西门子模块6ES7136-6PA00-0BC0

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1 引言

    电梯是高层楼宇、公用建筑以及工矿企业中不可或缺的乘运工具。电梯门是电梯系统的出入通道。自动化电梯门的安全稳定**运行性能是评价电梯系统功能和划分电梯等级的重要技术指标。中国国家标准GB7588-1995《电梯制造与安装安全规范》强制规范包括电梯门机在内的电梯系统制造安装质量。电梯门驱动控制系统的使用安装数量巨大，是现代建筑的重要自动化技术。

    2 门机系统

    电梯门机是用来控制驱动电梯厅门和轿门的开闭动作的机电一体化伺服系统。对于一部电梯而言，门机数目=厅门（楼层）数目＋1（轿门）。

    门机系统由电机驱动机构和电气控制系统组成。广泛使用的自动门机采用电机为动力，通过减速机构和开门机构带动轿厢门做开闭运动。减速机构由两级三角带传动减速，第二级减速的带轮就是曲柄轮，其通过连杆和摇杆带动轿厢左右两扇门运动，曲柄轮顺，逆时旋转180度，能使左右两扇门同时开启或闭合。电梯门分轿厢门与厅门两部分。轿厢门有门机马达、到位开关、门锁开关、安全光电等，厅门电气上有门锁开关信号，在轿厢门带动下开启关闭。

    **的门机系统使用变频门机与旋转编码器等组成运动控制系统。变频器控制交流异步电机驱动开门机。控制器采用具有通讯功能的PLC控制技术，为电梯智控制技术的升级提供广阔的空间。

    3 台达门机控制驱动系统

    传统的变频门机电控方式是控制器+变频器结构。台达针对电梯门的特点，开发了VFD004M21W-D门机专用系统，台达门机专用变频器是根据电梯门机特点而专门制造，主要应用于电梯自动门及各种自动门的控制场合。台达门机专用系统一体化集成控制器的变频器，如图片1所示。VFD004M21W-D可以为电梯制造商和建筑业主节省成本和安装空间。 

图1台达一体化专用门机控制驱动器

图110KV高压变频器

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图2高压变频调速系统结构图

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    系统在控制系统中采用台达AE系列触摸屏，通过COM3实现与西门子S7-200系列PLC的通讯，同时，通过COM1与COM2特有的宏指令功能实现与单片机的通讯。实现对高压变频器的启动/停止、运行频率、上升下降时间、工作曲线、V/F曲线、死区补偿、低频补偿等参数的设定以及输出频率、输出电压、输出电流、运行状态等参数的读取，如图3所示。    

图3电气控制方案简图

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    3 触摸屏通讯设计

    3.1COM1通讯口编程设计

    通过AE系列触摸屏的COM1通讯口特有的宏指令功能实现与高压变频器主板显示单片机的通讯，主板显示单片机通讯协议分述如下。

    （1）物理接口：异步传输方式，1个起始位，1个停止位，无校验，电气接口为RS232C，传输速率为19200bit/s。

    （2）传输数据帧格式：

    其中：

    报文长度L(07H)为发送的总字节数；帧校验和（CS）为启动字符至校验和前的数据单字节算术累加和的低字节；命令代码（C）定义如下：    

    在设定的参数中：用两个字节，低字节在前，高字节在后；命令发送后，如果接收正确就返回字节A0H代码，如果接收不正确就不返回任何代码。

    （3）读运行参数与状态：发送命令为：68H07H01H01H00H71H16H，返回14个字节定义如下：

    其中：

    返回的字节中，低位在前，高位在后，全是十进制数。

    运行状态：16位，低位在前（第8字节），高位在后（第9字节），组成一个字：

    位0：1——开机，0——停机

    位1：硬件过流保护，1——保护，0——无保护

    位2：PDP保护，1——保护，0——无保护

    位3：外部异常保护，1——保护，0——无保护

    位4：备用

    位5：软件过流保护，1——过流，0——无过流（过流1分钟）

    位6：1.8倍过流，1——过流，0——无过流

    位7：1——外控状态，0——内控状态

    高8位：01——硬件保护，02——PDP保护，03——外部异常，04——备用，05——过流，06——1.8倍过流。

    校验码为从第2字节到第12字节的算术累加和的低字节：链路用户数据(两个字节)：低位在前，高位在后；帧校验和(CS)：启动字符至校验和前的数据单字节算术累加和的低字节；结束字符：16H。

    3.2COM2通讯口编程设计

    通过AE系列触摸屏的COM2通讯口特有的宏指令功能实现与高压变频器单元故障检测单片机的通讯，单元故障检测单片机通讯协议分述如下。

    （2）请求数据宏指令：E9。E9返回数据格式如下：

    （3）E9返回数据内容定义：第2、3、4、5、6、7字节：每2位表示一个单元：00——正常，01——温度，10——过压，11——过流，每字节四个单元，由高到低顺序排列。

    第8，9字节定义如下：     

    （3）在每相的变流单元故障数中，如果单元数超过7时，均为111，即大为7，后位0和位1配合主板通信中的01H命令代码使用：

    命令格式：68H，07H，01H，第9字节：OR01H；第8字节校验和：16H；校验码：第10字节，为字节2-字节9累加和的低字节数。

    对于一相10个功率单元的10KV变频器时，返回数据比原来多2个字节，在第7个字节和8个字节间加入2个字节，整个数据长度变为13个字节，其他数据结构定义不变，校验码为字节2到字节11累加和的低字节数。其中新加第8字节和第9字节定义如下：

    4 结束语

    本系统采用了台达AE系列触摸屏解决方案，通过AE系列触摸屏特有的宏指令功能实现与两块单片机的通讯，即有效降低了成本，也使自由通讯的方式变得简单易用。完善的故障检测功能，保证设备运行可靠。人性化的编程软件，给客户编程工作带来了极大的方便，新的控制系统不仅给客户带来了成本的极大优化，并且能更好的根据工艺的要求进行修改设计，进一步提高了客户在行业中的竞争力，依靠台达大陆子公司中达电通强大的销售与售后支持网络，使客户的设备在任何地方均可享受快捷、便利、优质的售后服务。

随着市场的需求，纺织生产工艺的改变，转杯纺纱在纺织工艺过程中的应用越来越广泛。纺织企业对转杯纺纱机可靠性，易操作性提出了更高的要求。由于PLC可编程控制器可靠性高、抗干扰能力强、使用方便等优点，所以被广泛的应用于对转杯纺纱机的现场控制。传统的控制方式是采用开环控制，电机的运行频率通过变频器面板手工设置，这种方式存在控制精度差，人机交互性差等一系列问题，这就需要有一套更合理的控制系统来提高机器的运行精度和改善人机交互性。我们以台达 DVP系列PLC为核心改进设计了一套控制系统，实现纺纱控制性能的提高。
　　
1．系统构成
　　
控制系统的构成主要是DVP32ES00R主机，VFD022B43A变频器，VFD037B43A变频器，PWS1711-CTN触摸屏。在控制系统中主要任务是：1、通过调整变频器的频率来提高运行精度，改变纺纱工艺；2、通过人机界面来显示和设置参数。

2．程序的设计
　　
程序设计方针是以控制程序作为主程序，PLC与变频器之间的通讯，换班，工艺计算，产量报表，号数报表，作为子程序。我们把通讯，换班，产量报表，号数报表等子程序做成标准程序模块，这样缩短了程序的开发周期，增强了程序可读性。主程序由速度信号的采集，给棉电机和引纱电机初始频率的计算，全机动作的控制，给棉电机和引纱电机频率的调整等程序组成。其中信号的采集使用PLC中的高速计数器，初始频率的计算是根据细纱号数和捻度，转杯电机的理论值进行计算，动作的控制主要是控制转杯电机、分梳辊电机、引纱电机和喂棉电机的起停顺序。给棉电机和引纱电机的转速采用闭环控制，积分调整的方式，用来满足纺纱工艺的要求。还值得一提的是在新装设备调试初始，需要进行电机转向的调整和机械调整，这就需要电机点动的控制方式，为实现这一功能，我采用通过旋钮选择点动方式，控制人机界面显示点动画面，从而进行点动控制。

系统采用RS-485进行网络通讯，RS-485是一般工业控制所经常采用的网络通讯方式。它具有能够实现多机通讯（RS-485驱动器多可接 32个从站），通讯距离长，抗干扰能力强等特点。台达DVP32ES00R主机具有RS-485通讯口，而台达VFD变频器也都有RS-485通讯口，并且提供了专用驱动指令。我们以PLC为主机，两个变频器为从机组成RS-485控制网络。每个从站被赋与唯一的本机地址。通讯采用主机轮询，从机应答的通讯方式，主机发出的信息可以被各从机接收，从机只能发出应答信息，从机间不能通信。从机接收到数据后，判断地址是否和本机地址相同，若相同则对数据进行处理后应答，若不同则不予理睬。通过通讯主要是控制给棉电机和引纱电机的起停和工作频率的修改，工作频率初值是PLC根据设定的细纱号数和棉条号数计算得出。在机器运转中，通过速度传感器检测，PLC进行计算比较，微调工作频率，使机器运转精度提高。其中需要注意的是在使用通讯进行控制变频器的起停一定注意程序的逻辑顺序，不然将会引起动作的混乱而不能达到预期的效果。

大屏幕触摸屏的优点是信息量大，操作简便直观。在本系统中采用PWS1711工业级人机界面，根据需要设计了各种画面，用来输入工艺参数，显示实测参数。　
　
甲、乙、丙、丁班的产量分别计入各班的产量，作为当前记录，每天的产量在24点的时候，利用循环语句自动填入历史记录（包括日期）。同时把同一工艺的纱线产量计入号数表，号数作为填入的条件，也就是说只有在号数改变的时候，再重新记录。这项工作省去了产量记录员每天记录的麻烦，它可以记录35 天的产量，其中15天是停电保持的，只有管理员才可以清零。