横移小车在巨龙钢管有限公司大直缝生产线的生产中起着不可或缺的重要作用，在巨龙钢管有限公司JCOE大直缝流水线中，上下工序之间钢管的横向传输就是通过横移小车来实现。横移小车分四轮和八轮两种，主要由小车本体、驱动机构、车轮副、液压升降机构、缓冲装置、检测装置和行走到位极限保护等组成。下图为实物图。

改进缘由

横移小车电气控制系统的主要构成：PLC选用Siemens S7-300系列；变频器选用Siemens 6SE70系列；电机选用天津SEW FA系列减速电机，电机功率为7.5kW。

PLC通过控制变频器来控制电机总的来说有端子控制和总线通讯控制两种方式。而端子控制实际上细分还可分为多段速、电阻器、plc的模拟量模块输出0～5（10）V或4～20mA信号这三种控制。

在横移小车原先的电气控制系统中，小车行走电机速度的控制就是通过调节电阻器来实现的，这种方式有接线简单，控制容易，经济实用等诸多优点。在日常的操作中，操作人员通过转动旋钮能够很方便的控制小车的速度，但任何事物都有其两面性，方便调速的同时存在很多的安全隐患，容易造成事故。

在巨龙钢管公司投产的7年多时间里，我们发现在横移小车的日常操作中，操作工为了加快小车的横移速度，任意调节电位器（实际上操作规程上规定是不允许操作工调节的，但是有的时候只靠操作规程是无济于事的）。有时甚至将速度调到最大（频率50HZ，对应速度大概为30m/min，实际上15m/min的速度完全就完全可以满足上下工序之间生产衔接的要求），结果小车到位后刹不住车，撞过极限限位以致撞到坑壁，造成损坏小车的严重后果。

需要维修人员进行维修，本想节约时间、提高生产效率，结果反而浪费了时间、降低了生产效率，得不偿失。

经过技术人员的反复摸索，我们认为在对横移小车的电气控制当中，采用总线通讯这种方式来控制变频器以实现对小车电机的控制是最佳选择，特别是在钢铁、冶金等重工业中，能有效的避免事故的发生，减少国家财产的损失甚至人员的伤亡。

改进方法

1、硬件组态变频器

实现总线通讯方式必须把变频器作为PLC的一个从站被组态到硬件当中，如下图所示。

图2 硬件组态

双击可见变频器在硬件组态中的Profibus 地址为3，如下图所示。此时6SE70参数P918必须为3，以和组态地址相对应。

图3 变频器在硬件组态中的属性

2、通讯DB块的建立及与其相关的变频器参数设置和控制程序编写

下面就需要建立和变频器通讯的数据块，如下图所示。

图4 变频器与PLC通讯的DB块

一般的，读写数据都做在一个DB块中，且与硬件组态设定的I/O地址范围大小划分相同大小的区域，便于建立对应关系和管理，6SE70输入输出都为6个PZD,每个PZD为一个字，两个字节。读变频器的数据的12个字节在DB0～DB11中，写给变频器的12个字节数据放在DB12～DB23中。

设置第一个输出的PZD为变频器给PLC的状态字，设置第二个为变频器反馈给PLC的实际输出频率的百分比值。变频器的输出给PLC的第一个PZD字是P734.1,第二个PZD字是P734.2。

要想把PLC接收的第一个PZD用作第一个状态字，需要在变频器里把P734.1=0032(即字K0032)。要想把PLC接收的第二个PZD用作第二个状态字，需要在变频器里把P734.2=0148(即字K0148)。

在程序中的编程如下图所示。

图5 读变频器的程序段

设置第一个与第二个输入的PZD为PLC给变频器的控制字，其余四个输入PZD这里没有用到。PLC给变频器的第一个PZD存储在变频器的K3001字。K3001从3100到3115共16位。其中有个特殊位3110（PcD control），K3001的位3110固定为“控制请求”，这位必须为1变频器才能接受PLC的控制讯号，其他位的控制用途都不是固定的，换句话说，必须保证PLC发过来的第一个字从BIT 0到BIT 15这16个位中，BIT10必须为“1”。

在本例中，为了控制小车的启动、停止以及正反转，变频器需要设置的有P554、P571、P572这三个参数。通常我们设置P554=3100,P571=3101,P572=3102，那么当PLC发送W#16#0403时（0000 0100 0000 0011）变频器正转,当PLC发送W#16#0405时（0000 0100 0000 0101）变频器反转。如下图所示。

图7 使变频器正反转之程序段

当然我们也可以按照说明书所示：设置P554=3100,P571=3111,P572=3112,那么当PLC发送W#16#0C01时(0000 1100 0000 0001)变频器正传，PLC发送W#16#1403时（0001 0100 0000 0001）变频器反转。

给变频器的第二个PZD存储在变频器的K3002字里，此时应把变频器的参数P443设置为3002（用电阻器控制时P443为11），PLC发送过来的第二个字的大小为0到16384（十进制）（对应变频器输出的0Hz到50Hz），当为8192时，变频器输出频率为25Hz，对应横移小车的实际运行速度为15m/min，如下图所示。

图8 控制变频器输出频率的程序段

在实际应用中我们可以根据需要修改这个值的大小，以实现对小车运行速度的改变。

3、通讯程序的编写

通讯程序可以直接调用STEP7编程软件的系统功能SFC14(DPRD_DAT),SFC15(DPWR_DAT)来实现。

A. 读出数据（SFC14）：

CALL "DPRD_DAT" // 6SE70 à PLC

LADDR :=W#16#11C // 为变频器在硬件组态的起始地址，即I Address中的284

RET_VAL:="CReadEC" // 错误代码

RECORD :=P#DB100.DBX0.0 BYTE 12 // 传送起始地址及长度

NOP 0

B. 发送数据（SFC15）：

CALL "DPWR_DAT" // PLC à 6SE70

LADDR :=W#16#116 //为变频器在硬件组态的起始地址，即Q Address中的278

RECORD :=P#DB100.DBX12.0 BYTE 12 //传送起始地址及长度

RET_VAL:="CWriteEC" //错误代码

NOP 0

结论

这样，变频器6SE70与PLC S7-300之间的通讯连接已经基本建立，通过编写程序就可以通过PLC来控制变频器以实现对横移小车电机启、停、正反转、速度给定等各种控制，满足现场横移小车运行的各项要求。

速度给定方式由调节电阻器给定改为总线通讯控制给定，即只能通过修改程序参数才能改变横移小车运行速度的方式，这样使得一般的岗位操作人员不能随意改变横移小车的运行速度，虽然在速度需要改变的时候麻烦了一些，但保证了横移小车在运管时的安全，避免了事故的发生。

在对车间共20台横移小车电气控制系统做了上述改进之后的1年多时间里，再没有发生过由于速度过快而发生的撞坏小车的事故。

（摘编自《电气技术》，原文标题为“横移小车电气控制系统的改进”，作者为武鑫。）