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(dòng)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(dòng)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(chǎng)總線完成對(duì)34臺(tái)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(jiǎn)單描述：

單個(gè)變頻系統(tǒng)的控制方式分為：自動(dòng)、手動(dòng)、就地。

手動(dòng)模式是最常采用的控制模式。

操作員在WINCC界面上選擇“自動(dòng)”模式，在變頻器柜允許動(dòng)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(dòng)相應(yīng)水泵的“起動(dòng)”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(cè)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(dòng)模式也是常用的控制模式。

操作員在WINCC界面上選擇“手動(dòng)”模式，在變頻器柜允許動(dòng)作的前提下，操作員按動(dòng)相應(yīng)水泵的“起動(dòng)”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(duì)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(dòng)作的前提下，操作員按動(dòng)機(jī)旁操作箱的“起動(dòng)”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(dòng)對(duì)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(chǎng)總線與３４臺(tái)變頻器進(jìn)行動(dòng)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(dòng)設(shè)備的運(yùn)行。上位機(jī)采用WINCC畫面監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)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:=DB3.DBW0 //通訊錯(cuò)誤數(shù)據(jù)
RECORD :=P#DB2.DBX0.0 BYTE 12　//通訊數(shù)據(jù)
CALL SFC 15
LADDR :=W#16#200　　　　// IPE200的DP地址
RECORD :=P#DB1.DBX0.0 BYTE 12　　//通訊數(shù)據(jù)
RET_VAL:=DB3.DBW2　　　　//通訊錯(cuò)誤數(shù)據(jù)

對(duì)于變頻器的啟動(dòng)與停止，程序?qū)崿F(xiàn)了不同操作地點(diǎn)對(duì)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(duì)于PID控制，程序完成了水壓的自動(dòng)閉環(huán)控制，同時(shí)支持手動(dòng)控制功能，程序?qū)σ矊?duì)PID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(duì)于PID的輸出值程序中進(jìn)行REAL/DWORD轉(zhuǎn)換，同時(shí)對(duì)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(chǎng)柜體圖片

五、結(jié)束語

英威騰IPE200交流傳動(dòng)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。

關(guān)于英威騰： 

英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領(lǐng)先、受人尊敬的電氣傳動(dòng)、工業(yè)控制、新能源領(lǐng)域的產(chǎn)品與服務(wù)供應(yīng)商，2010年在深交所A股上市，股票代碼：002334。英威騰是國家火炬計(jì)劃重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)，目前擁有11家控股子公司，依托于電力電子、自動(dòng)控制、電機(jī)控制、節(jié)能環(huán)保、物聯(lián)網(wǎng)、信息化等關(guān)鍵技術(shù)的掌握，主要產(chǎn)品涵括高、中、低壓變頻器、電梯智能整體機(jī)、伺服系統(tǒng)、PLC、HMI、電機(jī)和電主軸、SVG、UPS、光伏逆變器等。英威騰現(xiàn)有員工1600多人，大型生產(chǎn)基地4個(gè)，營銷網(wǎng)絡(luò)遍布國內(nèi)及海外60多個(gè)國家和地區(qū)。

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