6ES7365-0BA01-0AA0介绍说明

   1.引言
      我国铁路的几次大提速，对货运列车的制造和维修环节提出了更高的要求；货车车轴作为货运列车的重要部分，其质量的优劣对车辆的运行性能有极其重要的影响，这就要求我们对即将投入使用的车辆轴承进行科学的、严格的检验。

图1 系统硬件连接图

      本文所叙述的轴承磨合自动测控系统就是一种货车车轴的检测系统，该系统具有变载荷模拟，变行驶速度模拟，左、右转弯模拟和刹车模拟等功能。整个测试系统采用了“PLC +6SE70+PC478”的结构，如图1所示。   

      2.系统组成
      2.1系统硬件组成
      在该自动测试系统中，选用西门子的PC478B工控机作为人机交互设备，主要负责检测工艺的实现，运行状态的监控，实时数据的记录和查询，同时还将整个系统接入了工厂的局域网，来实现远程监控功能；系统中选用了两台西门子6SE70变频器控制两台交流电机，两台交流电机分别和两侧的车轮连接，实现不同行驶工况的模拟；上位机主站选用了一台西门子315-2DP  PLC，负责将控制数据传送到变频器中，并监控变频器的实时数据，同时车轴的温度数据和电机的实时状态也会通过不同的传感器反馈到PLC中，通过编制的算法由PLC自动决策来完成实验工艺；为了模拟不同的载荷，设计了独立的液压装置来完成，其结构如图2所示，
      通过提供不同的液压力来改变载荷的大小，可以较好地模拟货车的载荷状况，液压力的改变通过一台西门子226CN PLC来控制

外部台架结构图

      2.2 6SE70硬件连接和参数设置
      根据试验工艺的要求，选用了6SE70的带编码器的矢量控制（VC）功能，这样能保证电机在较低转速时也有较高的动态特性和转速精度，系统中6SE70的线路连接如图3所示。

 
图3 6SE70线路连接图

      为了模拟运行过程中的各种工况，系统的控制策略要求设计一个鲁棒性和实时性均较强的控制器来提高系统的控制指标，而6SE70的软件设计中并没有相应的功能，这就要求我们关闭6SE70固有的PI调节功能，用自己设计的参数来完成相应的功能。
      为了实现这一功能，首先我们需要设置6SE70的常用参数[1]：

      （1）P060=6。用于选择如何进行参数设置，当P060=6时，允许用户通过SIMOVIS软件进行参数设置，也是简单和直观的参数设置方式。
     （2）P100=4。参数P100用于选择开环/闭环控制方式。根据本系统的要求我们选择了有测速机的速度控制，即选择Pl00=4。
     （3）设置交流电机的铭牌参数。在P101、P102、P104、P107和P108，分别输入交流电机的额定电压、额定电流、额定功率、额定频率和额定转速。而P103的电机励磁电流和P109电机极对数会在离开系统设置后，由系统自动计算。
    （4）电机编码器的选择。选择P130=11，即选择脉冲编码器。
    （5）选择工艺条件启动控制系统的功能参数。Pl4l有8个参数值，分别对应8种工艺过程。根据系统的特点，我们选择Pl41=1，即大转矩齿轮传动和大惯量驱动。

（6）设置P060=1，即退出了系统设置回到参数菜单，此时输入的参数值将被检验是否合理。不合理的参数设置会导致故障信号的出现，错误的设定参数被写入参数R949 （故障值）。
      经过上述的参数设置，完成了对6SE70的基本参数设置和控制工艺的选择。但是如果想要得到更好的控制效果，还需要进行交流电机的辨识和优化，交流电机的辨识和优化功能只适用于Pl00=3、4、5的矢量控制功能。参数优化主要是通过对参数P115设定不同的值来进行优化。
      在设置好常用参数后，为了提高系统的性能，还进行了如下的参数设定[1][2]：
    （1）设置P95=10。P95为电机类型的选择，只有选择了电机类型，才可以选择其控制方式。
    （2）设置P100=4。P100为选择开闭环控制方式的参数。
    （3）设置P240=32001。P240为输入速度调节器积分时间功能参数，当设置其为32001ms时，积分分量封锁。
    （4）设置P315=1。P315为Pl调节器增益的功能参数。
    （5）设置P222=0。读入速度调节器转速实际值连接量的BICO参数。
    （6）将自己设计的参数（在PLC中得到）写入P438，即附加给定连接量的BICO参数。
     其中第1步设置被控电机的类型，第2步选择要用控制方式，第3、4步将原来的速度调节器关闭，第5步设置关闭了原来速度调节器前的速度反馈环节，后一步设置则用自设置参数取代了原有的速度调节器，实现了速度的闭环控制。
      2.3 软件组态
      为了使所有的控制装置能够很好地工作，在程序编制之前，还需要在STEP7软件中进行相应的组态，硬件组态主要包括所选总线类型、装置种类、中继器个数、各站点的地址、连接方式等，大致可分为CPU组态和从站组态。
      CPU组态主要是设置CPU的型号，所用的供电电源、以及附加的输入、输出和实现各种功能的功能块以及他们的机架号等。系统中我们除配置了315-2DP的CPU外，还选择了一个PS 307 5A作为供电电源，一个计数模块FM350，一个数字量输入\输出模块SM 323 DI16/DO16块。
      从站组态则是设置从站的连接方式、传输的波特率、各从站的地址等，我们选择了通过PROFIBUS总线连接方式，将两台6SE70通过CBP2接入，通过EM277模块将226CN也接入了总线，并将PROFIBUS总线地址分别设为6、8、9。

      3通讯实现
      自动检测系统中设计的通讯包括315-2DP和6SE70之间的通讯，同时也包括315-2DP和226CN之间的通讯。
      3.1 315-2DP与6SE70之间的通讯
      在STEP7中组态好硬件的基础上还需要在SIMATIC Manager中开辟一定的数据空间作为对6SE70读、写的数据存储区。使用了DB1，读6SE70的数据的12个字节放在0-11中，写给6SE70的12个字节数据放在12-23中，24-31用来存放通讯的错误代码和与6SE70有关的其他计算数据。
      读6SE70的数据则是与6SE70的参数P734建立对应关系，写6SE70的数据是与6SE70的K3001-K3016建立对应关系。

图4 DB1结构图

       在本系统中我们将DB1.DBW12- DB1.DBW23对应P734的W01-W06，DB1.DBW0- DB1.DBW11对应K3001-K3012.315-2DP读取6SE70的数据可以通过设置参数P734的值来实现，315-2DP写给6SE70的数据存放在K3001-K3012中，在6SE70的参数设置中可以进行调用，从而建立彼此的对应关系，其中DB1的结构如图4所示。
      在了解通讯数据结构的基础上，我们通过315-2DP中的SFC14和SFC15来完成数据通讯。其中，SFC14（DPRD-DAT）用于读6SE70从站的数据，SFC15（DPWR-DAT）用于将数据写入6SE70从站，程序如下：
      CALL SFC 14  https://6SE70----->PLC
      LADDER：= W#16#100 https://通讯地址
      RET_VAL：=DB1.DBW24 https://错误代码
      RECORD：=P#DB1.DBX0.0 BYTE 12 https://传送起始地址及长度
      CALL SFC 15  https:// PLC ----->6SE70
      LADDER：= W#16#100 https://通讯地址
      RET_VAL：=DB1.DBW26 https://错误代码
      RECORD：=P#DB1.DBX12.0 BYTE 12 https://传送起始地址及长度
      3.2 315-2DP与226 CN之间的通讯
      315-2DP与226CN 的数据交换是一种数据映射关系；不需要写通讯程序。在S7-300中定义好V的起始位置和长度就可以。