变频及基础技术 5

物料传送与分拣生产线变频调速控制课题四298299任务1物料传送与分拣生产线控制系统任务2基于USS协议网络控制变频器运行任务1物料传送与分拣生产线控制系统300学习目标1.熟悉物料检测生产线装置的主要组成部分及作用。2.掌握物料检测生产线装置的工作原理。3.能连接常用基本气动回路。4.能正确设置变频器参数。5.能设计物料检测生产线的PLC控制程序。6.能正确完成物料传送与分拣生产线控制系统的安装与调试。301任务引入物料检测生产线装置如下图所示。当传送带落料口人工放下已装配的工件并按下启动按钮时变频器启动，驱动传动电动机以固定频率30Hz对应的速度，把工件带往分拣区。电感式传感器检测到金属料件后，传送带停止，工件被推到1号槽中；如果工件为白色塑料件，则该工件到达2号槽口，光纤传感器检测到白色塑料件后，传送带停止，工件被推到2号槽中；如果工件为黑色塑料件，则该工件到达3号槽口，光纤传感器检测到黑色塑料件后，传送带停止，工件被推到3号槽中。工件被推出料槽后，该工作单元的一个工作周期结束。仅当工件被推出料槽后，才能人工再次向传送带下料。当传送带运转120s后，未检测到任何料件时，报警指示灯亮20s后熄灭。302303物料检测生产线装置1—磁性开关2—传送分拣机构3—落料口传感器4—落料口5—料槽6—电感式传感器7—光纤传感器8—过滤调压阀9—节流阀10—三相异步电动机11—光纤放大器12—推料气缸一、物料检测生产线装置的主要组成部分及作用1.落料口：用于物料落料位置定位。2.料槽：用于放置物料。3.电感式传感器：用于检测金属材料，检测距离为3~5mm。4.光纤传感器：用于检测不同颜色的物料，可通过调节光纤放大器来区分不同颜色的灵敏度。5.三相异步电动机：用于驱动传送带转动，由变频器控制。6.推料气缸：用于将物料推入料槽，由电控气阀控制。7.落料口传感器：用于检测是否有物料到传送带上，并给PLC一个输入信号。相关知识304二、物料检测生产线装置的工作原理物料传送过程中，要能实现物料的分拣与准确入仓，需要工件准确地停止，实现定位。要想得到比较准确的位置，要正确设置变频器的减速时间，使其在接收到停止信号后能够准确地停下来。当传送带上有物料时，电动机启动后物料到推料一处时，如果电感式传感器接通，检测到物料是金属件，马上驱动推料一推杆推动物料，当物料已推到位时，马上复位推料一推杆电磁阀并复位传送带电动机；305如果电感式传感器没有接通，则传送带继续传送物料。当物料到推料二处时，如果光纤传感器接通，检测到物料是白色塑料件，马上驱动推料二推杆推动物料，当物料已推到位时，马上复位推料二推杆电磁阀并复位传送带电动机；如果光纤传感器没有接通，则传送带继续传送物料。当物料到推料三处时就只剩下黑色物料，只要有物料就可以推出，当物料已推到位时，马上复位推料三推杆电磁阀并复位传送带电动机。306任务2基于USS协议网络控制变频器运行307学习目标1.熟悉USS通信及硬件连接。2.熟悉USS协议专用指令。3.熟悉与S7－200SMARTPLC相关的变频器参数。4.能正确设置变频器参数。5.能独立完成PLC通过USS协议网络控制变频器的运行。308任务引入本任务是用PLC通过USS协议网络控制任务1中物料传送与分拣生产线控制系统中变频器的运行。控制要求是S7－200SMARTPLC通过USS协议网络控制G120变频器，控制电动机的启动、制动停止、自由停止和正反转，并能够通过PLC设置和读取变频器参数。309使用USS协议的优点如下。（1）对硬件设备要求低，减少了设备之间布线的数量。（2）无须重新布线就可以改变控制功能。（3）可通过串行接口设置来修改变频器的参数。（4）可连续对变频器的特性进行监测和控制。（5）利用S7－200SMARTCPU组成USS通信的控制网络具有较高的性价比。相关知识310一、USS通信及硬件连接USS通信是由主站发起的，USS主站不断循环轮询各个从站，从站根据收到的指令，决定是否以及如何响应。从站不会主动发送数据。1.S7－200SMARTCPU通信接口S7－200SMARTCPU采用与RS－485兼容的D型连接器，其通信接口的引脚分配及定义见下表。311312D型连接器通信接口的引脚分配及定义2.G120变频器通信接口在G120变频器前面板上的通信接口是RS－485，与USS通信有关的前面板接口如图所示。313与USS通信有关的前面板接口3.S7－200SMART与G120的USS通信接线将G120变频器的通信接口29和30分别接至S7－200SMART通信接口的3脚与8脚，如图所示。314S7－200SMART与G120的USS通信接线图通信接线注意事项如下。（1）在条件许可的情况下，USS主站尽量选用直流型的CPU。（2）一般情况下，USS通信电缆采用双绞线即可，如果干扰比较大，可采用屏蔽双绞线。（3）在采用屏蔽双绞线作为通信电缆时，把具有不同电位参考点的设备互联后，在连接电缆中形成不应有的电流，这些电流会导致通信错误或设备损坏。315（4）尽量采用较高的波特率，通信速率只与通信距离有关，与干扰没有直接关系。（5）终端电阻的作用是用于防止信号反射，并不用于抗干扰。（6）不要带电插拔通信电缆，尤其是正在通信的过程中，这样极易损坏传动装置和PLC的通信接口。316二、USS协议专用指令1.USS_INIT指令使用其他USS协议指令之前，必须使用USS_INIT指令对变频器进行USS通信参数初始化。USS_INIT指令如图所示。317USS_INIT指令指令解释如下。（1）EN：使能输入端，应用中可以使用SM0.1或边沿触发指令调用USS_INIT指令。（2）Mode：模式选择端，执行USS_INIT指令时，Mode的状态决定是否在Port接口上使用USS通信功能。（3）Baud：USS通信波特率，此参数要和变频器的参数设置一致，将波特率设为1200bit/s、2400bit/s、4800bit/s、9600bit/s、19200bit/s、38400bit/s、57600bit/s或115200bit/s。（4）Active：激活驱动器，某些驱动器仅支持地址0~31。（5）Done：初始化完成标志。（6）Error：初始化错误代码。3182.USS_CTRL指令USS_CTRL指令用于对单台处于激活状态的变频器进行运行控制。这个功能块利用了USS协议中的PZD数据传输，控制和反馈信号更新较快。网络上每一个激活的USS变频器从站都要在程序中调用一个独立的USS_CTRL指令，而且只能调用一次。需要控制的变频器必须在USS初始化指令运行时定义为“激活”。USS_CTRL指令如图所示。319320USS_CTRL指令指令解释如下。（1）EN：使能输入端，使用SM0.0使能USS_CTRL指令。（2）RUN：驱动装置的启动/停止控制端，0为停车，1为启动。（3）OFF2：停车信号2，此信号为1时，变频器将封锁主电路输出，电动机自由停车。（4）OFF3：停车信号3，此信号为1时，变频器将快速停车。（5）F_ACK：故障确认，当驱动装置发生故障后，将通过状态字向USS主站报告。321（6）DIR：电动机运转方向控制，其0/1状态决定电动机的运行方向。（7）Drive：变频器在USS网络上的站号，从站必须先在初始化时激活才能进行控制，有效地址0~31。（8）Type：向USS_CTRL功能块输入变频器类型。（9）Speed_SP：速度设定值，速度设定值必须是一个实数，给出的数值是变频器的频率范围百分比还是绝对的频率值取决于变频器中的参数设置。（10）Resp_R：从站应答确认信号，主站从USS从站收到有效的数据后，此位将为1，即一个程序扫描周期。（11）Error：错误代码，0=无出错。322（12）Status：变频器的状态字，表示变频器当时的实际运行状态，详细的状态字信息含义参考相应的变频器手册。（13）Speed：驱动装置返回的实际运转速度值。（14）Run_EN：运行模式反馈，表示变频器是在运行（为1）还是停止（为0）。（15）D_Dir：指示变频器的运转方向。323（16）Inhibit：变频器禁止状态指示（0表示未禁止，1表示禁止状态），在禁止状态下驱动装置无法运行。（17）Fault：故障指示位（0表示无故障，1表示有故障），表示驱动装置处于故障状态，驱动装置上会显示故障代码（如果有显示装置）。要复位故障报警状态，必须先消除引起故障的原因，然后用F_ACK或驱动装置的端子或操作面板复位故障状态。3243.USS_RPM指令USS_RPM指令用于读取变频器的参数，USS协议共有3种读指令，如图所示。325USS协议的3种读指令（1）USS_RPM_W指令用于读取一个无符号字类型的参数。（2）USS_RPM_D指令用于读取一个无符号双字类型的参数。（3）USS_RPM_R指令用于读取一个浮点数类型的参数。326指令解释如下。1）一次仅限将一条读取（USS_RPM_×）指令设为激活。2）EN位必须为ON）才能启用请求传送，并应当保持ON，直至设置Done位，表示进程完成。3）Drive用于输入变频器的地址，USS_RPM_×指令被发送至该地址。单台变频器的有效地址是0~31。4）Param是参数号码。Index是需要读取参数的索引值。Value表示参数数值已恢复。5）当USS_RPM_×指令完成时，Done输出ON，Error输出字节，Value输出包含执行指令的结果。3274.USS_WPM指令USS_WPM指令用于写入变频器的参数，USS协议共有3种写指令，如图所示。328USS协议的3种写指令（1）USS_WPM_W指令用于写入无符号字类型的参数。（2）USS_WPM_D指令用于写入无符号双字类型的参数。（3）USS_WPM_R指令用于写入浮点数类型的参数。329指令解释如下。1）一次仅限将一条写入（USS_WPM_×）指令设为激活。2）当变频器确认收到命令或发送一则错误条件时，USS_WPM_×事项完成。3）EN位必须为ON，才能启用请求传送，并应当保持打开，直至设置Done位，表示进程完成。4）当EEPROM输入接通时，该指令将数据写入变频器的RAM和EEPROM；当EEPROM