摘 要：在鋼鐵生產(chǎn)的過程中，各種資源和能源的消耗都非常大，我國作為一個(gè)能源短缺的國家，節(jié)能尤為重要。隨著變頻器行業(yè)的日新月異的發(fā)展，在風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載中，變頻器的應(yīng)用越來越廣泛。本文主要介紹由INVT IPE200系列變頻器組成的傳動系統(tǒng)在國內(nèi)508無縫鋼管線供水系統(tǒng)上的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：IPE200變頻器 S7-400 PLC PROFIBUS-DP總線
一、引言
為了能夠可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也為了降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，節(jié)能降耗成為各鋼鐵企業(yè)的必由之路。在風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載中，變頻器的應(yīng)用可以明顯的起到節(jié)能目的，在較短時(shí)間內(nèi)可以收回投資成本，因此變頻器的應(yīng)用越來越廣泛。國內(nèi)某公司新上508無縫鋼管生產(chǎn)線，其工廠供水系統(tǒng)水泵驅(qū)動采用INVT IPE200變頻器，通過SIEMENS S7-400 PLC協(xié)調(diào)控制各工藝段，完成整個(gè)工廠的供水控制。
二、系統(tǒng)說明
整個(gè)供水系統(tǒng)采用西門子S7-400PLC主控，通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線完成對34臺IPE200變頻器的功能控制，采用WINCC 6.2 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，PLC和上位機(jī)之間采用以太網(wǎng)通訊
系統(tǒng)配置大致如下圖：
變頻主回路如下圖：
控制方式簡單描述：
單個(gè)變頻系統(tǒng)的控制方式分為：自動、手動、就地。
自動模式是最常采用的控制模式。
操作員在WINCC界面上選擇“自動”模式，在變頻器柜允許動作的前提下(如刀熔已經(jīng)合上、變頻器柜無故障等)，操作員按動相應(yīng)水泵的“起動”按鈕，則變頻器即開始運(yùn)行。操作員輸入水壓的設(shè)定值，控制系統(tǒng)以泵出口管線的壓力測量值為反饋進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，并將運(yùn)算的結(jié)果通過PROFIBUS-DP總線送至變頻器執(zhí)行。
手動模式也是常用的控制模式。
操作員在WINCC界面上選擇“手動”模式，在變頻器柜允許動作的前提下，操作員按動相應(yīng)水泵的“起動”按鈕，則變頻器即開始運(yùn)行。變頻器的頻率輸出采用開環(huán)調(diào)節(jié)模式，由操作員在畫面上直接對變頻器頻率進(jìn)行設(shè)置。
就地模式用于調(diào)試或檢修時(shí)的操作。
在機(jī)旁操作箱上的選擇開關(guān)都位于“機(jī)旁”時(shí)，在變頻器柜允許動作的前提下，操作員按動機(jī)旁操作箱的“起動”按鈕，則變頻器即開始運(yùn)行。變頻器的頻率輸出固定值的方式，該值可以在變頻器的參數(shù)設(shè)定中調(diào)整。
傳動對應(yīng)選型：
柜體間PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)連接如下圖：
三、系統(tǒng)功能程序?qū)崿F(xiàn)
S7-400PLC通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與34臺變頻器進(jìn)行動態(tài)數(shù)據(jù)的交換，完成整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制;通過遠(yuǎn)程站收集并協(xié)調(diào)各個(gè)傳動設(shè)備的運(yùn)行。上位機(jī)采用WINCC畫面監(jiān)控系統(tǒng)，對整個(gè)供水系統(tǒng)進(jìn)行集中控制和監(jiān)控在線畫面能夠?qū)崟r(shí)了解變頻器運(yùn)行狀態(tài)。
S7-400PLC與IPE200變頻器通訊數(shù)據(jù)采用PPO4(Parameter Process Data Object)型傳輸PZD(過程數(shù)據(jù))數(shù)據(jù)， STEP7 通過調(diào)用SFC14(讀狀態(tài)字和實(shí)際值) 和SFC15(寫控制字和設(shè)定值)，完全實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化傳輸與控制，速率自適應(yīng)。
通訊程序如下：
CALL SFC 14
LADDR :=W#16#200 // IPE200的DP地址
RET_VAL:=0 //通訊錯(cuò)誤數(shù)據(jù)
RECORD :=P#0.0 BYTE 12 //通訊數(shù)據(jù)
CALL SFC 15
LADDR :=W#16#200 // IPE200的DP地址
RECORD :=P#0.0 BYTE 12 //通訊數(shù)據(jù)
RET_VAL:=2 //通訊錯(cuò)誤數(shù)據(jù)
對于變頻器的啟動與停止，程序?qū)崿F(xiàn)了不同操作地點(diǎn)對變頻器的操作及設(shè)備間的相互連鎖，運(yùn)算結(jié)果通過PROFIBUS-DP總線送至變頻器;對于PID控制，程序完成了水壓的自動閉環(huán)控制，同時(shí)支持手動控制功能，程序?qū)σ矊ID輸出進(jìn)行限幅處理和添加死區(qū)功能，確保變頻器能夠更穩(wěn)定的運(yùn)行;對于PID的輸出值程序中進(jìn)行REAL/DWORD轉(zhuǎn)換，同時(shí)對給定字進(jìn)行字節(jié)的高低倒置，以滿足實(shí)際IPE200變頻器的需要
四、現(xiàn)場柜體圖片
五、結(jié)束語
英威騰IPE200交流傳動系統(tǒng)以其高性能的矢量控制技術(shù)和功能完善穩(wěn)定的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)支持，在國內(nèi)508無縫鋼管生產(chǎn)線供水系統(tǒng)中成功運(yùn)行，其核心控制及其功率單元實(shí)踐證明穩(wěn)定可靠。從運(yùn)行效果來看，被控的水壓能夠良好的跟隨設(shè)定點(diǎn)，系統(tǒng)地響應(yīng)速度也能夠完全滿足工藝的要求，節(jié)能效果明顯，贏得了客戶的贊譽(yù)和認(rèn)同。
（轉(zhuǎn)載）
