西门子PLC 6ES7 214-1BG40-0XB0安装调试

螺钉在包装过程中，针对每一种螺钉的包装速度是不一样的，就要求包钉机的调速系统提供多种速度来应对；并能够通过PLC来实现与系统的同步要求，同时要求包装机的送钉速度是可变的。例如1个300pcs/捆的钉包，进给速度有如下的要求：在开始送钉时需要低速，以便形成卷曲中心；然后提高效率，进行高速给进；结束时低速运行，以便切割和装箱；为了实现以上的功能，我们使用了安川的伺服电机和扩展模块来实现。

一般的伺服电机的运动需要由上位机给出数字量或者模拟量的信号来实现，实现位置控制由上位机给出若干脉冲信号，伺服驱动器根据脉冲信号决定行进的距离，而速度控制则通过输入模拟量电压在某一段范围的速度电压对应关系来实现，可见伺服系统本身只能作为一个命令的执行者，而自身不能自发运动。但是，通过使用安川伺服与可扩展模块的简易组合就可以实上述的一些定位，调速的运动。

系统整体功能：
1，不同型号的钉对应不同的送钉速度，由操作人员在面板上选择；
2，在包装的过程针对不同阶段使用不同的送钉速度
为实现以上功能，系统作了如下的连接

系统的硬件：
安川SGDH/SGMAH系列伺服电机
扩展模块JUSP-NS600
PLC
计数器

系统原理：
1，通过计数器检测钉的数目，供plc使用；
2， Plc通过外围的信号（钉的类型、钉的数目）来决定工艺所需要的速度，输出段速选定信号；
3，安川扩展模块接收plc信号后，根据设定的程序表来运动。
以上1，2步骤通过plc来实现实比较常见的，不做说明，下面详细介绍伺服接收plc信号后如何转化为所需要的速度这个环节。

首先介绍一下安川的扩展模块的功能和原理：
1、程序表运行功能
能够通过一个简单的表格来设定伺服电机需要运动的距离，运动速度，一部动作结束后输出信号等；如图所示：

其中可以有128步程序，可以设定不同的位置和速度。通过外部的选通信号，就可以执行相应的程序步。伺服电机就根据预先设定的程序表值来运行。

2、 JOG运行
通过外部的选定信号来做一个固定速度的运行。运行速度通过速度表来预先设定。如图所示

通过JOG0-JOG3的选通与否来实现JSPD栏里面设定的速度。上面的两种功能说明要实现调速功能，我们可以通过设定程序表或设定速度表的速来满足该系统的要求。但是考虑到使用厂商的钉型号比较多，我们选择了可以对应 128种速度的程序表方式来实现以上的功能。

程序表改动如下：

将POS改成所需要的运动方向，将SPD栏设定为工艺所需要的速度，LOOP设定为1，NEXT设定为END。
根据加工工艺的需要，分别设定速度。加工是需要的速度通过PLC输出不同的选定就可以实现，参考如下的电气原理图

START-STOP为停止开始信号，SEL0-SEL7为外部输入信号端子（plc输出的信号）。
以上就是通过安川的伺服电机和扩展模块JUSP-NS600来实现的一个多段位调速系统；该运动控制模块还在以下的一些领域有着广泛的应用（如图），可以大大简化以前用PLC实现时的复杂编程，提高系统的可靠性和稳定性

目前，在我国各油田的抽油机总数已超过10万台，是各油田的主要耗能设备。按每台电机容量30KW（实际上不止于此，在油田使用多的是37KW和 45KW电机，部分使用55KW和75KW电机）计算，装机总容量在三百万千瓦以上。作为油田生产中使用多的耗能设备，抽油机拖动电机的负载率普遍较低，造成能源浪费。在实际开采作业过程中，抽油机受油井的井深、油质、杂质、含沙量、含水量等诸多客观因素的影响，须调整作业冲次、冲程，甚至更换电机、改变电机的功率；同时，由于油田所处地理位置、纬度的不同，以及所处地区的气候等自然因素，也会对开采作业产生影响，要求抽油机根据实际工况进行相应的速度调整。鉴于以上所述油田抽油机的技术要求以及使用的社会效益，抽油机对电机控制系统的基本要求是：
☆ 大范围的、稳定可靠的无级调速；
☆ 具有比较显著的节电效果。

一、变频调速节能控制柜

（一）龙格电气有限公司研制、开发的拥有自主知识产权的变频调速器。其控制对象是普通的三相交流异步电机，控制精度达到同步伺服电机的控制水平。调速范围广，定位精度高，低速转矩大，软件功能完善。此变频调速节能控制柜结合抽油机的运行工况和油井的实际情况，及时地、自动地调整电机的运行速度、加速度、扭矩等参数，使原有拖动电机在高效、节能状态进行工作。通过在大庆、胜利、辽河油田的实际应用，证明了变频调速节能控制柜可以简便而安全的进行调速操作，大大降低了现场操作人员的工作强度，提高了生产效率，并取得了明显的节能效果。

（二）变频调速节能控制柜的特点

变频调速节能控制柜具有如下特点：
1、交-直-交的主电路
先将输入的三相50Hz交流电变为直流，再逆变为频率、电压有效值可调的三相交流电供给拖动电机。
2、大范围的速度控制
可准确、大范围地控制电机的转速，速度控制范围为0-1500r.p.m，速度控制精度为0.3r.p.m。
3、三倍额定转矩的过载能力
在零至额定转速范围内具有恒转矩输出特性，并具有3倍额定转矩的过载能力。因此，在很低的转速下，电机也可输出额定转矩并具有300%的过载能力。
4、低速大转矩的控制特性
在抽油机电机启动的过程中，可以驱动电机输出足够的转矩。从而在转速从0上升到设定值过程中，使电流平稳，实现了真正的“软启动”。
5、下慢上快的速度控制
通过速度与转矩的可解耦以及独立控制，实现了对抽油冲程下慢上快的速度控制。
6、具有内部软PLC功能，可对转矩进行检测和控制。

（三）变频调速节能控制柜的优势

根据德瑞斯系列伺服控制柜的设计原理、控制特点以及应用实例的分析，油田抽油机配备德瑞斯系列伺服调速节能控制柜，具有如下优势：

1、调速操作简便
由于德瑞斯系列伺服调速节能控制柜具有大范围、连续调速的特点，只需调整一个旋钮即可实现连续、稳定的调速功能，满足抽油机调整冲次的要求。对于现场操作人员而言，操作极为简便。
2、降低作业强度
使用德瑞斯P系列节能伺服控制柜调速操作简便，无需在作业过程中更改抽油机及配套设备的机械结构，大大降低了现场工人的作业强度。
3、提高生产效率
使用德瑞斯系列节能伺服控制柜，在作业过程中无需停机进行调整；控制柜具有的抽油冲程下慢上快的速度控制，提高了抽油机的出油量。这些因素，均提高了抽油机的生产效率。
4、节能效果显著
根据实际应用统计数据计算，德瑞斯系列节能伺服控制柜具有显著的节能效果。相对而言，对于高产油井即抽油机负载越大、冲次频率越低，节电效果越明显：当抽油机冲次频率低于2.5次/分，节电率高达75%以上。针对负荷较轻的油井，可根据德瑞斯系列节能伺服控制柜具有的软启动功能，采用以较小功率的电机取代原有电机的解决方案，同样可以取得较为显著的节能效果。

二、结论

次产品正是顺应油田抽油机对电机控制系统的基本要求而研制生产的，弥补了目前普遍采用的抽油机调速方案存在的缺陷,实现了：
◆ 大范围的连续调速，且在零至额定转速之间保持恒力矩以及短时三倍的额定转矩的负载能力；
◆良好的节电效果，尤其对于有调速要求的富产油井节电效果更佳。