基于590C直流调速器与西门子PLC的PN通讯改造龙门刨床的改造方案（仅供参考）

以下是针对龙门刨床改造的详细方案，基于590直流调速器、编码器减速检测及PROFINET（PN）通讯速度控制的配置：

---

### **一、系统总体架构**

1. **核心设备** 

   - **直流调速器**：欧陆 590C系列，支持直流电机调速、外部编码器反馈、PROFINET通讯（需确认型号支持或通过网关扩展）。

图片为590P系列profinet通讯板

   - **PLC控制器**：西门子S7-1200/1500系列（支持PROFINET主站，内置高速计数器用于编码器信号处理）。

   - **编码器**：增量式旋转编码器（如1024PPR，HTL/TTL输出，IP67防护等级）。

   - **通讯网关**（可选）：若欧陆590C调速器无PROFINET接口，需添加PROFINET转Modbus TCP网关（如Hilscher NetTAP）。

2. **网络拓扑** 

   [PLC] --(PROFINET)--> [590调速器] 

               | 

               +--(网关)--> [其他PROFINET设备] 

   [编码器] --> [PLC高速计数器] 

   ```

---

### **二、硬件配置清单**

| 组件                | 型号/规格                     | 功能说明                     |

|---------------------|-----------------------------|----------------------------|

| 直流调速器          | 欧陆590C        | 驱动直流电机，支持速度闭环控制 

  |

| 编码器              | Hengstler RI58系列（1024PPR）| 实时检测电机转速及位置反馈       |

| PLC                 | 西门子S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC | 主控制器，处理逻辑与通讯       |

| PROFINET网关        | Hilscher NetTAP PNM-C20（如需）| 实现PROFINET与调速器通讯协议转换 |

| 24V开关电源         | 菲尼克斯Quint 4A             | 为PLC、编码器、网关供电        |

| 制动电阻            | 根据电机功率选配              | 快速消耗制动能量，确保平稳减速   |

---

### **三、关键实施步骤**

#### **1. 机械与电气改造**

- **编码器安装**： 

  将编码器通过联轴器与电机轴直连，确保无背隙，信号线采用屏蔽双绞线接入PLC高速计数器（如HSC1）。

- **调速器接线**： 

  - 电机电枢/励磁端子接入590调速器。 

  - 启用外部编码器反馈接口（若调速器支持，否则通过PLC处理反馈）。

#### **2. 通讯配置**

- **PROFINET网络**： 

  - PLC作为控制器，590调速器（或网关）作为从站。 

  - 在TIA Portal中导入调速器的GSDML文件，分配设备名称及IP地址。

- **数据映射**： 

  - 调速器接收PLC发送的速度设定值（0-100%对应0-10V或数字量）。 

  - 调速器反馈实际速度、电流、故障状态至PLC。

#### **3. 软件编程**

- **PLC程序**： 

  - **高速计数器模块**：配置HSC读取编码器脉冲，计算实时转速（公式：`转速RPM = (脉冲数/计数时间) × 60 / 电机每转脉冲数`）。 

  - **速度闭环控制**： 

    ```structured text

    IF 运行信号 THEN

      设定速度 = HMI输入值

      实际速度 = 编码器计算值

      PID输出 = PID(设定速度, 实际速度)

      通过PROFINET写入PID输出至590调速器

    END_IF

    ```

  - **急停逻辑**：急停信号触发PLC立即发送0速指令，并切断调速器使能。

- **调速器参数设置**（通过SyPT Pro软件）： 

  - 电机参数：额定电压、电流、励磁配置。 

  - 速度环PID：根据电机惯性调整比例、积分时间。 

  - 加速度/减斜率：设为5-10秒（避免机械冲击）。

#### **4. 安全与抗干扰措施**

- **接地**：调速器、电机、编码器外壳单独接地，接地电阻＜4Ω。 

- **屏蔽处理**：编码器信号线、通讯电缆使用金属屏蔽层，两端接地。 

- **滤波**：在调速器输入电源侧加装EMI滤波器。

---

### **四、调试流程**

1. **单机测试**： 

   - 手动模式下测试590调速器驱动电机，确认正反转、调速正常。 

   - 校准编码器反馈，确保PLC显示转速与实际一致。

2. **通讯联调**： 

   - 通过TIA Portal监控PROFINET通讯状态，验证设定值传输与状态反馈。 

   - 测试急停信号响应时间（应＜100ms）。

3. **负载测试**： 

   - 模拟龙门刨床工作循环，优化加减速曲线，确保换向平稳无抖动。 

   - 监测制动电阻温升，调整减斜率避免过载。

---

### **五、可能问题与对策**

- **问题1：编码器信号干扰导致转速波动** 

  **对策**：检查屏蔽层接地，增加信号隔离模块（如西门子6ES7134-6GD00-0BA1）。 

- **问题2：PROFINET通讯延迟** 

  **对策**：缩短通讯周期（如4ms），优化PLC程序扫描时间。 

- **问题3：减速过程超调** 

  **对策**：调整PID参数（增大微分时间），或增加机械制动辅助。

---

### **六、成本估算**

| 项目               | 预估成本（人民币） |

|--------------------|------------------|

| 590调速器          | 15,000-20,000    |

| 西门子S7-1200 PLC  | 6,000-8,000      |

| 编码器             | 1,500-3,000      |

| PROFINET网关       | 3,000-5,000（如需） |

| 线材与配件         | 2,000-3,000      |

| **总计**           | **27,500-39,000** |

---

### **七、注意事项**

- 改造前需备份原系统电路图，确保紧急恢复能力。 

- 首次上电时，逐步增加速度设定值，观察机械传动是否异常。 

- 定期维护编码器清洁，防止油污进入影响信号。

如需更具体的参数设置或接线图，可进一步提供设备型号及现场工况细节！

图片为590C系列profinet通讯板