在高炉炼铁生产中，进料系统是设备的重要组成部分，其可靠性直接影响到生产效率及经济效益。本文对西门子MM440变频器在该系统改造部分的应用，以及该系统的传控部分进行讨论。
二，原系统概述：
1、原系统机械部分构成
由一台卷扬机拖动两台料车，料车位于轨道斜面上，互为上行、下行，即其中一台料车载料上行，另一台为空车下行，运行过程中电机始终处于负载状态。
2、原系统电气部分构成
原系统由一台6极55kW绕线式电机拖动，转子回路靠切换电阻实现速度调整，通过主令控制器（与电机同轴连接）采集料车的位置，控制电阻的投入切除，同时控制机械抱闸的开闭。
3、原系统存在的问题：
由于该调速方式为转子串电阻调速，电阻容易烧毁，加上卷扬机钢丝绳松紧程度不一致，有时出现料车“挂顶”事故，严重影响了生产。
三、新系统构成；
1、新系统构成框图（略）：
2、电气部分改造过程：
在不改变原来工人操作习惯的前提下，增加一台S7－224的PLC，保留原来电机，将其转子滑环短接，拆除调速电阻，保留原来主令控制器，在轨道斜面安装两个行程开关，作为料车位置的极限保护。
3、新系统工作原理：
操作工发出料车1上行指令，选通变频器的固定频率50Hz，变频器由0Hz开始提速，开启抱闸，直到全速运行；随着电机的转动，主令控制器的K1闭合至PLC，由PLC发出中速指令，选通变频器的固定频率20Hz，电机以中速运行；当主令控制器的K2闭合时，选通变频器的固定频率6Hz，电机以低速运行；当主令控制器的K3闭合时．说明料车已经达到终点，变器封锁输出，同时关闭机械抱闸，料车l送料完毕。料车2重复如上过程。
4、速度曲线（略）；
5、变频器相关参数设置表：
参数号 设定值 说明
P0003 3 用户访问所有参数
P1300 20 无测速机的矢量控制方式
P0701 1 DIN1选择正转
P0702 2 DIN2选择反转
P0703 15 DIN3选择高速
P0704 16 DIN4选择中速
P0705 17 DIN5选择低速
P0706 3 DIN6选择OFF2封锁输出
P0732 52.C 继电器2功能（驱动抱闸）
P1215 1 抱闸使能
P1216 0.5秒 抱闸打开延时时间
P1001 50HZ 固定频率
P1002 20HZ 固定频率
P1003 6HZ 固定频率
P1120 10秒 加速时间
P1121 10秒 减速时间
P1130 1秒 加速起始段圆弧时间
P1910 1 自动检测电机参数
6、系统的保护：
在轨道斜面上位于料车终点稍后一点安装两个行程开关，作为极限保护点，以防止主令控制器失灵时的后保护，再次防止料车，“挂顶”事故的发生。对于变频器自身故障由PLC采集，当故障发生时，立即关闭机械抱闸，以防止料车下滑。
四、过程中遇到的问题
1、变频器选型：
考虑到冶金系统的设计特点，电机已经加大了余量，而且原系统电机的实际运行电流在85安培左右，故变频器同级选配55kW。由于该卷扬机拖动两台料车，变频器工作于象限．没有能量回馈，故不必选配制动单元和制动电阻。
2、在空载调试阶段：
每次在料车1下行时，变频器过压保护经测量输入端电压为390V，从理论上分析，此种故障不应该出现，但是过压保护就是由于电机的再生能量造成，而且故障始终出现在料车1下行时，经过仔细检查两台料车发现，料车2的配重已经丢失，经重新调整两台料车的配重之后，变频器正常。
3、加速曲线的调整：
变频器从0Hz开始加速，通过斜坡时间至全速，已经实现了对电机的软启动，考虑到卷扬机钢丝绳的伸缩以及减速机的齿隙影响，在加速开始加入圆弧曲线．从而进一步减小对机械部分的冲击。
4、制动器的配合
当变频器收到正转(或反转)指令后，经过0.5秒延时后，打开抱闸，料车上行，随着低段速的选通，电机处于爬行状态，当PLC检测到终点信号时，发出停车命令，变频器封锁输出执行OFF2停止，同时关闭抱闸。如此控制抱闸既防止变频器过流保护．又防止料车下滑．
五、技术性能及特点：
以上述方案改造的首钢迁安钢铁厂1号、2号高炉送料系统，自2001年7月投入运行以来，至今电气部分未出一次故障，料车“挂顶”事故也从未发生过，提高了生产效率，降低了设备维护、运行费用。西门子MM440变频器可靠性高，控制方便，尤其是低频特性好值得在起重行业推广应用。
西门子S7-1200 紧凑型plc在当前的市场中有着广泛的应用，由于其，所以常被用作小型自动化控制设备的控制器，这也使得它经常与Modbus仪表（扫描枪、打印机等设备进行通讯。因为没有第三方Modbus仪表，这里就以S7-200作为第三方的仪表为例介绍Modbus通讯。 1．控制系统原理
2．硬件需求 3．软件需求 1) 编程软件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)
我们通过下述的实际操作来介绍如何在Step7 Basic V10.5 中组态S7-1214C 和S7-200的Modbus通信。 4.1 S7-1200作Modbus主站，S7-200作Modbus从站
首先需要选择“Create new project”选项，然后在“Project name:”里输入Modbus_Master；在“Path：”修改项目的存储路径为“C:\”；点击“Create”，这样就创建了一个文件Modbus的新项目。创建后的窗口如下图所示：
点击门户视图左下角的“Project View”切换到项目视图下，如下图：
打开后，在“Devices”标签下，点击“Add new device”，在弹出的菜单中输入设备名“PLC_1”并在设备列表里选择CPU的类型。选择后如下图：
插入CPU后，点击CPU左边的空槽，在右边的“Catalog ”里找到“Communication”下的RS485模块，拖拽或双击此模块，这样就把串口模块插入到硬件配置里，接下来就需要配置此RS485模块硬件接口参数，选择RS485模块，在其下方会出现该模块的硬件属性配置窗口， 在属性窗口里有下面五个选项， “general”； “Port Configuration”；“Transmit message Configuration”；“Receive Message Configuration”；“IO Address/HW identify”。在“General”里包括了此模块的“项目信息”；而在“Port Configuration”里可以对端口的进行参数配置， 波特率为：9600 ； 设置参数如下图：
在“Transmit message Configuration”和“Receive Message Configuration”里保持默认设置，在“IO Address/HW identify”里确认一下“硬件识别号”为11。 此时，完成了硬件的组态，接下来需要编写Modbus通讯程序。 在PLC中编写发送程序。在项目管理视图下双击“Device”—》“Program block”—》“Add new block”在弹出的窗口中选择“Organizations Block(OB)”，然后在其右边的窗口里选择“Startup”，去除“Symbolic Access Only”的选项勾。如下图所示：
点击“OK”后会打开此OB块，然后在启动OB块里用MB_COMM_LOAD（注：MB_COMM_LOAD和MB_MASTER功能块是在“Project Library”下的“Library”选项卡里，如下图所示：）
调用后如下图所示：
在调用MB_COMM_LOAD功能块时 ，都会自动弹出创建相应背景数据块的界面，如下图：
按上面的步骤在OB1中插入MB_MASTER功能块如下图：
在插入功能块的过程，相应的生成MB_COMM_LOAD_DB和MB_MASTER_DB,两个背景数据块。然后再创建一个发送或接收的数据缓冲区，点击PLC_1项目下的“Program Block”下的“Add new block”，在弹出的窗口中选择DB类型为“Global DB”，并去掉“Symbolic access only”选项勾（这样可以对该DB块进行直接地址访问），并取名该DB块为MB_COMM_DB。建好这个DB块后，双击打开MB_COMM_DB预先定义数据区的大小，如下图所示：
完成数据区的定义后，接下来就可以对MB_COMM_LOAD功能块和MB_Master功能块进行参数赋值，赋值的参数见图9和图11。 在上面的编程块里需要注意的是，在MB_MASTER功能块中的参数MB_ADDR参数是从站的Modbus的站地址。这里要读取的从站的站地址为2；关于MODE、DATA_ADDR、DATA_LEN可在下表中查看，DATA_PTR存放发送或接收到的数据。
上面就完成了程序的编写，对项目进行编译；右击PLC_1项目在弹出的菜单里选择“Complies ALL”选项，这样就对硬件与软件进行编译，如下图：
编译且没有错误后就可以下载程序到PLC中，同样右击PLC_1项目，在弹出的菜单选择“Download to Device”。 S7-200作为Modbus从站的配置步骤如下： 点击桌面上的“V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6”图标（因为STEP 7 MicroWIN安装时并没有安装Modbus的库程序，所以Modbus的库程序是需要单独安装的，安装后才可以在库程序中调用Modbus的通讯功能块，关于库程序可以咨询西门子热线或访问西门子的），打开后并编写Modbus从站程序如下图：
在上面调用的是端口0的程序，所以在连接通讯线时，需要连接到端口0上，编译并下载项目到S7-200的PLC中。下载后运行PLC。 用DP电缆连接S7-1200与S7-200。 在线监控S7-200中的程序，并监控变量表，修改VB1000到VB1011的值为1到12（VB1000到VB1011对应的Modbus的地址为40001-40006）。监控到的值如下图所示：
在线监控 S7-1200变量表如下图：
4.2 S7-200作Modbus主站，S7-1200作Modbus从站
首先需要选择“Create new project”选项，然后在“Project name:”里输入Modbus_Slave在“Path：”修改项目的存储路径为“C:\Backup file”；点击“Create”，这样就创建了一个文件Modbus_Slave的新项目。创建后的窗口如下图所示：
点击“OK”后会打开此OB块，然后在启动OB块里用MB_COMM_LOAD（注：MB_COMM_LOAD和MB_Slave功能块是在“Project Library”下的“Library”选项卡里，如下图所示：）
按上面的步骤在OB1中插入MB_Slave功能块如下图：
在插入功能块的过程，相应的生成MB_COMM_LOAD_DB和MB_Slave_DB,两个背景数据块。然后再创建一个发送或接收的数据缓冲区，点击PLC_1项目下的“Program Block”下的“Add new block”，在弹出的窗口中选择DB类型为“Global DB”，并去掉“Symbolic access only”选项勾（这样可以对该DB块进行直接地址访问），并取名该DB块为MB_COMM_DB。建好这个DB块后，双击打开MB_COMM_DB预先定义数据区的大小，如下图所示：
完成数据区的定义后，接下来就可以对MB_COMM_LOAD功能块和MB_SLAVE功能块进行参数赋值，赋值的参数见图24和图26。 在上面的编程块里需要注意的是，在MB_SLAVE功能块中的参数MB_ADDR参数是此从站的Modbus站地址。这里定义为此从站的站地址为2；MB_HOLD_REG是指向Modbus保持寄存器DB的指针。保持寄存器DB必须为典型的全局DB。MB_SLAVE所提供给主站的功能见下表：
S7-200作为Modbus主站的配置步骤如下： 点击桌面上的“V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6”图标（因为STEP 7 MicroWIN安装时并没有安装Modbus的库程序，所以Modbus的库程序是需要单独安装的，安装后才可以在库程序中调用Modbus的通讯功能块，关于库程序可以咨询西门子热线或访问西门子的），打开后并编写Modbus主站程序如下图：
在线监控S7-1200中的程序，并监控变量表，修改DB3.DBB0到DB3.DBB20的值为1到21（DB3.DBB0到DB3.DBB19对应的Modbus的地址为40001-40010）。监控到的值如下图所示：
在线监控 S7-200变量表如下图：
从上面的变量监控表里可以看到VB420中没有数据，因为在主站的S7-200里的程序里只读取10个变量（即40001-40010）对应着的VB400-VB419，所以VB420的数据没有接收。 |
