西门子模块6ES7253-1AA22-0XA0规格参数

浔之漫智控技术(上海)有限公司

西门子模块6ES7253-1AA22-0XA0规格参数

  在工业自动化控制系统中，为常见的是PLC和变频器的组合应用，并且产生了多种多样的PLC控制变频器的方法，其中采用RS-485通讯方式实施控制的方案得到广泛的应用，因为它抗干扰能力强、传输速、传输距离远且造价低廉。但是，RS-485的通讯解决数据编码、求取校验和、成帧、发送数据、接收数据的奇偶校验、时处理和出错重发等一系列的技术问题，一条简单的变频器操作指令，有时要编写数十条PLC梯形图指令才能实现，编程工作量大而且繁琐，令设计者望而生畏。

    现介绍一种非常简便的三菱FX系列PLC通讯方式控制变频器的方法：它只需在PLC主机上安装一块RS-485通讯板或挂接一块RS－485通讯模块，在PLC的面板下嵌入一块造价仅数百元的“功能扩展存储盒”，编写4条其简单的PLC梯形图指令，即可实现8台变频器参数的读取、写入、各种运行的监视和控制，通讯距离可达500M或50M。这种方法非常简捷，易掌握。现以三菱门口为范例，将这种“采用扩展存储器通讯控制变频器”的简便方法作一个简单介绍。

1.三菱PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的系统配置1.1系统硬件组成FX2N系列PLC（门口版本V3.00以上）1台（软件采用FX-PCS/WIN-CV 3.00版）；FX2N-485-BD通讯模（长通讯距离50M）;或FX0N-48DP通讯模块1块+FX2N-CNV-BD板1块（长通讯距离500M）；FX2N-ROM-E1功能扩展存储盒1 块（安装在PLC本体内）；带RS485通讯口的三菱变频器8台（S500系列、E500系列、F500系列、F700系列、A500系列、CV500系列等 ，可以相互混用，总数量不过8台，三菱所有系列变频器的通讯参数编号、命令代码和数据代码相同。）；RJ45电缆（5芯带屏蔽）；终端阻抗器（终端电阻）100Ω；选件：人机界面（如F930GOT等小型触摸屏）1台。1.2硬件安装方法1）用网线压接钳将电缆的一头和RJ45水晶头进行压接，另一头则按手册说明的方法连接FX2N-485-BD通讯模板，未使用的2个P5S端头不接。2）揭开PLC主机左边的面板盖，将FX2N-485-BD通讯模板和FX2N-ROM-E1功能扩展存储器安装后盖上面板。3）将RJ45电缆分别连接变频器的PU口，网络末端变频器的接受信号端RDA、RDB之间连接一只100Ω终端电阻，以由于信号传送速度、传递距离等原因，有可能受到反射的影响而造成的通讯障碍。1.3变频器通讯参数设置为了正确地建立通讯，在变频器设置与通讯有关的参数如“站号”、“通讯速率”、“停止位长/字长”、“奇偶校验”等等。变频器内的Pr.117~Pr.124参数用于设置通讯参数。参数设定采用操作面板或变频器设置软件FR-SW1-SETUP-WE在PU口进行。1.4变频器设定项目和指令代码举例1.5变频器数据代码表举例1.6PLC编程方法及示例   1）通讯方式   PLC与变频器之间采用主从方式进行通讯，PLC为主机，变频器为从机，1个网络中只有一台主机，主机通过站号区分不同的从机，它们采用半双工双向通讯，从机只有在收到主 的读写命令后才发送数据。   2）变频器控制的PLC指令规格   3）变频器运行监视的PLC语句表程序示例及注释   LD  M8000  运行监视   EXTR  K10  K0  H6F  D0  EXTR  K10  运行监视指令    ；K0：站号0；H6F:频率代码；D0：PLC读取地址（数据寄存器）。指令解释：PLC一直监视站号为0的变频器的转速（频率）。   4）变频器运行控制的PLC语句表程序示例及注释   LD  X0  运行指令由X0输入   SET  M0  置位M0辅助继电器LD  M0  EXTR  K11  K0  HFA  H02 EXTR  K11   运行控制指令；K0：站号0；HFA:运行指令；H02：正转指令AND  M8029  指令执行结束RST  M0  复位M0辅助继电器指令解释：PLC向站号为0的变频器发出正转指令5）变频器参数读取的PLC语句表程序示例及注释LD  X3  参数读取指令由X3输入SET  M2置位M2辅助继电器LD  M2  EXTR  K12  K3  K2  D2  EXTR  K10  变频器参数读取指令；K3：站号3； K2：参数2－下限频率；  D2：PLC读取地址（数据寄存器）OR  RST  M2  复位M2辅助继电器指令解释：PLC一直读取站号3的变频器的2 号参数－下限频率。    6）变频器参数写入的PLC语句表程序示例及注释      LD  X1  参数变指令由X3输入      SET  M1  置位M1辅助继电器      LD  M1  EXTR  K13  K3  K7  K10  EXTR  K13  变频器参数写入指令；  K3：站号3；K7：参数7－加速时间；K10：写入的数值      EXTR  K13  K3  K8  K10  EXTR  K13  变频器参数写入指令；  K3：站号3；K7：参数7－加速时间；K10：写入的数值      AND  M8029  指令执行结果      RST  M1  复位M1辅助继电器      指令解释：PLC将站号3 的变频器的7 号参数－加速时间、8号参数－减速时间变为102.三菱PLC控制变频器的各种方法综合评述与对比 2.1PLC的开关量信号控制变频器   PLC（MR型或MT型）的输出点、COM点直接与变频器的STF（正转启动）、RH（高速）、RM（中速）、RL（低速）、输入端SG等端口分别相连。PLC可以通过程序控制变频器的启动、停止、复位；也可以控制变频器高速、中速、低速端子的不同组合实现多段速运行。但是，因为它是采用开关量来实施控制的，其调速曲线一是一条连续平滑的曲线，也无法实现精细的速度调节。这种开关量控制方法，其调速精度无法与采的相比。

2.2PLC的模拟量信号控制变频器   硬件：FX1N型、FX2N型PLC主机，配置1路简易型的FX1N-1DA-BD扩展模拟量输出板；或模拟量输入输出混合模块FX0N-3A；或两路输出的FX2N-2DA；或四路输出的FX2N-4DA模块等。优点：PLC程序编制简单方便，调速曲线平滑连续、工作稳定。缺点：在大规模生产线中，控制电缆较长，尤其是DA模块采用电压信号输出时，线路有圈套的电压降，影响了系统的稳定性和性。另外，从经济角度考虑，如控制8台变频器，需要2块FX2N-4DA模块，其造价是采用扩展存储器通讯控制的5－7倍。 2.3PLC采用RS-485无协议通讯方法控制变频器这是使用得为普遍的一种方法，PLC采用RS串行通讯指令编程。优点：硬件简单、造价，可控制32台变频器。缺点：编程工作量较大。而采用扩展存储器通讯控制的编程其简单，从事过PLC编程的技术人员只要知道怎样查表，仅数小时即可掌握。增加的硬件费用也很低。这种方法编程的轻松程度，是采用RS-485无协议通讯控制变频器的方法所无法相比的。 2.4PLC采用RS-485的Modbus-RTU通讯方法控制变频器三菱新型F700系列变频器使用RS-485端子利用Modbus-RTU协议与PLC进行通讯。优点：Modbus 通讯方式的PLC编程比RS-485无协议方式要简单便捷。缺点：PLC编程工作量仍然较大。 2.5PLC采用现场总线方式控制变频器  三菱变频器可内置各种类型的通讯选件，如用于CC-bbbb现场总线的FR-A5NC选件；用于Profibus DP现场总线的FR-AP(A)选件；用于DeviceNet现场总线的FR-A5ND选件等等。三菱FX系列PLC有对应的通讯接口模块与之对接。优点：速度快、距离远、效、工作稳定、编程简单、可连接变频器数量多。缺点：造价较高，远远采用扩展存储器通讯控制的造价。   综上所述，PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的方法确有造价低廉、易学易用、性能的优势；若配置人机界面，变频器参数设定和监控将变得加便利。1台PLC和不多于8台变频器组成的交流变频传动系统是常见的小型工业自动化系统，广泛地应用在各个小型工业领域。采用简便控制方法，可以使工程方案拥有通讯控制的诸多优势，又可省去RS-485数据通讯中的诸多繁杂计算，使工程质量和工作效率得到大的提高，但是，这种简便方法也有其缺陷，它只能控制变频器而不能控制其它器件，此外，控制变频器的数量也受到了限制。

在工程设计中常常会遇到控制系统信号太多而PLC输入点不够用的情况，而增加硬件则需要追加投资。如何利用现有设备处理尽可能多的数据点是一个值得我们探讨的问题。


（1）减少所需输入点数的方法

a.分组输入

自动程序与手动程序不会同时执行，可考虑把这两种信号叠加起来按照不同的控制状态要求分组输入PLC。

b.触点合并输入

如一个两地启动，三地停止的继电器—接触器控制。在该为PLC控制电路的时候，可将三地停止按钮串联接一个输入点，将两地启动按钮并联接一个输入点，这样所占用的输入点数大大减少。而实现的功能一样。

c.充分利用PLC的内部功能

利用转移指令在一个输入端上接一开关，作为手动/自动方式转换开关。

运用转移指令可将手动和自动操作加以区别。利用计数指令或者位移寄存器，也可利用交替输出指令实现单按钮的启动和停止。

（2）减少所需输出点数的方法

a.通断状态相同的负载，在PLC的输出点功率允许的情况下可并联于同一输出端点，即一个输出端点带多个负载。

b.当有m个BCD码显示器显示PLC数据时候，可以使BCD显示器并联占用4个输出端点，即一个输出点带多个负载。

c.某些控制逻辑简单，而又不参加工作循环，或者在工作循环开始之前启动的电器可以不通过PLC控制浮点数运算指令（FNC110-FNC1320）用于浮点数的处理，浮点数为32位数，包括浮点数的比较、变换、四则运算、开平方运算和三角函数等13条指令。所有的浮点数处理指令都是32位指令，在使用时，大多数指令的助记符加上32位运算的标识符“D"。它们分布在指令编号为FNC110～FNC119、FNC120～FNC129、FNC130～FNC139之中。

二进制浮点数比较指令ECMP

（1）二进制浮点数比较指令ECMP（FNC110） DECMP(P)指令的使用如图1所示，将两个源操作数进行比较，比较结果反映在目标操作数中。如果操作数为常数则自动转换成二进制浮点值处理。该指令源操作数可取K、H和D，目标操作数可用Y、M和S。为32位运算指令，占17个程序步。

图1 二进制浮点数比较指令的使用
二进制浮点数区间比较指令EZCP
（2）二进制浮点数区间比较指令EZCP（FNC111）  EZCP(P)指令的功能是将源操作数的内容与用二进制浮点值的上下二点的范围比较，对应的结果用ON/OFF反映在目标操作数上，如图2所示。该指令为32位运算指令，占17个程序步。源操作数可以是K，H和D；目标操作数为Y、M和S。[S1.]应小于[S2.]，操作数为常数时将被自动转换成二进制浮点值处理。

图2 二进制浮点数区间比较指令的使用

加法指令EADD

减法指令ESUB

乘法指令EMVL

除法指令EDIV

（3）二进制浮点数的四则运算指令  浮点数的四则运算指令有加法指令EADD （FNC120）、减法指令ESUB（FNC121）、乘法指令EMVL（FNC122）和除法指令EDIV（FNC123）四条指令。四则运算指令的使用说明如图3所示，它们都是将两个源操作数中的浮点数进行运算后送入目标操作数。当除数为0时出现运算错误，不执行指令。此类指令只有32位运算，占13个程序步。运算结果影响标志位M8020（零标志）、M8021（借位标志）、M8022（进位标志）。源操作数可取K、H和D，目标操作数为D。如有常数参与运算则自动转化为浮点数。

图3 二进制浮点数四则运算指令的使用
二进制的浮点运算还有开平方、三角函数运算等指令，在此不一一说明。

1.公司介绍： 
成都新筑路桥机械股份有限公司地处中国西南政治经济文化-成都市，是从事路面机械、桥梁构件及混凝士搅拌设备设计、制造的企业;历史悠久。 公司占地面积五百多亩，下属有目前国内规模大的摊铺机生产制造厂，桥梁构件伸缩缝生产制造厂，以及橡胶支座生产厂等。固定资产规模一亿九千万元。本公司生产的产品多次通过国家机构的并获得多项证书。其研制生产的摊铺机属新产品开发项目，受到众多学者的。 公司具有众多的工程技术人员，有较强的科研及开发能力;并与国内西南交大、西安公路学院等大专院校和科研设计机构有着广泛的合作关系，实现了产学研一体化。产品的科研-设计-制造水平已达到相当的高度，具备了生产一代、储备一代、研发一代的能力。本公司所生产的各种产品分布在全国各地，并已广泛应用于公路、铁路、机场、水利及**各项工程中，受到各界的。曾被中国质量管理协会、全国用户、四川省质量管理协会等授予"全国用户满意产品"和"质量管理单位"称号;获四川省产品称号。 
2.设备说明： 
HZS间隙式混泥土搅拌设备自动控制系统是HZS型间隙式混泥土搅拌设备的控制部件，系统是由上位控制计算机单元，可编程控制器三菱Q00CPU，以及配料，称料控制仪表CB920X组成的分布计算机控制系统。系统能够完成各个工作环节的工作状态控制;系统的启动/停止，及故障的连锁控制;物料配方的管理，上传和下载;异常工作情况下的监控，故障解除和对电动装置的保护控制。 
该配料计量系统通过固定落差、动态逐次逼近、脉冲精称等控制方法来提高物料的精度。计算机控制系统可以在管理计算机操作界面上设配料生产过程中所需的各项参数，完成对各单元的初始化设置，系统启动后，测量并显示工作过程中的各项参数，对异常情况给以警告。同时配合控制柜面板上的元器件及监控仪表，可及时切换手/自动状态，修改各项工作参数，达到优化的工作环境。还可以完成工作过程数据的存储,以及生产报表的打印功能。HZS60型混泥土搅拌设备在自动控制系统的支持下可以实现灵活的操作和加直观的自动化生产。 

3.系统配置图： 
HZS60自动控制系统是由上位控制计算机，面板功能接口，信号适调接口，信号转换接口，功率转换接口以及可编程控制器PLC组成。单元之间利用标准RS232串行口进行通讯，使之成为一套完整的系统。控制系统采用集中方式对拌和设备的主要工作单元进行直接控制，各模拟信号通过CB920X输入控制单元，开关量信号和控制输出信均通过可编程控制器PLC与上位控制计算单元相连接。上位控制计算机还提供生产管理功能和一套屏幕操作界面。 
系统组成及功能如下:

可编程控制器：选用三菱Q系列PLC，此类型PLC比同类型产品具有高水平的应用性和灵活的扩展性能，并且支持目前流行的开放式网络CC-bbbb、PROFIBUS-DP和DEVICENET，为以后的性能提升留下广阔的空间。 
物料计量控制单元：选用CB920X-10称重仪表，支持通用的电阻应变片式传感器，内部集成算法，能达到准确的物料计量。同时支持四种物料的配比，通过累计方式自动分批称量，允许手动强制补料。CB920通过RS485/RS232与PLC通讯，进行配方的对写和存储，并且与PLC配合实现的配料方案。 
上位计算机管理单元：它通过控制单元来管理各单元的工作，为用户提供可操作的人机界面，存储配料清单，与PLC用RS232串行通讯口进行数据监控，接收各单元传送的异常信号，向用户发出报警信号和处理措施，按年、月、日、时统计班次生产资料，以表格形式打印并将数据存盘。 
辅助设备控制单元：采用可编程控制器PLC的DC电压输入电压作为开关量信号适调和光电隔离环节，采用继电器输出单元作为开关量输出的功率放大和隔离环节，控制单元通过通讯口来控制其工作方式。 
动力配电控制单元:选用的施耐德电器元件：空气断路器，接触器，继电器，以及电机软启动软停止单元，确保精密控制仪表和电动执行装置的，对各负载之路出现的过流，短路和欠压等情况进行监控，同时各支路设置跳闸反馈保护。 
4.控制模式： 
该套控制系统分为控制台手动、控制台自动（REMOTE），及上位机自动（LOCAL）三种操作模式。种操作模式主要用在可编程控制器和上位机均不能正常工作的状态下，而后两种操作则依赖于配料控制器、PLC和上位计算机之间的协调工作和正常运行。 
5.调试体会： 
该套控制系统在调试期间因为是单机系统，基本没有遇见较大的问题。设备的运行情况良好，与其他设备之间的通讯稳定，能满足现场的生产稳定性要求。 
6. 用户反馈： 
经过近两年的运行，在诸多恶劣的工作环境中运行，此系统未出现任何故障，充分体现场了三菱产品的高度性，得到了用户的高度。

1引言

数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比，是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到的普遍重视，并得到了的发展。主轴是车床构成中一个重要的部分，对于提高加工效率，扩大加工材料范围，提升加工质量都有着很重要的作用。经济型数控车床大多数是不能自动变速的，需要变速时，只能把机床停止，然后手动变速。而全功能数控车床的主传动系统大多采用无级变速。无级变速系统主要有伺服主轴系统和直流主轴系统两种，一般采用直流或交流主轴电机。通过皮带传动带动主轴旋转，或通过皮带传动和主轴箱内的减速齿轮(以获得大的转矩)带动主轴旋转。由于主轴电机调速范围广，又可无级调速，使得主轴箱的结构大为简化。本文主要介绍易驱ED3800系列变频器在数控机床上的优越性。

2数控车床的功能要求、主要参数及对变频器功能需求

数控车床的功能需求：

1.控制方式选用开环矢量控制；

2.外部端子两线控制，正转X1、反转X2；

3.频率给定为0~10V模拟量给定AI1；

4.能保证300r／min速度下正常切削，低速力矩要求较大；

5.加减时间根据客户要求，一般0.4－3S,需要制动单元变频器；

6.需要故障信号输出。

主要的参数和性能指标：

（1）3.0kW数控车床

电动机参数：额定功率：3.0kW，额定频率：50Hz，额定电压：380V，额定电流：7.8A，额定转速：970r/min

机械传动比：1：1.5

加工材料：45#钢

实际测试性能指标：主轴转速：200r/min（变频器运行频率15Hz左右）的进性能及速度

（2）5.5kW数控车床

电动机参数：额定功率：5.5kW，额定频率：50Hz, 额定电压：380V，额定电流：13A，额定转速：1400r/min

机械传动比：1：1.5

加工材料：45#钢

实际测试性能指标：主轴转速：200r/min（变频器运行频率9～10Hz）和主轴转速：450r/min（变频器运行频率22Hz左右）的进性能及速度

3 ED3800系列变频器在数控机床上的应用

ED3800系列变频器采用磁通控制技术，电机在低速时转矩大，速度精度高，价格合理，功能齐全，具有瞬停电处理及速度跟踪再启动功能，确保系统实现连续运行机制，以保电机运转在率状态，因此，采用ED3800变频器代替主轴交流伺服系统，是机床行业的选择。

（1）ED3800变频器特点的介绍

输出频率范围:0-600HZ

速度控制方式；无PG矢量控制，V/F控制

指令通道方式：操作控制、端子控制、远程操作控制

频率给定方式：数字键盘给定、模拟量给定（电流、电压信号）、远程通讯给定、多段速给定、PID闭环给定等

起动转矩大：0.5Hz/150% (SVC) 满足机床主轴在低速情况下的加工需求；

载波频率范围：1.0K～15.0KHz

速度控制精度：±0.5%速度 (SVC)

自动电压调整（AVR）：当电网电压变化时，能自动保持输出电压恒定

自动限流：能限制电机电流的大值，从而地保护变频器和电机

摆频控制：多种三角波频率曲线，满足纺织行业的个性化需求

所有的输入、输出端子皆为可编程的，方便用户的使用开环转矩控制：可实现真正的张力控制

全系列立风道设计

[$page]　　（2）调试环境以及接线、调试方法

客户选配电机为3.0kW/50Hz/380V，选用变频器型号为ED3800-4T0040M，制动电阻400W/150欧姆。

变频器AI1/GND端子提供与数控系统速度模拟量，AI1接数控系统模拟量接口正信号，GND接负信号，信号为0～10V模拟电压信号，控制主轴转速。X1/X2/COM可以设定为变频器的正转/反转信号端子，通常由数控系统发出正转信号或者反转信号，来驱动中间继电器，中间继电器的常开接点接入变频器的正反转。参数设置如下：

F1.14和F1.15为加速时间和减速时间，根据客户的要求，F1.14=2S，F1.15=0.4S；

F7.00设定为1正转，F7.02设定为2反转；

F3.01到F3.05按照电机铭牌设置，F3.11选2参数自学习。

F1.12上限操作频率选择，对应于模拟信号10V输入时变频器的输出频率，由于是在0～2000rpm范围内调速，将机械减速比折算进去以后，此参数需要设置66.7Hz；

F1.01参数为运行命令通道选择设置为2端子运行。

F1.02参数为频率来源设定，设置为3外部端子0-10V信号控制；

（3）调试结果

主轴电机采用ED3800变频器驱动，满足加工要求，延长的使用寿命。由于采用的的磁通算法，即使在低转速（低频）运行下也能平稳输出**的转矩，以满足不同零件的加工需要，可以取代传统的滚动轴承主轴结构，并且此主轴结构简单、紧凑、可以实现真正的无级调速。此主轴的转速由外部模拟量信号来控制输出频率，在不同的加工工艺（如；粗加工、精加工等）需要不同的转速，此时可由数控系统输出不同的模拟量电压信号给变频器，实现不同的转速，同时启停信号也由数控系统控制，提高自动化程度！

（4）系统优势

1.大频率加、减速时间可达到0.1s；

2.采用电流矢量控制技术0.5Hz运行时启动转矩能够达到150%额定力矩平稳输出，满足数控车床的低；

3.电机参数自动辨识功能，静态识别电机参数，保证系统的稳定性和性；

4.调速范围0～600Hz满足数控车床的高频要求；

5.自动跟踪负载的变化自动限定输出电流，使其不过允许的电流值。即使负载突变、快速加减速，变频器也不发生过流、短路等故障，实现变频器配置的、高性；

6.高速停机时响应快速稳定；

7.变频器与电机同功率使用，一般放大变频器的容量。

4结束语

数控机床主轴一般交流伺服系统、进口矢量控制变频器以及变频电机，购置费用很高；易驱ED3800系列变频器以其特的性能和优越的性价比，在数控机床的应用上，为机床的客户降低约一倍的成本费用，而且性高,为客户创造多的效益。