西门子PLC的工程应用第4讲 西门子PLC与MM440变频器在挤出机中的应用

西门子PLC的工程应用第4讲 西门子PLC与MM440变频器在挤出机中的应用

浙江工商职业技术学院 李方园

变频控制技术已经越来越成熟，能普遍适用于恶劣的工作环境，采用变频与PLC的通讯控制来实现挤出机主机的传动已成为一种趋势。本文主要阐述了西门子PLC与MM440变频器在挤出机中的应用。

西门子PLC；挤出机；变频器；通讯控制

1　概述

挤出成型是塑料成型加工工艺中的主要加工方法之一，大部分热塑性塑料均可用此方法。目前，挤出成型已经广泛应用于日用品、农业、建筑业、石油、化工、机械制造、电子等行业。在挤出成型设备中最关键的部分就是挤出机。塑料通过挤出机塑化成均匀的熔体，并在塑化中建立的压力作用下，通过螺杆连续定温、定量、定压地挤出机头。

主机传动是塑料挤出机的主要组成部分之一，它的作用是驱动挤出机的螺杆，并使螺杆能在选定的工艺条件下（如机头压力、温度、转速等），以必需的转矩和转速均匀地旋转，完成挤出过程。它在其适用的范围内能够提供最大的转矩输出和一定的可调速范围，同时还应使用可靠、维修方便。图1为塑料挤出机主机传动的变频控制原理图，由带有PG功能的西门子MM440来控制挤出机主传动，而上位机采用西门子S7-300 PLC。

图1 塑料挤出机主机传动的变频控制

图1中的电气配件包括PROFIBUS-DP 通讯电缆(6XV1830-0AH10)、PROFIBUS 总线联结器（6ES7972-0BA10-0XA0）、MM440变频器1台，且该变频器内置有PROFIBUS 通讯模板（6SE6400-1PB00-0AA0）。

2　组态挤出机控制系统的主站与从站

（1）组态挤出机控制系统的主站

打开SIMATIC 300站点，然后双击右侧生成的“硬件”图标，在弹出的HW config 中进行组态，在菜单栏中选择“查看”选择“目录”打开硬件目录，按订货号和硬件安装次序依次插入机架、电源、CPU。插入CPU 时会同时弹出组态PROFIBUS画面。在本系统中主站的传输速率为“1.5Mbps”，“DP”行规，最后的结果如图2所示。

图2 主站组态结果

（2）组态DP从站

打开硬件组态，在右侧的配置文件中找到“PROFIBUSDP”，选择“SIMOVERT”（驱动器），双击“MICROMASTER 4”（即MM4系列变频器），如图3所示。

图3 选择MM4变频器

从站组态完成后，即在硬件组态中显示了DP主站和DP从站，如图4所示。

图4 DP主站和DP从站

最后一步就是将地址（256-267）分配给变频器，如图5所示，点击DP从站，就会出现带颜色的“插槽”，此时需要将PPO1协议拖入到该“插槽”中即可完成。

图5 地址分配

3　挤出机控制程序的编写

这里以对PZD（过程数据）的读写为例进行说明如下：

（1）建立数据块DB1

将数据块中的数据地址与从站MM440中的PZD、PKW数据区相对应。

（2）数据分配

如图6所示，在OB1中调用特殊功能块SFC14和SFC15，完成从站（MM440）数据的读和写。

图6 调用SFC14和SFC15

在图6中，LADDR表示硬件组态时PZD的起始地址（W#16#108即264）；RECORD表示数据块（DB1）中定义的PZD数据区相对应的数据地址；RET_VAL表示程序块的状态字，可以以编码的形式反映出程序的错误等状态。

①W#16#108(即263)是硬件组态时PZD的起始地址

②将从站数据读入DB1.DBX8.0开始的4个字节(P#DB1. DBX8.0 BYTE 4)

PZD1 -> DB1.DBW8 （状态字）

PZD2 -> DB1.DBW10 （实际速度）

③将DB1.DBX20.0 开始的4 个字节写入从站(P#DB1.DBX20.0 BYTE 4)

DB1.DBW20 -> PZD1 (控制字)

DB1.DBW22 -> PZD2 (给定速度)

（3）控制实现

如图7所示，在本案例中设定值和控制字可以从数据块DB1中传送，DB1.DBW20 设为047E 再变为047F 后DB1.DBW22 中的频率值将输出；状态字和实际值可从DB1.DBW8, DB1.DBW10读出，在本案例中给定速度5000 含义是500.0rpm。

图7 控制实现的程序

4　结束语

在挤出机控制系统中，当PROFIBUS-DP网上挂上MM440变频器时，需要组态MM440变频器的通讯区，该通讯区与应用有关，同时在组态之前应确认通信的PPO类型，因为它规定了PLC与变频器等驱动装置通讯时报文中有效数据的结构，MM440以前仅支持PPO1和PPO3，现在也支持PPO2、PPO4了，但是在本例中选择最为简洁而实用的PPO1。

[1] 周柏青, 李方园. PLC控制系统设计与应用[M]. 北京: 中国电力出版社. 2015.

[2] 李方园, 杨帆. 西门子S7 PLC应用简明教程[M]. 北京: 机械工业出版社. 2013.

[3] 李方园. 图解西门子S7-1200 PLC入门到实践[M]. 北京: 机械工业出版社. 2011.

Application of Siemens PLC and MM440 Inverter in the Extruder

The inverter control technology has become increasingly mature, which is generally suitable for the harsh working conditions. Now it has become a trend to achieve the extruder host transmission based on the communication control of the inverter and PLC. This paper describes the application of Siemens PLC and MM440 inverter in the extruder.

Siemens PLC; Extruder; AC inverter; Communication control

李方园（1973-），男，浙江舟山人，高级工程师，毕业于浙江工业大学信息学院工程硕士专业，长期从事于变频器等现代工控产品的应用与研究工作，现就职于浙江工商职业技术学院。