鋼絲收卷中的變頻器改型升級方案

翁永松，徐志宏，羅棱豐

（貴州鋼繩股份有限公司，貴州遵義 563000）

1 問題的提出

貴州鋼繩股份有限公司2 號鍍青銅胎圈鋼絲生產(chǎn)線共有20 個線位，每個線位鋼絲收卷都采用一臺作速度控制的牽引變頻器和一臺作轉(zhuǎn)矩控制的收卷變頻器共同完成，40 臺PF（PowerFlex）700 變頻器通過DeviceNet 現(xiàn)場總線與配有2 路1769-SDN 通信模塊的1769-L35E Compactlogix PLC 進行通訊，PLC 與PanelView Plus 1000 觸摸屏通過以太網(wǎng)交換機相連，方便設(shè)置參數(shù)和查看信息，控制變頻器的起停以及速度和張力等，隨著變頻器升級換代，PF700變頻器逐步退出市場，在PF700 變頻器故障損壞后，如何選用其他控制精度更高、功能更強大的變頻器更換成為一個課題。

2 方案的確定和實施

2.1 方案的確定

PF700 的升級換代產(chǎn)品PF753 成為首選。①PF753 變頻器對電網(wǎng)電壓波動具有極強的適應能力，電網(wǎng)電壓瞬間波動不會造成異常停機，可減少生產(chǎn)線意外停機損失；②內(nèi)部所有控制板包含防腐涂層，降低潮濕、金屬粉塵、腐蝕氣體造成的故障率，提高可靠性；③都是羅克韋爾產(chǎn)品，通信協(xié)議相同，可方便組態(tài)，大小尺寸相當，可方便安裝。

2.2 方案的實施

2.2.1 變頻器組態(tài)

PF753 變頻器可通過20-750-COMM-M 轉(zhuǎn)接卡托架安裝原PF700 變頻器所用通信卡20-COMM-D。

10 臺收線機共20 臺AB 變頻器通過DeviceNet 現(xiàn)場總線與節(jié)點00 的1769-SDN 通信模塊相連（圖1），在節(jié)點地址不變的情況下，PF753 變頻器可取代原PF700 變頻器節(jié)點地址，圖中節(jié)點01 和節(jié)點02 已更換為PF753 變頻器。

2.2.2 變頻器輸入及輸出數(shù)據(jù)的傳送

圖1 AB 變頻器組態(tài)

以1 號收線機為例，速度控制變頻器4 kW，節(jié)點地址01，轉(zhuǎn)矩控制變頻器7 kW，節(jié)點地址02，在之前使用PF700變頻器時，節(jié)點01 對應通信模塊2 個32 位數(shù)據(jù)單元Local：1：I.Data［0］和Local：1：O.Data［0］，節(jié)點02 對應通信模塊2個32 位數(shù)據(jù)單元Local：1：I.Data［1］和Local：1：O.Data［1］。PF700 變頻器控制命令和速度（或轉(zhuǎn)矩）給定共32 位，其中低16 位是控制命令，高16 位是速度（或轉(zhuǎn)矩）給定。運行狀態(tài)和速度（或轉(zhuǎn)矩）輸出共32 位，其中低16 位是運行狀態(tài)，高16 位是速度（或轉(zhuǎn)矩）輸出。PLC 程序把2 臺變頻器的輸入及輸出數(shù)據(jù)采用MOV（Move）移動指令傳送到指定中間變量（圖2）。

但更換為PF753 變頻器后，情況發(fā)生了變化，PF753 變頻器控制命令、速度（或轉(zhuǎn)矩）給定、運行狀態(tài)、速度（或轉(zhuǎn)矩）輸出各都是32 位，節(jié)點01 對應通信模塊4 個32 位數(shù)據(jù)單元Local：1：I.Data［0］、Local：1：I.Data［1］，Local：1：O.Data［0］，Local：1：O.Data［1］，節(jié)點02 對應通信模塊四個32 位數(shù)據(jù)單元Local：1：I.Data［2］，Local：1：I.Data［3］，Local：1：O.Data［2］，Local：1：O.Data［3］，但在實際控制中，有效部分都是低16 位，按照原來程序結(jié)構(gòu)的要求，要用BTD（Bit Field Distribute）位域分配指令將有效的低16位分別傳送到PLC 指定中間變量的0～15 位和16～31 位（圖3）。

2.2.3 速度給定值整定

PF700 4 kW 變頻器速度給定值取自通信端口，端口最大數(shù)值+32 768（215=32 768、第16 位是保留位）對應最大頻率110 Hz，而PF753 4 kW 變頻器速度給定值是通信端口數(shù)值除以1000，為使速度給定值保持一致，需將PF753 4 kW 變頻器549號參數(shù)速度基準值乘數(shù)設(shè)置為3.36。例：速度給定值350 m/min，通信端口數(shù)值是350×36=12 600（36 是程序中的速度比系數(shù)），對應頻率計算方式為：PF700 4 kW 變頻器110 Hz×12 600÷32 768≈42.3 Hz，PF753 4 kW 變頻器12 600÷1000×3.36≈42.3 Hz。另外，4 kW 變頻器速度輸出要用于程序判斷超速停機以及判斷7 kW 變頻器停機制動頻率點，為了保證PF753 和PF700速度輸出值一致，要將Local：1：I.Data［1］除以3.36。

2.2.4 寫入轉(zhuǎn)矩給定值

PF700 4 kW 變頻器速度給定值及PF700 7 kW 變頻器轉(zhuǎn)矩給定值都取自通信端口，PF753 4 kW 變頻器速度給定值已取自通信端口，但PF753 7 kW 變頻器由于參數(shù)設(shè)置的特殊性，轉(zhuǎn)矩給定值不能取自通信端口，在此用到了MSG（Message）消息指令，可將轉(zhuǎn)矩給定值直接寫入變頻器指定參數(shù)號。

以上程序中，1 號收線機PF753 7 kW 變頻器轉(zhuǎn)矩給定值是30.0，需要將Node2_torq 寫入變頻器，a1.kw7.in 高16 位是取自通信端口的轉(zhuǎn)矩給定值，新建中間變量Node2_torq_inter 進行位域分配轉(zhuǎn)換，41 是程序中的轉(zhuǎn)矩比系數(shù)（圖4）。

2.2.5 格式化塊傳送

將信息連續(xù)寫入變頻器，需注意正確地格式化塊傳送，圖5程序中tb.1 節(jié)點有重要作用，如無tb.1 節(jié)點，則每次程序掃描都將完成一次對變頻器EEprom（electrically erasable programmable read only memory）電可擦寫可編程只讀存儲器的寫入操作，由于EEprom 允許寫入的次數(shù)固定有限，連續(xù)進行塊傳送會使EEprom 很快損壞。在轉(zhuǎn)矩給定值發(fā)生變化時，tb.1 節(jié)點閉合1 s，大于一次程序掃描周期，既能有效將變化后的轉(zhuǎn)矩給定值寫入變頻器，又能極大地減少EEprom 的寫入次數(shù)，確保EEprom 使用壽命。

圖2 PF700 變頻器輸入及輸出數(shù)據(jù)的傳送

圖3 PF753 變頻器輸入及輸出數(shù)據(jù)的傳送

圖4 寫入PF753 7 kW 變頻器轉(zhuǎn)矩給定值

圖5 tb.1 節(jié)點的程序設(shè)計

NEQ（Not equal）是不等于指令，當轉(zhuǎn)矩給定值與中間變量t1 不相等時，tb.1 節(jié)點閉合1 s，將改變后的轉(zhuǎn)矩給定值傳送給t1，隨后斷開，從而達到既能有效寫入轉(zhuǎn)矩給定值，同時又保護EEprom 的目的。

3 結(jié)束語

首先要在RSNetWorx for DeviceNet 組態(tài)軟件中刪除需要更換的PF700 變頻器，添加PF753 變頻器，這樣便可將PF753變頻器組態(tài)在原DeviceNet 現(xiàn)場總線中，其次要在RSLogix 5000 編程軟件中進行程序設(shè)計，主要是針對PF700 變頻器和PF753 變頻器輸入、輸出數(shù)據(jù)位數(shù)不同，要進行有效位的位域分配，速度給定值需要整定，還有PF753 7KW 變頻器轉(zhuǎn)矩給值要用MSG 消息指令寫入，為確保EEprom 使用壽命，只可寫入改變后的轉(zhuǎn)矩給定值，PF753 變頻器的使用，提高了收線機運行的可靠性和鋼絲收卷的控制精度，降低了維修成本，提高了產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。