一、引言

　　在造紙行業，一條同步生產線起初最早采用的控制方式是：同步控制器（如CTKT調速器）+滑差電機---同步控制器（如臺達）+變頻器。直到現在絕大部分普遍采用PLC+D/A模塊+變頻驅動最為普遍。采用D/A擴展模塊控制變頻器的頻率時，相比而言比同步控制器要好，但同樣容易受到模擬量信號的波動和因距離不一致而造成的模擬量信號衰減不一致的影響，使整個系統的工作穩定性和可靠性降低。從經濟的角度來分析，當需要控制多臺變頻器時，如果采用D/A擴展模塊，成本將大大增高。我們以六個點的系統來說明，那么至少需要一個A通道的4D/A模塊和一個2通道的2D/A的模塊來組成該系統。僅2個模塊的價格在2500元左右。而是用S7-200系列的PLC，不但省掉了D/A模塊，而且還省掉了通訊模塊（三菱FX系列PLC則需要一個485BD通訊模塊，價格在200元），因為S7-200的編程端口PORTO（PORT1）通過設定參數后就是一個RS-485通訊接口，而且我們還通過對輸入點進行組合的方式可以節省大量PLC主機的輸入點。仍以一條6點的同步紙機系統為例，僅需一臺S7-200CPU224主機+6臺變頻器，就能達到主速升/降、各點之間的比例調節、繃緊、爬行等所有紙機的全部功能。和傳統的PLC主機+D/A模塊方式相比至少節約了3000元左右，同步點數越多價格相差越大、越經濟。

　　二、系統配置（以6點同步系統說明）

　　本紙機同步控制系統采用一臺西門子S7-200-CPU224和6臺變頻器，分別驅動一壓榨、二壓榨、一缸、二缸、三缸、切紙（卷紙）。

　　改造后可達到以下功能：主升/主降、急停、消除比例記憶、各點分別有比例微升/微降、繃緊、爬行。

　　三、程序設計要點

　　該系統的重點在于程序的設計編寫。首先我們必須要詳細了解紙機同步系統的工作原理，因此我們再編寫程序時應注意以下幾點：

　　1、速度鏈功能對紙機來說，整條生產線正常運轉時，由于每個點之間的機械傳動比不盡相同，烘缸直徑大小不同，在保證一定的線速度下，就必須導致每個點的電機轉速不一樣，即變頻輸出頻率不一樣。

　　也就是說相鄰的兩臺電機轉速存在著一定的比例關系B，我們假設主速度為N，1#-6#變頻器速度為N1、N2、N3、N4、N5、N6。即：

　　N1=N

　　N2=N1*B2

　　N3=N2*B3=N1*B2*B3

　　N4=N3*B4=N1*B2*B3*B4

　　N5=N4*B5=N1*B2*B3*B4*B5

　　N6=N5*B6=N1*B2*B3*B4*B5*B6

　　從以上關系式我們不難看出，進行同步調試時，無論調整哪個點的比例系統均不會影響其他分部之間的同步關系，因此遵循以上原則編寫出一個速度鏈的子程序模塊。使程序變得清晰簡潔。

　　2、跟隨功能同樣按以上關系式可以看出。當按下任意一個點的“繃緊”按鈕時，后面的各點自動的跟隨。前面的點不變。松開“繃緊”按鈕時即恢復原有的同步線速度。即“后跟前不跟”此功能主要應用在某一個環節紙松慢慢呈下垂狀態時，按下此按鈕，在現有的同步線速度上加上2.00-3.00Ｈz頻率。

　　3、爬行功能每個點均有（6.00-8.00Ｈz）。主要是檢修時用。

　　4、記憶及消除記憶功能每次調整后自動記憶，下次開機時就無須再調，十分方便。如整個系統調亂了，還可以消除記憶，即每個點的速度都在主速度N下運行。

　　5急停功能如有異常情況按下紅色蘑菇頭按鈕自鎖，這時系統暫停封閉輸出。異常解除后，松開蘑菇頭按鈕。系統即按剛才停機前的線速度運行。

　　四、通訊程序編寫

　　SVF-EV系列變頻器采用國際標準MODBUS協議，通訊格式為RTU（遠程終端單元）模式，通訊數據格式如下：

　　字節的組成：包括起始位、8個數據位、校驗位和停止位。

　　起始位Bit1Bit2Bit3Bit4Bit5Bit6Bit7Bit8無校驗偶校驗奇校驗停止位

　　協議格式解釋：

　　起始位即幀頭以至少3.5個字節的傳輸時間停頓間隔作為開始，依次傳輸一幀數據直至結束。

　　Bit從機地址變頻器為從機，變頻器的本機地址即為PLC通訊的從機地址，由變頻器的參數設定（H-67）。

　　Bit2命令代碼主機發送的命令代碼，對從機進行相應的操作，如03H讀從機參數、06H寫從機參數、08H回路自檢測。

　　Bit3/Bit4數據地址高位/低位即從機數據地址。

　　Bit5/Bit6數據地址高位/低位即從機數據地址里面的內容。

　　Bit5/Bit6CRC校驗低位/高位。

　　采用西門子S7-200PLC編程如下：

　　1、CRC校驗子程序編寫首先將編程端口PORTO（PORT1）通過對SMB30（SMB130）設置，即偶校驗（E、8、1）和波特率的值得內容。對PLC進行初始化。并編寫CRC校驗程序。此時的編程端口無法進行狀態監控。子程序使用了多個局部變量，以方便其他子程序調用。在西門子STEP7MicroWIN編程環境下（如圖1）

　　2、速度鏈子程序按照我們上面所述的比例關系式來設計程序。利用浮點運算處理，調節比例系數時可達到變頻器的最大分辨率，即0.01Hz。

　　3、RS發送格式子程序以每隔30MS發送一幀數據，不斷循環發送。經實踐證明效果很好。

　　4、其他注意單位時間內的升降值（分辨率）的限幅，主機升降速度和從機升降速度一定要分為兩個定時器編寫。

　　5、見上圖所示，在輸入點采用了組合方式輸入，節約了大量的輸入點，有效降低了成本。

　　五、結束語

　　采用PLC同變頻器通訊，很容易實現多變頻器之間的同步和比例聯動運行。該系統具有成本低、信號精度高（可達變頻器最高分辨率）、傳輸距離遠、抗干擾性強等特點。我們以這種方式做了幾百套控制系統，用戶反映非常好。具有接線簡單，控制精度高，成本低等特點，特別適合對多臺變頻器的同步、比例聯動以及對變頻器頻率精度要求比較高的場合。