关键词：PLC；以太网；变频器；主从控制；启闭机

1 概述

水利工程建设项目中，在混凝土坝体中设置底孔来满足施工导流的方式比较常见。水库蓄水时，需要通过临时启闭机关闭钢闸门来永久性封堵底孔。当完成封堵使命后，该启闭机势必闲置，造成浪费。位于几内亚的苏阿皮蒂水电站项目，正好将这套临时启闭机（额定起重量 2×3200kN）拆分为两套永久性的启闭机（如图 1所示），用于泄洪底孔的事故检修门中，这在一定程度上节约了工程投资。为满足启闭机的永临结合使用要求，我公司设计、制造的这套启闭机采用了 PLC 之间的以太网控制和变频器之间的主从控制等核心技术，结合 PLC 控制和传

             图 1 设备总图

统继电器控制的自由切换功能，以及本地和远程两种操作权限的选择，组成了一套完整的新型启闭机控制系统，伺服控制SERVO CONTROL96 THE WORLD OF INVERTERS经现场调试，准确可靠、效果显著，得到业内一致赞许。

2 新型启闭机控制系统的优越性

（1）电气系统的低压电气元件采用施耐德产品，PLC、触摸屏、电动机采用西门子产品，变频器采用ABB 产品。

（2）PLC 是电气系统的控制核心，该启闭机有两套独立的 PLC 系统，当作为临时使用时，采用以太网通信方式来保证两套 PLC 之间的数据交换。通过一根普通网线连接，即插即用，方便快捷。

（3）两套变频器都采用带速度反馈的闭环控制系统，当启闭机作为临时使用时，通过变频器之间的主从控制来均衡负载的分配。其中主机采用速度控制方式，从机采用转矩控制方式，使得整个系统安全可靠，速度柔和精准。

（4）除 PLC 控制系统外，该启闭机还另设一套完整的传统继电器控制系统，当 PLC 出现故障或停机时，传统继电器控制系统仍能使启闭机正常工作。

3 PLC 之间的以太网通信

为满足启闭机拆分后作为永久使用的要求，所以启闭机设有两套完全一样的 PLC 控制系统。但是当作为临时使用时，务必将两套 PLC 集成在一起，作为一个控制系统来启闭导流洞的封堵闸门。通过以下步骤即可实现 2 套 S7-200 MART PLC 之间的以太网通信：

（1）首先要在 STEP 7-MicroWIN SMART 软件中对两套 PLC 进行硬件组态，并设置各自的 IP 地址，主站：192.168.2.100，从站：192.168.2.101，要求必须处于同一网段，主从站可任选。

（2）在主站的 PLC 中创建 GET/PUT 连接，GET指令将读取从站 CPU 中组态的数据，PUT 指令将向从站 CPU 写入组态的数据。GET/PUT 指令操作由数据表控制，该数据表是由 GET/PUT 向导创建通信连接时自动创建的。

（3）若直接使用 GET/PUT 指令来编程非常复杂，而且容易出错，然而使用 GET/PUT 向导可以大大简化该过程，在主站的 PLC 中使用 GET/PUT 向导，打开工具 (Tools) 菜单的向导 (Wizards) 区域单击 Get/Put 按钮，添加两个操作：write operation 和 read operation（如图 2 所示），然后分别对 write 和 read 两个操作进行数据通信的组态，在左边菜单中单击 write operation, 将操作类型指定为 PUT，输入要传输的数据大小 (100 字节 )，一般不超过 200 字节。输入从站 PLC 的 IP 地址（192.168.2.101），指定本地 CPU 数据所在的位置（如： VB0 ～ VB99）和向远程 CPU 写入数据的位置（如：VB200 ～ VB299）。read operation 也类似操作。

（4）调用子程序 NET_EXE[1]，当以上步骤设置完成后，系统会自动生成 NET_EXE 子程序。这个NET_EXE 子程序用于初始化 GET/PUT 操作的执行，要启用程序内部的网络通信，需要在主站的 OB1 程序块中置入一条调用命令（一直 ON 的常开触点 SM0.0）来执行 NET_EXE，在每个扫描周期都使用 SM0.0 调用该子程序（如图 3 所示）。至此，通过以上步骤即可完成两个 SMART PLC 之间的数据通信。     
                          图 2 创建 Get/Put 向导                                                                                                                          
                                图 3 调用子程序 NET_EXE

4 变频器之间的主从传动

启闭机作为临时使用时，为了保障两个吊点的同步性，两套起升机构的卷筒之间采用刚性轴连接（如图 4所示），但是当两台电机同时驱动一个刚性负载时，会 由于异步电机滑差的因素导致两个电机出力不均，严重的情况下甚至会发生一台电机拖着另一台电机旋转，即《变频器世界》 August , 2019

WWW.CA168.COM 97一台处于电动状态，另一台处于发电状态的情况。为了避免这种况，两套起升机构的变频器之间采用主从传动的方式来保证电机出力均衡。

  图 4 两吊点的刚性连接

两台起升电机都配有倍加福的增量型编码器 （HTL）， 接 入 ACS880 变频器的编码器专用模块FEN-31，形成闭环控制系统。值得注意的是，当把编码器参数设置完毕后，需要转动电机，观察 01.02（电机估算转速）和 01.04（编码器 1 速度滤波）这两个参数，

如果相等说明闭环已调好，最后将 90.41（电机反馈选择）和 90.51（负载反馈选择）设成编码器 1。当两台变频器的闭环控制系统设置成功后，才能进行主从传动的参数设置 [2]。其中一台做主机使用，采用速度控制方式，另一台作从机使用，采用转矩控制方

式。由于变频器是用于起升控制系统，所以每个变频器内都含有起升专用软件（选件 +N5050）, 其主从传动的具体参数步骤逐一设置（如附表所示），第 1、2 步是

选择控制位置，第 3、4 步是设置 D2D 通讯参数，第 5、 6、7 步是设置给定值信号参数，第 8、9、10、11 步是设置开始 / 停止 / 反向参数。以上参数设置完毕后，重启变频器，再测试运行。

5 结束语

西门子 PLC S7-SMART200 自问世以来，以其强大的以太网通信功能闻名于世，结合 ABB 最新一代变频器 ACS880 起重机专用控制程序 N5050 在负载力矩分配上的杰出功能，保证了我公司在这种新型的永临结合固定式卷扬机上得以成功应用，经现场测试，整个系统运行稳定、使用方便 , 效果显著，得到用户的一致好评。