西门子模块6ES7510-1DJ01-0AB0详细说明

台达EH系列可编程控制器是由台湾台达电子公司生产，由中达电通股份有限公司负责在中国大陆推广应用。它具有可靠性高、易于扩展、运算能力强、实时性好、编程方便等特点。目前国内水电调速控制系统一般采用国外小型PLC、PCC以及IPC等工控产品，但其PLC高速计数器的计数频率一般在200kHz以下，在应用中需要配置复杂的硬件电路，在软件方面需要采取分频、中断等技术措施，很难满足水电机组调速系统对机组和电网频率测量的要求。台达PLC针对水力发电系统对频率测量精度要求极高的特点，配备了10MHz的测频卡，可直接测量出被测信号的周期，很好地满足了水轮机调速系统的需要。

2 台达PLC的主要技术特点
（1）高速运算处理芯片（ASIC）设计架构
采用CPU+ASIC双处理器，分工运算处理，基本指令速度可达0.24s，I/O数据模块更新接口，不占用程序扫描时间，并内置多组外部中断功能。
（2）通讯能力强
内置了两个串联通讯口，除可以同时与PC、HMI通讯外，提供了便于与RS232或485通讯接口的Modbus串联通讯的指令，该指令提供了ASCII及RTU两种模式，使用者只要依据指令格式中的站号、装置的参数地址及读写数据，无须了解通讯协定的格式，更不用编写复杂的校验码计算程序。
（3）易于增设特殊功能
为主机配备了许多功能硬件卡，只需要在主机功能模块上插入该卡板就可以增加主机的功能，卡板有通讯、模拟量或开关量输出输入、测频卡板，以及嵌入式数据设定显示器等。
（4）强大的PLC网络能力
只要将写入及读出的参数地址及长度填入特殊寄存器内，不用编写通讯程序，主站会自动与各站继续数据交换，从站多可达16站，它不仅与PLC，还包括与台达机电控制产品，如变频器、温控器或伺服驱动器等进行数据交换，具有串联通讯协议的装置。
（5）佳性价比。
主机点数大可到80点，扩展点数为8、16、32、48，大输出输入点数达到512点，程序容量15872步，数据寄存器10000个，内置PLCbbbb、定位控制、通讯控制等多种便利指令。

3 调速器主要功能
基于台达小型可编程控制器研制的水电机组调速系统可以方便地实现以下功能：
(1) 自适应闭环开机及快速同期并网控制；
(2) 补偿PID＋PWM多点偏差增益调节；
(3) 频率测量分辨率为0.00025Hz；
(4) 转速控制、开度控制及功率控制，并满足一次调频的要求；
(5) 自动、机手动、机械手动运行方式，互为跟踪、无扰切换；
(6) 全数字综合放大输出控制；
(7) PLC内部模件及外部接口信号故障的自诊断、录波、事件记录功能；
(8) 采用触摸屏作为人机对话平台，能够实时显示和修改运行及调节参数；
(9) 内置调速器静、动态所有试验功能的辅助功能；
(10) 可方便地与上位机进行通讯以及Modbus协议与其它设备的通讯。
特别是满足了水电机组调速系统对机组和电网频率测量的要求。

台达PLC测频卡有两个独立的测频回路，机组、电网信号经隔离整形后送至测频卡输入端，由计数其分别对其计数，不需要编程就可以直接读出机组和电网频率的测量结果，无须对PLC内部特殊单元进行任何设置。测频卡内部时钟为10MHz，当被测频率为50Hz时，测频卡内部计数值为200000个脉冲， 脉冲分辨率为5*10-6，被测频率的分辨率为0.00025Hz。
在空载运行时，自动处于“跟踪”工况，频差△f(k)=f网—f机，在电网频率不正常或“不跟踪”工况，频差 △f(k)=f给—f机，其中：f给 为机内频率给定，f机 为机组频率，f网 为电网频率。

4 水轮机调速系统运行流程
调速系统的主要程序流程如图2所示。系统有以下主要子程序：上电运行状态分析辨识、事件记录、空载运行、模拟量采集、内置试测验及测试、负载运行、机组和网频测量、电手动运行、PID计算、空载开度和负载开限计算、机手动运行、发电转调相、诊断与报警、停机备用、调相运行、故障录波、闭环开机过程和调相转发电等17个子程序。
由电厂操作回路发出的开关量指令经输入模块送至PLC的CPU模块，当PLC扫描到这个指令则执行相应的控制，并且将运算、处理后的结果，经综合放大输出至控制机械液压随动系统的电液转换组件以控制水轮机组导水叶的开度，达到控制机组转速或者负荷的目的。系统提供了合适的系统软件和应用软件去完成规定的工作。软件按模块化设计，并允许从规定的程序接口设备去改变程序运行方式或控制参数。软件使用方便，维护容易，并使用户能通过PC机对软件程序进行检查调整，重新配置和开发程序软件采用模块化设计方法，由于采用通用的梯形图逻辑编程方法，使用方便，维护容易。
调速系统软件采用模块化方法设计，由多个运行工况子程序和通用程序组成常驻运行程序和过程程序，常驻运行程序由外部条件经过一个过程程序到另一个常驻运行程序，实现运行工况的转换。另外配备了一个断电保持的数据寄存器区存放调速器的各种参数和机组的参数，对每个输入开关量进行数字滤波，对测频和A/D转换采用逐次逼近方式。
用户能通过计算机对软件程序进行阅读和检查，不需修改程序，只需根据实际情况改变数据寄存器区的内容，就可以进行日常的维护、检修和调试。

 1引言

    自动切台的主要用途是用来定长切割透明胶带、不干胶带、塑料膜、纸卷等材料，将整卷宽幅的材料通过设定的宽度分切成小卷。例如常用的透明胶，就是通过该设备切割而成。切割的宽度可以在人机界面上进行设定。在人机界面上可以建立多种工作模式，每种模式包含：设定宽度、切割刀数两个参数。例如如果客户选择模式1，则运行后系统自动按照模式1设定的宽度进行切割，切割的刀数达到设定的刀数后，自动停机。如果选择模式10，则启动后，系统将模式10所设定的刀数切割完毕后，自动停机。双伺服与单伺服的区别就在于，单伺服控制切台的移动是通过伺服带动，进刀和退刀依靠油压系统控制。双伺服不仅切台的移动使用伺服而且进刀和退刀也使用伺服。进刀的长度能够在人机上进行设定，提高了切割的精度。

    自动切台分为单管和双管两种。这两种设备上海机电都已经有了成功的案例，而且已经在客户处稳定使用，配套机械厂商也已经在正常的使用台达的产品。因为该行业的竞争日渐激烈，为了能进一步提高设备的档次并且满足更高的精度要求，我们为客户提供了双伺服自动切台的控制方案，通过两天的开发及调试，将设备开发成功。近一步巩固了客户使用台达产品的信心。同时台达伺服的性能也得到了客户的认可。

    2电控系统设计

    2.1系统组成

    系统组成参见系统框图（图1）。

 图1系统框图

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    2.2基于台达技术平台的电控系统硬件配置

    3双伺服自动切台的控制系统设计

    3.1工艺主体分析

    双伺服自动切台由两台变频器驱动。一台驱动主轴马达；另外一台驱动圆刀（切刀）。两台伺服同轴与丝杆相连，一台控制切台的定位，即定长。另外一台控制进刀和退刀。变频器通过RS485通讯的方式控制，给定主轴和圆刀的转速。伺服用Pt模式定位。根据客户的要求为其提供了单段和连续两种控制方式和10种操作模式。如果有特殊需要，可以将操作模式扩展到几十种模式。每种操作模式包含：宽度设定、刀数设定两个参数。

    3.2工艺控制设计

    客户根据生产的要求，将需要生产的胶带的宽度和该宽度需要切割的刀数在参数表中预先设定好，这两个参数关联PLC中的掉电保持寄存器。如果操作人员选择单段控制方式，在人机上输入模式号后，系统自动把对应该模式的参数（宽度和刀数）调用出来。启动后，切台通过伺服开始定长横向移动，当到达设定的宽度后，切台横向移动停止，通过另外一台伺服控制切台纵向移动。当切台移动至前限位处，定时开始，保证将胶带完全切断，定时时间一到，自动退回至后限位开关处停止。如果该模式设定的刀数不为零，则重复以上动作，直到切割的次数等于该模式设定的刀数后，自动停止。如果该模式设定的刀数为零则系统不动作。而如果操作人员选择连续控制方式，在人机上输入模式号，则启动后系统自动按照模式1设定的宽度和刀数切割，当模式1切割完毕后，自动按照下一模式设定的宽度和刀数切割，如果该模式的设定刀数为零，则系统自动跳过该模式，执行下一模式，直到将设定的模式全部切完后自动停机。例如：在连续模式下：选择模式10，启动后系统按照模式1设定的参数切割，模式1切割完毕，如果模式2中设定的刀数不为零，则按照模式2设定的宽度和刀数自动切割；如果模式2中设定的刀数为零，则系统自动跳过模式2，按照模式3中设定的参数切割。以此类推，直到将模式10设定的宽度和刀数切割完毕后，系统自动停机。切台横向移动的速度可以在人机上进行设定，横向移动的速度分为两段速：移动的初速、正常运行速度。两段速度的切换通过定时完成。两段速切换的时间在人机上进行设定。系统在正常生产前要进行对刀，以保证圆刀能够将所需要切割的材料切断，同时要求快速地进刀/退刀，当圆刀即将与材料接触时，圆刀满速切割。切割完毕，快速退刀。在这一要求下，我为客户设计了非常人性化的操作。启动前，在人机上设定好进刀速度、切割速度，然后手动进刀。手动进刀开始时进刀速度较快，送开手动进刀，圆刀快速退回。此时，系统自动记忆手动进刀运行的时间，并且将该段时间在人机上显示。当系统处于正常运行状态时，每次切割，圆刀都以设定的进刀速度快速接近被切割的材料，运行对刀前自动记忆的时间，时间一到遍以设定的切割速度进行慢速切割。操作简洁便利，更加人性化。

    3.3工艺控制流程

    系统控制流程的顺序如下所述：首先夹头动作，夹头动作前，摇臂气缸首先要向上动作，

    上到限位后，夹头和顶针动作，将主轴顶紧并且夹住。然后主轴和圆刀才能启动进行切割。在自动运行过程中如果按全部停止，则主轴和圆刀停止运转，然后顶针退回，夹头送开，顶针退到位后，摇臂气缸向下，下到限位后停止。在连续运行完毕后，系统自动停止，并且自动将顶针退回，夹头松开。摇臂气缸向下到位。然后当重新换卷后，如果启动夹头，则切台自动复位到原点，并且摇臂向上到位，顶针顶到位，夹头夹紧主轴，便于整卷胶带切割完毕后，进行换卷时，方便使用人员的操作。

    3.4自动记忆功能

    在整个自动切卷的过程中，如果出现任何故障或者操作人员手动停车，则系统记录当前

    执行到的模式号和已经完成了几次切割，如果故障处理完毕后再次启动，则按照停车前的模式继续切割。以上所述的是自动切割状态。

    3.5自动对刀功能

    在手动状态下，为客户提供了自动对刀的功能。即在出现故障或前一次切割质量不高时，

    在停机的状态下，可以通过人机或操作面板上，按间接归位或间接前进按钮，切台自动以当前模式设定的宽度向后或向前移动一个宽度，达到自动对刀的功能。同时也提供手动对刀的功能。

    3.6关键技术设计

    1模式参数的设定及调用

    利用PLC中连续的掉电保持区的数据记忆所有的模式参数（宽

    度设定、刀数设定），且在PLC中对应的地址都是双字。假如模式1中宽度设定对应PLC中的D500，则刀数设定对应PLC中的D502，则模式2中两个参数在PLC中对应的地址为D504、D506。所以可以利用变址来寻址。模式号的输入对应D570，则通过以下程序即可实现参数的调用之功能。

    SUBD570K1D90

    MULD90K4D92

    MOVD92F2

    ADDD92K2D160

    MOVD160F1

    DMOVD500F2D192//设定宽度

    MOVD500F1D190//设定刀数

    2长度计算

    丝杆的导程10mm,电子齿轮比为2，伺服每10000脉冲/圈，伺服与丝杆同轴连接。宽度设定2位小数。因此可以推出设定的宽度与所需发送脉冲之间的关系如下：

    所需脉冲=10000*设定宽度/100*电子齿轮比*导程=设定宽度*5

    3模式转换

    当前已切割刀数以退刀到位为基准，每次加一。当已切割刀数与设定刀数相等时，将模式自动加一。从而将运行参数自动转换成下一模式设定的参数。

    4通讯

    主轴速度和圆刀的速度通过RS-485通讯，由PLC给定变频器。

    4系统调试

    4.1系统调试

    1通过调试完成整个控制的逻辑部分。保证基本的逻辑动作无误。

    2将主轴和圆刀的频率部分的通讯程序调试成功。

    3用手动模式，使伺服以JOG的方式运行。

    4伺服参数设定：1-00：2；1-01：0；1-44：2；2-08：12；2-10：1；2-15：0；2-16：0；2-17：0；根据伺服具体的运行效果调整2-00；2-02；2-04；2-25；2-26；同时相应的调整1-08参数，以保证伺服在告诉运行时平缓一些，根据具体情况设定该参数。

    5判断伺服的运转方向，与要求一致。

    6将伺服驱动上的接地按要求接好，同时将变频器上的接地线与可靠大地连接。否则有可能因为变频器运行起来的干扰使伺服误动作。如果现场没有可靠的大地，相应的降低变频器的载波频率。如果电柜内有24V电源，可以考虑将变频器的接地线与开关电源的24V-相连，以降低干扰。

    4.2整机图片

图2整机图片

图3电控图片

    5结束语

    中达电通主要是中国具成长潜力的自动化市场设备和服务供应商。台达变频器、编码器、人机界面、PLC、伺服、温控器等机电制品和技术服务涵盖主要的自动化技术领域。中达电通的母公司为世界的电子制造跨国企业——台达电子集团。台达集团在江苏吴江建有规模庞大的生产基地，提供机电产品的全面制造。中达电通的服务体系遍布全国。台达还是全球大电源管理系统供货商。作为工控行业内的厂商，通过应用自己的产品能够为各行各业的客户提供全面的解决方案。佳的产品性价比、周到完善的全国乃至全球联保服务能够保证客户利益。