摘  要：在鋼鐵生產的過程中，各種資源和能源的消耗都非常大，我國作為一個能源短缺的國家，節(jié)能尤為重要。隨著變頻器行業(yè)的日新月異的發(fā)展，在風機水泵類負載中，變頻器的應用越來越廣泛。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508無縫鋼管線供水系統(tǒng)上的應用。

關鍵詞：IPE200變頻器   S7-400 PLC  PROFIBUS-DP總線

一、引言

為了能夠可持續(xù)的經濟發(fā)展，也為了降低產品的生產成本，節(jié)能降耗成為各鋼鐵企業(yè)的必由之路。在風機水泵類負載中，變頻器的應用可以明顯的起到節(jié)能目的，在較短時間內可以收回投資成本，因此變頻器的應用越來越廣泛。國內某公司新上508無縫鋼管生產線，其工廠供水系統(tǒng)水泵驅動采用INVT IPE200變頻器，通過SIEMENS S7-400 PLC協(xié)調控制各工藝段，完成整個工廠的供水控制。

二、系統(tǒng)說明

整個供水系統(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 上位機監(jiān)控系統(tǒng)，PLC和上位機之間采用以太網通訊

 系統(tǒng)配置大致如下圖：

變頻主回路如下圖：

變頻主回路如下圖：

控制方式簡單描述：

　　單個變頻系統(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（如刀熔已經合上、變頻器柜無故障等），操作員按動相應水泵的“起動”按鈕，則變頻器即開始運行。操作員輸入水壓的設定值，控制系統(tǒng)以泵出口管線的壓力測量值為反饋進行閉環(huán)調節(jié)，并將運算的結果通過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，操作員按動相應水泵的“起動”按鈕，則變頻器即開始運行。變頻器的頻率輸出采用開環(huán)調節(jié)模式，由操作員在畫面上直接對變頻器頻率進行設置。

就地模式用于調試或檢修時的操作。

　　在機旁操作箱上的選擇開關都位于“機旁”時，在變頻器柜允許動作的前提下，操作員按動機旁操作箱的“起動”按鈕，則變頻器即開始運行。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)設定中調整。

傳動對應選型：

電機型號	電機功率	電壓等級	變頻器選型	變頻器功率
Y2-315M-4	132KW	AC 380	IPE200-12-0200-4	200KW
Y2-355L-4	160KW	AC 380	IPE200-12-0200-4	200KW
Y2-355M-4	250KW	AC 690	IPE200-12-0300-6	300KW
YLV400-2-4	400KW	AC 690	IPE200-12-0500-6	500KW
YLV400-3-4	450KW	AC 690	IPE200-12-0500-6	500KW

 

柜體間PROFIBUS-DP網絡連接如下圖：

三、系統(tǒng)功能程序實現(xiàn)

Ｓ７－４００ＰＬＣ通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與３４臺變頻器進行動態(tài)數(shù)據的交換，完成整個系統(tǒng)的協(xié)調控制；通過遠程站收集并協(xié)調各個傳動設備的運行。上位機采用WINCC畫面監(jiān)控系統(tǒng)，對整個供水系統(tǒng)進行集中控制和監(jiān)控在線畫面能夠實時了解變頻器運行狀態(tài)。

Ｓ７－４００ＰＬＣ與ＩＰＥ２００變頻器通訊數(shù)據采用PPO4(Parameter Process Data Object)型傳輸PZD(過程數(shù)據)數(shù)據， STEP7 通過調用SFC14（讀狀態(tài)字和實際值） 和SFC15（寫控制字和設定值），完全實現(xiàn)數(shù)據的網絡化傳輸與控制，速率自適應。
通訊程序如下：

CALL SFC 14
LADDR :=W#16#200　　　　// IPE200的DP地址
RET_VAL:=DB3.DBW0 //通訊錯誤數(shù)據
RECORD :=P#DB2.DBX0.0 BYTE 12　//通訊數(shù)據
CALL SFC 15
LADDR :=W#16#200　　　　// IPE200的DP地址
RECORD :=P#DB1.DBX0.0 BYTE 12　　//通訊數(shù)據
RET_VAL:=DB3.DBW2　　　　//通訊錯誤數(shù)據

對于變頻器的啟動與停止，程序實現(xiàn)了不同操作地點對變頻器的操作及設備間的相互連鎖，運算結果通過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，同時支持手動控制功能，程序對也對PID輸出進行限幅處理和添加死區(qū)功能，確保變頻器能夠更穩(wěn)定的運行；對于PID的輸出值程序中進行REAL/DWORD轉換，同時對給定字進行字節(jié)的高低倒置，以滿足實際IPE200變頻器的需要

 

四、現(xiàn)場柜體圖片

 

五、結束語

英威騰IPE200交流傳動系統(tǒng)以其高性能的矢量控制技術和功能完善穩(wěn)定的PROFIBUS-DP網絡支持，在國內508無縫鋼管生產線供水系統(tǒng)中成功運行，其核心控制及其功率單元實踐證明穩(wěn)定可靠。從運行效果來看，被控的水壓能夠良好的跟隨設定點，系統(tǒng)地響應速度也能夠完全滿足工藝的要求，節(jié)能效果明顯，贏得了客戶的贊譽和認同。

 

參考文獻：

[１]《IPE200系列變頻器說明書》   深圳英威騰電氣股份有限公司

 

關于英威騰：

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

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