基于GE9030 平臺(tái)的變頻器國(guó)產(chǎn)化更新

何興

（秦皇島港股份有限公司雜貨港務(wù)分公司,河北 秦皇島 066000）

1 立項(xiàng)背景

我公司的514 門(mén)機(jī)恰位于12#、13#泊位的中間位置，其故障率直接影響倆個(gè)泊位的裝卸生產(chǎn)效率。514 門(mén)機(jī)自2004 年由上海港機(jī)廠設(shè)計(jì)制造并投產(chǎn)運(yùn)行，選用安川品牌的G7 系列變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)14 年的使用，該門(mén)機(jī)的變頻器均已老化嚴(yán)重，故障率逐年上升。目前，能夠有效降低514 門(mén)機(jī)設(shè)備故障率的方法就是對(duì)老化的變頻器進(jìn)行更新。但安川品牌的G7 系列變頻器早已停產(chǎn)多年，時(shí)至今日，市場(chǎng)上已經(jīng)沒(méi)有全新的備件出售，能采購(gòu)到的僅為二手翻新設(shè)備，其性能沒(méi)有相應(yīng)的保障；G7系列變頻器的同品牌替代產(chǎn)品為H1000 系列變頻器，不僅價(jià)格較高，且穩(wěn)定性較原G7 系列變頻器偏低，故障率較高，在我公司實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)并不令人滿意。經(jīng)過(guò)一定的市場(chǎng)調(diào)研和技術(shù)比對(duì)，我們認(rèn)為國(guó)產(chǎn)品牌的匯川變頻器性價(jià)比更高，能夠滿足港口大型裝卸設(shè)備的驅(qū)動(dòng)需求。

2 技術(shù)方案

2.1 IC693PBM101 模塊的升級(jí)改造

經(jīng)過(guò)測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)，514 門(mén)機(jī)目前使用的Profibus-DP 通訊主站IC693PBM101 模塊不能直接組態(tài)匯川變頻器的從站模塊，如果要組態(tài)匯川變頻器的從站模塊，只能自行將101 模塊升級(jí)更換為IC693PBM200 系列DP 通訊主站模塊。然而，PBM200 與PBM101 兩個(gè)模塊的組態(tài)形式與參數(shù)設(shè)置有著重大的區(qū)別，直接更換組態(tài)模塊主站與從站間的通訊根本無(wú)從建立。并且101 模塊作為GE 品牌PLC 的第三方生產(chǎn)產(chǎn)品，早已淘汰多年，GE 品牌的官方售后也無(wú)法提供任何資料及技術(shù)支持。

為此，我們將101 模塊中的各項(xiàng)參數(shù)所涉及的地址數(shù)據(jù)在原PLC 程序中一一搜尋對(duì)應(yīng)，并解析其用途，逐步確認(rèn)了PBM200 模塊所需設(shè)置參數(shù)的地址位及長(zhǎng)度。其中Diagnostic Flag area，Diag Data Slave Addr area 以及Diag Data area 在PBM101 的參數(shù)設(shè)置中被指定了地址位和長(zhǎng)度，而PBM200 模塊僅需對(duì)PBM101 的Slave status area，Diag Data Slave Addr area 以 及Sync/Freeze Control area 三個(gè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，但其地址所需長(zhǎng)度卻與PBM101 的設(shè)置不同。

完成DP 主站的設(shè)置后，我們重新組態(tài)了遠(yuǎn)程I/O 及變頻器的從站，但僅有I/O 從站及安川變頻器通訊成功，匯川變頻器從站未能建立通訊；當(dāng)我們單獨(dú)連接DP 線測(cè)試主站與匯川變頻器從站時(shí)，通訊正常建立，而在此系統(tǒng)中接入安川變頻器后，安川變頻器建立通訊失敗。為解決該問(wèn)題，我們查找了DP 通訊以及安川、匯川變頻器的相關(guān)資料，并進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，得出了一個(gè)推測(cè)：安川與匯川變頻器的與主站建立通訊時(shí)其各自的發(fā)射端與接收端表現(xiàn)為T(mén)X/RX與T/R 的形式，在共同使用時(shí)，應(yīng)在連接處對(duì)DP 線進(jìn)行交叉連接，經(jīng)過(guò)更改，我們成功將PLC 的DP 主站與各從站建立了穩(wěn)定的通訊連接。

圖1 改造后IC693PBM200 模塊的主從站組態(tài)

圖2 改造后IC693PBM200 模塊的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

圖3 改造后IC693PBM200 模塊部分從站的地址設(shè)置

2.2 匯川變頻器的控制邏輯修改及參數(shù)設(shè)定

我們?cè)赑LC 程序中查找到旋轉(zhuǎn)兩臺(tái)變頻器所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)字、控制字的地址位與控制方式，參照匯川變頻器控制字與反饋?zhàn)值亩x說(shuō)明，重新定義修改了旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的啟/停、復(fù)位、故障輸出以及速度給定、力矩給定、力矩補(bǔ)償給定等程序段，然后，對(duì)514 門(mén)機(jī)進(jìn)行了空載試車(chē)，并依據(jù)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的力矩輸出曲線調(diào)整相應(yīng)參數(shù)的設(shè)定，使旋轉(zhuǎn)的兩臺(tái)變頻器在啟/停及運(yùn)行過(guò)程中出力更為均勻、平衡。

3 實(shí)施效果

經(jīng)過(guò)將近1 年的使用，514 門(mén)機(jī)接卸大豆、大麥等散貨作業(yè)船只約20 余艘，總計(jì)裝卸量約20 余萬(wàn)噸。改造后的變頻器、通訊總站以及plc 程序均運(yùn)行平穩(wěn)，未發(fā)生任何電氣設(shè)備故障。

通過(guò)此次自主改造項(xiàng)目的實(shí)施，我們成功解決了514門(mén)機(jī)變頻器在DP 通訊組態(tài)下的國(guó)產(chǎn)化升級(jí)改造、GEPLC 的DP 主站模塊升級(jí)等問(wèn)題。有效增強(qiáng)了514 門(mén)機(jī)的設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，縮短了其故障修復(fù)時(shí)間。而且相對(duì)采用安川H1000系列變頻器升級(jí)方案來(lái)講，我們選擇的改造方案單臺(tái)變頻器的升級(jí)即可節(jié)約采購(gòu)資金超萬(wàn)元，后續(xù)對(duì)514 門(mén)機(jī)整機(jī)變頻器升級(jí)改造后，更是可直接節(jié)約采購(gòu)資金約10 萬(wàn)元，且替換的G7 系列變頻器可用作其他門(mén)機(jī)設(shè)備的備件使用，又可，節(jié)約大量的變頻器維修及備件采購(gòu)費(fèi)用。同時(shí)，在改造過(guò)程中，能夠積累豐富的DP 通訊組態(tài)、PLC 控制字以及變頻器狀態(tài)字等相關(guān)數(shù)據(jù)的設(shè)置經(jīng)驗(yàn)。

圖4 改造前旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)部分狀態(tài)字、控制字等邏輯圖

圖5 改造后旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)部分狀態(tài)字、控制字等邏輯圖