变频器在构建烧焊器烧件组配换位扼制里

　1控制系统总体结构

　　PLC在自动化程度较高的单机控制和焊接生产线中应用较多。结合生产工艺、生产环境、生产要求等方面的具体要求，本轧辊焊接专用设备控制系统采用以PLC为核心，基于PROFIBUS现场总线的现场总线控制系统（FCS），如1所示。

　　1中，CPU315－2DP是上位机，进行计算和处理下位机信息，在焊接长件时协调两台下位PLC的工作；OP37是操作显示人机界面，进行设置参数和显示信息；CPU224XP是下位机，EM277是CPU224XP接入PROFIBUS现场总线专用模块。上面三者之间的通信协议为PROFIBUS现场总线协议。MM440为变频器，在交流电机控制中是关键器件。图中还有交流电动机和增量编码器。

　　2变频器的选择与应用设计

　　变频器的出现使交流电机具有了直流电机易控制、特性好的优点，可使交流电机实现软起动、无级调速、能耗制动等高性能控制。堆焊机组合变位由交流电动机驱动，应用变频器实现恒力矩大范围无级调速，可使被焊件在0.05～1.00r／min的范围内无级调速，完全满足直径变化范围内实施螺旋埋弧焊的工艺要求。通过增量编码器作为反馈元件，检测轧辊的转动位置。变频器一般由整流器、逆变器、控制器、辅助电路和保护电路等组成。轧辊转位闭环控制方框图如2所示。

　　2.1变频器的选择

　　根据控制系统的特点和变频器的优点选择了MICROMASTER440（MM440）变频器。MM440变频器是西门子公司生产的一种集多功能于一体的变频器，主要特点有：内置多种运行控制方式，可进行方便选择；快速电流限制，实现无跳闸运行；内置式制动斩波器，实现直流注入制动；多组参数设定且可相互切换，可用于控制多个交替工作的生产过程等。P＋、N－为通信端子，是标准的RS－485接口，它与西门子PLC有专门的通信协议。通过此通信接口，可实现对MM440的远程控制。

　　2.2传统的变频器控制方式

　　设计包括硬件设计和软件设计两部分。

　　2.2.1硬件设计

　　西门子S7－200PLC作为下位机，具体控制焊接机。S7－200系列PLC中的CPU224XP功能较强，除具有字量的输入／输出端口外，还具有两路模拟量输出和两路模拟量输入端口。模拟量输出端口输出模拟电压控制变频器，进而控制电机运行。PLC数字量输出控制电机的起停和正反转等。CPU224XP的数字输入端口可接收增量式编码器的输出脉冲信号，进行轧辊的组合变位位置检测，实现位置闭环控制。

　　2.2.2软件设计

　　S7－200PLC控制程序包括主程序和功能子程序。功能子程序包括焊机组合变位控制子程序、机头行走子程序、堆焊机头送丝机控制子程序、丝极摆动控制子程序、操作台信号处理子程序、与上位PLC通信子程序等。实际控制时要求这些程序控制的动作协调统一，不单纯依靠组合变位程序控制。轧辊旋转位置采用PID控制，PLC的指令中有专门的PID指令，计算选择好适当的参数后可以实现。

　　2.3基于USS协议的变频器控制方式

　　由于变频器的输出端会产生强烈的干扰信号，并且现场可能存在的其他电磁干扰等都会对控制系统产生影响，甚至发生误动作。为了有效提高系统的抗干扰能力，应用USS协议，实现PLC对变频器的控制。USS协议是西门子公司专门为变频器开发的通信协议，可支持变频器与PLC或PC之间建立通信联接，适用于规模较小的自动化系统。USS协议采用与PROFOBUS相似的操作模式，总线结构为单主站、主从存取方式。它以主从方式构成监控网，有一个主站，最多有31个从站，各站有唯一的标识码。

　　通信介质采用RS－485屏蔽双绞线，最远可达1000m.

　　通信速率高，可达187.5kB／s.

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