示进线电流的4-20mA模拟量输出、定频无源开关输入、变频器启动/停止信号、变频器准备好输出信号。

    3 1336PLUSⅡ的特性

    3.1控制方法新颖和功能卓越

    1336PLUSⅡ变频器提供非常简单的参数设定和操作、罕见的灵活性和突出的控制功能，无论是简单的速度控制还是强大的矢量控制变频器的转矩性能，均能满足你的应用要求，而且它采用的是*新的IGBT（绝缘栅双极型二极管）功率模块和**的控制算法，以提供任何速度下的平稳性能，超长的转矩使电动机低躁声、高效率的运行。

    3.2结构简单

    变频器是利用分层母排、平面结构和IGBT技术的灵活的组件结构，同时，也为增强功能的变形产品提供*简化的结构。

    3.3灵活的模拟量输入/输出

    灵活的模拟量I/O通过省去外接隔离器、外部转换器和可编程控制器组件的需要，从而减少需要附加和隔离式输入和输出的应用系统的安装费用。

    3.4尺寸紧凑、应用灵活、性能优良

    变频器提供多种结构形式，用户可根据要求选择功能模块，应用上无论是简单的速度控制还是强大的矢量控制变频器的转矩功能性能均能满足，采用独特的无速度传感器矢量控制，在控制电动机电流的同时，产生超常的启动和加速转矩，提供了优良的性能。

    3.5调试方便

    通过人机接口模块允许用户从两个独立的装置采集和存储整组参数。

    3.6保护功能齐全

    提供多种变频器保护功能，使工作更加安全可靠。

    3.7具有自动节能器功能

    自动节能器监视变频器电流，并于用户设置在变频器的满载电流相比较，在空载时当送给电动机的实际电流小于编程设置的过载电流时，变频器将自动地降低其输出给电动机的电压，这就减小了轻载时电动机的励磁电流，从而减少了消耗的功能。

    4 根据变频器的功能来设置满足生产要求的参数和接线

    4.1变频器可接受4—20MA直流连续控制信号，用以在正常工作时水泵速度的控制。

    表1:速度选择输入状态对应频率源

    由上表可以看出当三个速度选择端子都断开时，那么频率源将为频率选择1，也就是4-20mA的模拟信号，所以，我们要把变频器的参数号5设为模拟输入2，把参数号6设为预设频率1。

    线性对应变频器0—50HZ输出，对应关系如下表：

    表2：频率对应表

表2：频率对应表

    4.2变频器具有15HZ下限保护功能，即当电流模拟信号低于8.8MA后,变频器锁定在15HZ.

    由于氧枪在生产中占有重要地位，如果氧枪没有水或者流量太小，将直接导致烧损氧枪，甚至发生重大安全事故，必须确保它工作正常，因此我们设置了一个下限保护，我们把变频器的参数号16*小频率设为15HZ，这样就保证了电机只能在15HZ以上的频率下运行，使氧枪工作更加安全。

    4.3变频器具有开关量优先控制50HZ的定频输出功能。

    变频器的速度指令可以从不同的基准源获得,通过对变频器的编程程序和TB3上的速度选择输入的组态决定的，从上表1可以看出，当速度选择开关（即26、27、28号端子）全断开时,速度选择的是频率选择1，变频器接收4-20MA的模拟量控制,当28号端子开关闭合后,变频器将4-20MA模拟量信号屏蔽,此时为预置频率输出。

    为了便于维护和生产我们增加了一个定频开关，当把开关断开时，变频器正常工作，当开关闭合后，模拟信号将失去作用，那么变频器的频率源将会选择频率选择2，对应的编程设置为预置频率1，而预置频率27号参数我们将设为45HZ，那么，如果合上定频开关，电机将以45HZ的速度运行。

    4.44-20mA信号消失功能

    许多控制系统用4-20mA信号作为基准值，变频器在4mA信号作用下将低速运行，而在20mA信号作用下将高速运行，也可以将控制信号反向，即在变频器在4mA信号作用下将高速运行，在20mA信号作用下将低速运行，由于要求*小信号为4mA，在信号消失或者电缆断线时，变频器发出回落“指令”，它有5种选择：

    A、停止变频器运行并发出故障信号。

    B、运行至*低速然后发出报警。

    C、运行至高速然后发出报警。

    D、保持速度不便并发出报警。

    E、运行至预置速度并发出报警。

    在11水站的氧枪水泵控制系统中，我们增加了此项功能，当信号消失或者信号断线后，变频器将运行至预置速度并发出报警，因此，我们把变频器参数号150的值设为4，把变频器参数号27的值设为45HZ，把250号参数的Bit5改为1，当信号消失或者断线后电机将自动运行至电机额定转速。

    4.5电动机无传感器矢量控制

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    1336PLUSⅡ变频器具有卓越的转矩性能，因此在此变频器控制下，它还具有以下性能：

    A、在15r/min低速条件下，具有优良的低速转矩性能，提供了120：1的横转矩调速范围。

    B、改进的加速控制可提供高达250﹪额定转矩的断烈性负载/加速转矩，以便轻松地驱动大惯量负载。

    C、黑箱识别性能。根据实际电动机铭牌编程设置参数可憎强其性能。通过对产生空载磁通所需实际电流和IR补偿所需实际电压进行编程，可获得**的控制效果，如果这些值是未知的，设置整定过程能够决定其准确性。

    D、具有快速加速模式。对小惯性负载，禁止适当的限流功能可提供*短的加速时间。

    E、可编程的快速增磁模式，有助于大容量电动机的加速。

    F、可选择V/F模式运行。选择该模式，可提供包括起动升压和运行升压，升压斜率和传统的V/F模式﹪控制等全功能运行。

    5 变频器参数设置：

    面板操作：“ESC”，“UP”，“DOWN”

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    进入参数设置状态：

    ①、频率选择1：5#参数：模拟量“2”

    ②、频率选择2：6#参数：预设频率“1”

    ③、27#参数：定频“45Hz”（频率选择1为全断开，频率选择2为28#端子与25#COM端子闭合：速“1”），见表1。

    ④、31#参数：减速时间2：“10S”

    ⑤、8#参数：减速时间1：“30S”

    ⑥、7#参数：加速时间1：“15S”

    ⑦、30#参数：加速时间2：“10S”

    ⑧、250#参数：bit5置为“1”（DC4-20mA输入）

    ⑨、150#参数：置为“预设1”（DC4-20mA输入掉电后自动转入频率选择2）

    ⑩、20#参数与18#参数：“380VAC”

    说明：57#参数：“S曲线参数”置为“Disabled”

    6结束语

    通过对AB公司1336PLUSⅡ变频器的介绍，使我将以前所学得理论知识与实践较好的结合起来，对变频器调速系统有了深刻的理性认识，懂得了变频器在系统控制中所起得的重要作用，明白了变频器的结构、工作原理、工作状态及怎样设置变频器参数和各个参数所代表的意义。同时通过这次对变频器的介绍使自己对变频器和PLC有了一定的理解和掌握，懂得了生产工艺与自动控制的重要关系，为自己在生产过程中更好的排除故障打下了牢固的基础

　4 电气系统主要配置

　　i. PLC选型

　　从知名度以及高效性、稳定性上，我们选用美国罗克韦尔公司SLC系列PLC作为主要控制设备。SLC具有如下特点：

　　A． 功能强大：完成任务更多

　　B． 配置灵活：需要费用更省

　　SLC有多款不同容量和内置通讯接口的处理器可选。提供*大容量*多可达64K字（128K字节）的数据/程序内存，精心设计的控制内核保证了同样功能程序对内存的占用率只有其它竞争产品的50%不到；SLC的模块化I/O系统提供了包括开关量、模拟量和专用模块在内的60多种I/O模块。

　　C． 稳定可靠：无论是单机应用，还是分布式控制，在单一平台上，SLC就能实现高速离散控制和过程控制；功能全面的诊断功能让使用过程中的故障排查变得简单。

　　D． 贯通全厂直至信息层的通讯功能-----内置不同通讯接口的SLC系列处理器，提供多种控制器联网方式供用选择，以构成不同要求的工业监控网络。

　　E ． 应用广泛的多种现场总线集成：SLC提供了与各类“智能”设备的现场总线接口，这类设备包括各种传感器、按钮、马达启动器、现场操作员站和传动设备等等，信息全部无缝通讯。

　　图2 SLC 500

　　ii. 变频器选型

　　本系统选用了罗克韦尔的PowerFlex4系列和PowerFlex400系列变频器。这两款系列变频器专门针对风机和水泵的应用，为满足全球OEM和*终用户对于灵活性、节省空间和使用方便的要求而设计。

　　特点：

　　1　集成的PID控制器可自动调整输出频率，调节过程变量

　　2　三个可编程的跳变频率段防止了变频器在共振频率中连续运行，避免机械损坏

　　3　可选的风扇/泵类曲线针对离心风扇和泵类负载提供降电压模式

　　4　独特的休眠功能在系统需求降低到预先设定标准时，自动关闭机器；当系统需求增加时，自动启动机器

　　5　针对某些无人看管运行环境，系统断电后恢复时，变频器将自动重起运行

　　6　Freeze/Fire和Purge等特定输入，可直接连接到消防紧急安全系统

　　7　集成到变频器中的RS485通讯

　　8　成套变频器满足UL标准，增强了安装灵活性，允许变频器直接安装在开关柜中

　　9　成套变频器断路器和接触器旁路设备只需简单的装配就可以通过组合操作员面板、控制器、通讯和预先装配的功率选件进行起动

　　10　成套变频器旁路接触器提供三对接触器结点，当变频器处于旁路模式时，可以测试变频器的功能和隔离变频器

　　iii. PLC电控柜

　　PLC电控柜是自动控制系统的核心部分，所有的逻辑控制功能及状态监控都在此进行实现。柜内元器件包括PLC、空气开关、直流电源、接线端子等。

　　电控柜体采用国产优质柜体，防护等级达到IP55，防锈。

　　柜内所有元件采用导轨安装。空气开关、接线端子采用国产优质产品，24VDC电源采用台湾明伟牌电源，24VDC继电器采用日本欧姆龙产品。

　　柜内走线全部走于线槽内，220V电源线与控制线走于不同的线槽内。电源线采用2..5平方电缆，火线、零线、地线按照国家规定采用不同颜色。柜内控制线采用1平方电缆，直流控制电缆为蓝色，交流控制电缆为红色。电控柜与外界线管用工业软管及**锁紧。

　　总结，目前该立式铝型材喷涂系统控制系统运行良好，在华南地区很多铝型材厂都有应用，为客户创造了很好效益。