基于Wincc与MM420/Profibus-DP的电机控制

2013-09-03蔡志全顾东阳周浩

河北农机 2013年5期

蔡志全顾东阳周浩

1、内蒙古科技大学 014010 2、河北中农博远农业装备有限公司 052160

引言

在现代工业生产中，自动化技术是保证工业生产的重要手段。变频调速现以成为当今最重要的调速方式，采用变频器构成变频调速系统不仅能够提高劳动生产率，改善产品质量，提高设备自动化程度，而且还能节约能源，降低生产成本。常规的变频器参数设置及变频器状态监控，需要通过作为一类主站的S7-300来进行数据交换。这样不仅浪费了PLC的强大的数据处理功能，而且还使得系统过于冗余复杂。本系统所要实现的内容是在不使用PLC的情况下，PC机通过Profibus-DP与MM420变频器连接对其进行Wincc监控，实现变频器参数的读写与给定。

1 Profibus现场总线

Profibus是一种开放式的不依赖于设备生产商的总线标准，它具有稳定的国际标准EN50170作保证，广泛应用于自动化领域的各个场合。Profibus包含 Profibus-DP、Profibus-FMS、Profibus-PA三种协议，其中DP型用于分散外设间的高速传输，适合于加工自动化领域的应用。

Profibus-DP是一种高速且优化的通讯方案，主要用于实现现场级控制系统与分布式I/O及其他现场级设备之间的通讯，通过一条总线可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络。

2 系统总体结构

将装有Step7、CP5611板卡以及Wincc软件的计算机作为控制主站，其中Step7进行系统环境的组态与程序的编写。组态软件Wincc是数据采集监控系统SCADA的软件平台工具，利用Wincc不仅可以实现对控制过程的监视，而且还可以通过Wincc的组态界面实时设置和修改以及读取变频器参数，避免了在STEP7中每次调试都得修改参数并下载程序。

CP5611板卡是西门子控制系统最常用的Profibus-DP总线接口卡，用它来实现与Profibus-DP接口的连接。通过Profibus-DP网络二级主站实现对MM420变频器的参数读写与给定，进而控制电机的转动。系统的结构框图如图1所示。

图1 系统的结构框图

3 系统硬件组态及参数设置

3.1 MM420变频器参数设置

MICROMASTER 420是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列。变频器由微处理器控制，并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）作为功率输出器件。因此，它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因而降低了电动机运行的噪声。全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。MICROMASTER 420既可用于单机驱动系统，也可集成到“自动化”中。

变频器参数的设定如下：使用BPO操作面板，恢复工厂设置：P0010=30，P0970=1根据变频器和电机要求参数设置如下参数。

表1 变频器参数设置

系统采用的是WDJ26三相鼠笼式异步电动机电机参数如下：

电机电压：380V；电机接法：Y；电机额定转速：1430r/min；电机额定功率：60W；电机电流：0.35A；电机频率：50Hz；电机的绝缘等级：E。

3.2 系统硬件组态

在STEP7中创建一个新项目，命名并保存；然后右击该项目名，在弹出的菜单中选择“InsertNewObject”→“SIMATIC PC Station”；双击“Configuration”，打开 PC STATION页面，在第一行右击，选择“Insert Object”→“User Application”→“Application”，插入 Application；选择“Insert Object”→“CP PROFIBUS”→“CP 5611”→“…SW V6.0SP4”，然后点击确定，插入 CP5611；在 New Settings选项卡中选择1.5Mbps和DP;双击CP5611，打开其属性页面，设CP5611为主站，建立了PROFIBUS网络，设置PROFIBUS站的地址；在网络上添加2个变频器作为DP从站：右键选择 Insert Object→PROFIBUS DP→Additional Firld Devices→Drives→SIMOVERT→MICROMASTER4，将地址改为 3和5中进行硬件组态。点击刚刚插入的MM420变频器，在地址栏将鼠标放在第 0行，点击右键选择“InsertObject”→“PP0 1”，确定并保存工程，如图2。

图2 STEP7组态图

配置PC STATION和网卡。点击“Start”→“Station Configurator”进入组态画面“PC STATION Configuration Editor”，点击“Add”，添加“Application”；网卡设置完成后，在“start”→“Station Configurator”，打开“PC STATION Configuration Editor”，在其中将会出现组态后的CP5611；改变PC STATION的站名与在STEP7中组态的PC站的名称相同；之后进行PC站的下载，如图3。

图3 PC站的下载

3.3 Wincc监控组态

打开新项目界面，填写项目名称并选择路径进行项目的创建；添加PROFIBUS-DP协议：右击“变量管理”→“添加新的驱动链接（N）”→“打开”；在DP连接协议下，添加新的连接，点击属性，设置连接从站地址为5；配置系统参数：选择“CP5412（A2）Board 1”，在右键菜单中选择“Systerm Parameter”设置系统参数，在系统参数分配窗口，分配通信模板号为1；并添加变量。由于变频器采用的是PPO1，因此在Wincc中建立的变量为无符号16位数，其输入变量的偏移量（0、4、6、8、10）与变频器中 PPO1的输入地址（1-12）相对应，输出的偏移量（0、4、6、8、10）与 PPO1的输出地址（0-11）相对应，变量的创建如图4。