基于S7－200與MM440變頻器聯機的多段速控制

王宗剛，程航，張志成

(1.河西學院物理與機電工程學院，甘肅 張掖 734000;2.蘭州工業學院電氣工程系，甘肅 蘭州 730050)

1 引言

由于現代工業現場生產上的需要，對自動化控制技術的要求也越來越高，很多生產設備在不同的階段需要電機在不同的轉速和轉向下運行。現代工業生產中利用了PLC實現邏輯控制，變頻器通過變頻進而控制電動機轉速和轉向。本文采用 S7－200PLC與MM440變頻器的聯機實現對電動機的多段速控制。由于西門子變頻器內部具有若干自由功能塊、固定頻率設定功能及BICO功能，具有強大的可編輯性，所以應用西門子MM440變頻器的BICO功能把輸入和輸出功能聯系在一起，實現多段速控制。從而使整個控制系統接線簡單、設備簡化和投資減少。

2 系統的硬件設計

本設計采用PLC控制來實現一對觸點與多個控制端之間的轉換，本文選用S7－226型PLC。變頻器采用MM440型。

圖1 變頻器多段速控制原理圖

如圖1所示，下面以三段速加以說明。程序執行時，按下起動按鈕SB1后，輸入繼電器I0.1得電，輸出繼電器Q0.3和Q0.4置位，同時定時器T37得電計時。Q0.6輸出，變頻器MM440的數字輸入端口DIN6為“ON”，Q0.5輸出，數字輸入端口DIN5為“OFF”狀態，得到頻率指令，電動機以P1001參數設置的固定頻率1(15Hz)正向運轉;T37正轉定時到18s，位常開觸點閉合，使輸出繼電器Q0.6復位，同時定時器T38得電計時。Q0.5輸出，數字輸入端口DIN5為“ON”狀態，變頻器MM440的數字輸入端口DIN5仍為“ON”，得到運轉信號，同時得到頻率指令，電動機以P1002參數設置的固定頻率2(－30Hz)反向運轉，T38反轉定時20s，T38位常開觸點閉合，輸出繼電器Q0.6再次置位輸出，變頻器MM440的數字輸入端口DIN5和DIN6均為“ON”狀態，電動機以P1003參數設置的固定頻率3(50Hz)正向運轉;按下停止按鈕SB3時，PLC輸入繼電器I0.3得電，其常開觸點閉合使輸出繼電器Q0.1、Q0.2復位，此時變頻器 MM440的數字輸入端口DIN1、DIN2均為“OFF”狀態，電動機停止運轉。其他常用的七段速和其他的多段速，在此就不在贅述。

3 MM440變頻器頻率設定及選定

3.1 MM440變頻器頻率設定

在西門子變頻器中，用P1001～P1015定義頻率設定值。每一個都有3種選擇固定頻率的操作方法:直接選擇、直接選擇+ON命令、二進制編碼選擇+ON命令。采用直接選擇方式或直接選擇+ON實現七段速控制，存在以下問題:輸入端不夠用。西門子變頻器有8個數字輸入端，首先需要用7個數字輸入端來激活7個頻率，另還需2個數字輸入端分別作為起動、停止用;操作麻煩，頻率設置有局限。若用3個數字輸入端來選擇多個頻率，是利用這3個數字輸入端的不同組合，來激活多個固定頻率，它們的總和作為最終的選擇頻率。這時，不僅需要同時按下多個按鈕，而且要求選擇的頻率是可以疊加出來的，頻率的設置有局限性。因此，用西門子變頻器實現多段速控制，最好的方法是采用二進制編碼選擇+ON命令。

西門子MM440變頻器有6個數字輸入端口DIN1-DIN6，即端口 5、6、7、8、16、17，用 P0701-P0706的值來實現多段速頻率控制。在多頻段控制中，電動機的轉速方向是有P1001-P1015參數所設置的頻率正負決定的。MM440變頻器有6個數字輸入端口DIN1-DIN6作為電動機運行、停止、多頻段控制由用戶任意定義。一旦確定了某一數字輸入端口的控制功能，其內部的設置值必須與端口的控制功能相對應。假設用DIN3－DIN6四個端口來選擇16段頻率其組合形式如表1所示。

每一個二進制編碼與參數P1001～P1015一一對應，通過激活不同的二進制編碼來選定不同的固定頻率。每個頻率由P1001－P1015參數設置，理論上可以實現16段頻率，但實際上最多可實現15段頻率控制。因為最后一種組合表示四個端口都是斷開的。

3.2 MM440變頻器參數設置

首先恢復變頻器的工廠默認值。設定P0010=30和P0701=1，按下 P鍵，開始復位，復位時間大概3min，這樣保證了變頻器的參數恢復到工廠默認值了。其次設置電動機參數。電動機參數設置完成后，設置P0010=0，變頻器當前處于準備狀態，可正常運行。最后設置多段固定頻率控制參數，如表2所示。

表1 運行固定頻率對應表

表2 固定頻率控制參數表

4 變頻器多段速控制的BICO設計

西門子MM440變頻器的BICO功能是一種很靈活的把輸入和輸出功能聯系在一起的設置方法。即二進制、量值互聯連接技術。也是西門子變頻器特有的功能。BI就是二進制互聯輸入，即參數可以選擇和定義輸入的二進制信號。BO就是二進制互聯輸出，即參數可以選擇輸出的二進制功能，或作為用戶定義的二進制。BI參數可以與BO參數相連接，只要將BO參數值添寫到BI參數中即可。CI就是內部互聯輸入，即參數可以選擇和定義輸入量的信號源。CO就是內部互聯輸出，即參數可以選擇輸出量的功能，或作為用戶定義的信號輸出。在變頻器內部，利用BICO功能互聯連接輸入和輸出量及閉環控制的參量，可以使變頻器滿足不同的應用要求。其電路具有以下特點:任何擋位均能實現連續運行。能夠實現高低速靈活轉換。實現高速停車。在變頻器參數設置中，可以根據變頻器邏輯電路中的各個自由功能塊及二進制互聯BICO的值進行設置。

5 結束語

本設計將S7－200PLC和MM440變頻器聯機以實現多段速控制，這種控制方法簡化了電路接線，并且實現了低成本控制，固定頻率的設定值可根據實際需要靈活設置，控制效果好，同時優化了系統，并提高了系統的可靠性，具有廣泛的推廣意義。

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