SIEMENS/西门子6ES7214-1HG40-0XB0
一、引言
当今自动化控制产品日新月异，相同功能的实现有各种各样不同的方式。比如很多设备上都要使用的定位控制的实现就有很多种方法。有的利用单片机结合伺服系统实现定位控制；有的使用PLC高速脉冲输出功能或配定位单元结合伺服系统实现；还有的利用变频器的多段速控制来实现定位控制。但不同的定位控制系统有不同的特点，成本也有很大的差异，于是针对不同的设备对精度和响应速度的要求，选用合适的定位控制系统以实现*优的性价比就非常必要。本文介绍一个高性价比的，应用台达PLC的高速计数器和与变频器通讯的功能来实现的定位控制的例子。
二、控制实例
切纸机械是印刷和包装行业*常用的设备。其完成的*基本动作是:把待裁切的材料送到指定位置，然后进行裁切。其控制的核心就是一个单轴的位置控制。我们已经成功的利用PLC对变频器的端子进行控制，实现多段速调速，从而完成这个单轴控制。因为考虑到控制成本和操作的方便性，我们又应用台达的ES PLC和VFD-B变频器通过通讯来实现这个位置控制。
三、系统的构成
PLC作为控制的核心，主要用来接收编码器的反馈信号实现对当前位置的检测，通过和设定值的比较用通讯功能来控制变频器的输出频率从而实现**定位。同时通过HMI可以方便的设定PLC的一些内部寄存器值进行人机交互，并且变频器的工作频率可以在HMI上方便修改和直观显示。台达的DVP系列PLC都具有两个通讯口，COM1是RS232,COM2是RS485，支持ModBus ASCII/RTU通讯格式，通讯速率*高可达115200bps，两通讯口可以同时使用。所以无需用任何扩展模块就可以实现既可连接用于参数设置的人机界面又可用通讯的方式控制变频器等其它设备。并且DVP系列PLC提供了针对ModBus ASCII/RTU模式的专用通讯指令，这样在编写通讯程序时就可以大大简化，无需像用串行数据传送指令RS那样要进行复杂的校验码计算和遵循复杂的指令格式。台达的VFD系列变频器内建有单独的RS-485串联通讯界面，并且也遵循MODBUS ASCII/RTU通讯格式（VFD-A系列除外）。基与这些特点我选用了性价比优异的DVP ES PLC和VFD-B变频器。整个系统的结构图如图一所示。
图一：控制系统框图
四、PLC的I/O分配
由于使用了通讯控制，可以省去用于控制变频器的五个输出点，PLC输出点的使用减少了。因此选用了DVP14ES00R2和一个扩展模块DVP08XM11N。I/O点的分配见表1。需要注意的是DVP14ES PLC的扩展模块地址输入点是从X20开始，输出点是从Y20开始。
五、ES系列PLC的高速计数器的应用
此工程中所选编码器分辨率为500p/r，机器原系统配置编码器分辨率为200p/r，理论精度比过去提高两倍以上。电机为1450r/min，传动系统减速比为2.4。由此可计算出额定转速下编码器输出的*高脉冲频率为：
1450r/min÷60s/min÷2.4×500P/R≈5KHz。
尽管台达ES系列的高速计数器功能不算强大，其X0和X1可以接受的*高频率为20K Hz的脉冲，但在这个系统中还是足以胜任的。为了简化程序中的计算，采用了两个高速计数器C235和C236。C235通过计算所有前进后退的脉冲数，再进行换算后用于显示进给机构的当前位置，此功能实现的程序段见图2所示。其程序中的M45和M47用于滤除定位完成后裁切过程中或其它震动造成的编码器输出的误脉冲，以实现位置的**性。
图2：实现显示当前位置的高速计数程序段
C236用于进行**定位。定位过程是这样的，每次进给机构需要定位工作时，通过计算把需要的脉冲数送到C236，不论进给机构前进还是后退，C236进行减计数，同时对C236中的数值进行比较，根据比较结果控制变频器的输出频率，实现接近设定值时进给速度变慢的三段速度控制，从而达到**定位。**定位时的高速计数器程序如图3所示。其中M83、M84用来触发写变频器运转方向的数据，M85、M86，M87都用来触发写变频器运转速度的数据。
图3：定位控制时的高速计数器程序
六、PLC和变频器通讯的实现
台达DVP系列PLC的每一个通讯口都对应有相关的特殊寄存器D和特殊继电器M，以进行通讯相关的参数设置和信息的传送。此工程中要使用的COM2对应的主要特Ｄ特M及其意义见表2。
此工程中变频器需要设定的参数及说明见表3。在进行变频器的通讯控制时必需设定这些参数，并且设定值要和PLC的D1120值设置一致。其它未设置的参数可以按出厂默认值即可。
当PLC对变频器通讯进行数据的写入和读出时，就需要知道变频器所定义的相关功能的地址。然后依据这些地址进行数据写入和读出，才能实现对变频器的控制。VFD-B系列变频器定义的本通讯实例中需用到的字址及其意义如表4所示。根据此表可以知道，当需要变频器以20Hz正向运转时，就只需在变频器通讯相关的参数字址2000H写入：0000 0000 0001 0010，即十六进制的H12或十进制的K18；在2001H中写入K2000。
此工程中通讯程序段如图4所示。
图4
七、结论
通过上述的改造过程，完全恢复了切纸机的功能，试用几个月以来运行非常稳定。PLC对变频器的通讯控制响应速度非常快，加减速的过程和停机命令执行迅速，完全不会因通讯控制而有丝毫迟滞现象，可见通讯控制完全替代了硬接线的端子控制，不仅降低了成本，而且操作更方便，性价比更优异。也证明了台达的PLC和变频器的通讯功能非常强大和好用。
1 引言
近年来，适应包装行业对包装物要求的不断提高，各种功能膜市场发展迅速。经过双向拉伸生产的塑料薄膜可有效改善材料的拉伸性能（拉伸强度是未拉伸薄膜的3-5倍）、阻隔性能、光学性能、耐热耐寒性、尺寸稳定性、厚度均匀性等多种性能，并具有生产速度快、产能大、效率高等特点，市场迅速发展。当前随着现代化科技的发展，塑料薄膜设备有着广阔的市场，如薄膜包装、医疗卫生、妇婴用品等，尤其是医疗卫生和妇婴用品上，对产品有着更为严格的要求。过去此类设备主要从欧美进口，由于成本和维护费用高昂，国内一些企业也开始研制，价格只有进口设备的1/10左右，相应的控制水平也参差不齐。
面对日益复杂的要求和相应产生的生产效率问题，本文基于台达的DVP系列 PLC和HMI及伺服等自动化产品，成功实现了一套基于台达机电产品的塑料薄膜生产线自动控制系统。此控制系统控制核心部件全套用台达产品，包括PLC，触摸屏，变频器及温控表等产品。机器完整外形图如图1所示。
图1 控制系统机器外形实景图
2 制造工艺及系统背景简介
塑料薄膜的通常的制造工艺图如图2所示：
图2 塑料薄膜制造工艺示意图
起初该设备厂采用同步控制器+变频器作同步调节，PLC、变频器、同步器、温控表等产品品牌均不一样，使用起来尤其是服务上比较麻烦，经过与客户沟通，*终确定用台达变频器+PLC+触摸屏+温控表做的成套系统解决方案。
3 系统方案
3.1 系统配置
控制系统技术方案的设备配置如表1所示：
表1 控制方案的设备配置表 
上述表格仅列举出控制系统主要元器件，此外还包括低压电器（低压断路器、电磁接触器、电磁继电器、按钮、指示灯等）、检测传感器（接近开关、行程开关等）、变频器通讯电缆等，此处均不予赘述。
3.2 控制框架
本设备触摸屏与PLC间采用RS232通讯，考虑到站号比较多可能会影响通讯速度，所以温控表、变频器分别与触摸屏、PLC用RS485通讯连接，系统控制框架如图3所示：
图3 系统控制框图
3.3 控制画面
（1）主监控画面
开机首先进入主监控画面（如图4所示），在这里可以设置和观看设备的各个参数数据；
，通过这个按钮，可以根据图7中的
而切换是不是多变频之间同步投入运行。
各变频器速度可以直接在跳出来的小键盘上输入数字，也可以通过弹出的小窗口通过上下键进行微调。
图4 系统主监控画面
（2）温度设定及显示画面
温度设定及显示，行业里原先大多采用普通温控仪表，设定和查看温度时候需要相关人员跑过去，尤其是模具冷水机，安装在设备上方，每次修改设定值都要爬上爬下的，非常不方便。
本次我们采用了的台达温控表均带有RS485通讯接口，所有温度信息的设定与监控都可以直接在触摸屏上操作，并可以随时根据工艺要求进行修改，真正做到方便、快捷。
图5即为温度设定及显示画面；
图5 温度显示及设定示意画面
（3）系统参数画面
本页面主要是工作时配合主监控画面对变频器的速度校正参数进行设定和修改，并可以把不同的产品的生产参数进行存储，下次再有生产该产品时候直接调用参数配方即可，大大节省了时间，也减少了物料的浪费。如图6所示：
图6 系统参数设置画面
（4）工艺参数画面
由于取消了原先使用的同步控制器，现在所有电机的同步皆由PLC运算后通过变频器给定，此页面可以分别设置各个变频器的速度比例关系。如图7所示：
图7 工艺参数设置画面
卷绕长度设定，通过设置这个参数，可以使收卷电机到达设定长度时候自动翻转，自动切断原先生产的产品，同时换上空的收卷轴，以达到在生产线不停机的情况下对产品换轴。
4 干扰问题及解决方法
由于所有变频器温控表均采用RS485通讯，方便的同时，主要麻烦就是干扰问题，为了防止干扰的出现，我们在设计的时候就全部采用了双绞屏蔽线，不过在调试过程中，我们发现主电机启动后压力表上数据会闪烁，同时接近开关上灯也一直亮，查布线一直没有效果，加滤波器时间上怕来不及，就直接在变频器输出端加装了磁环，到目前为止还没有再有问题反馈。
5 结束语
根据客户设备技术要求，本塑料薄膜生产线自动控制系统结合台达HMI、PLC、变频器、温控器等自动化产品，为客户开发了一套稳定可靠的生产线系统，受到了客户和使用单位的充分认可，再次证明中达电通是客户值得信赖的合作伙伴。运行实践表明，系统性能稳定，安全可靠，****，值得业界同行借鉴和推广。