西門子6SE70變頻器在油隔離泥漿泵電機無擾切換控制的參數(shù)優(yōu)化

鄂建新，郭利杰，萬洪濤，李 濤，段銀聯(lián)

（1.北京礦冶研究總院，北京100160；2.山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司焦家金礦，山東 萊州261441；3.山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司三山島金礦，山東 萊州261442）

1 研究背景

為實現(xiàn)某工業(yè)現(xiàn)場一臺西門子6SE70變頻器控制的油隔離泥漿泵在上位機的監(jiān)控，以及遠程就地無擾切換控制，對設(shè)備自帶的電氣控制回路作了硬件整改，調(diào)整了變頻器參數(shù)設(shè)置。

硬件整改包括：①為將油隔離泥漿泵電機常規(guī)信號如起停、故障、運行等，以及泵系統(tǒng)其余需監(jiān)控的信號如壓力上限、軸流風機故障等均接入到變頻器端子；②增加變頻器與PLC之間的DP通訊線，從而把被控對象加入到FCS系統(tǒng)中，實現(xiàn)信號在上位機的顯示及控制；③通過在就地操作箱增加智能手操器，實現(xiàn)就地和遠程雙向無擾切換（即切換過程不影響設(shè)備狀態(tài)，如運行/停止狀態(tài)、運行頻率值等）。

變頻器參數(shù)設(shè)置包括：數(shù)字量及模擬量輸入輸出設(shè)置，DP通訊地址設(shè)置等。

2 電路組成、參數(shù)設(shè)置、無擾功能實現(xiàn)

為實現(xiàn)預(yù)期目標，首先需確定電路組成，進而設(shè)置變頻器參數(shù)，設(shè)置智能手操器參數(shù)實現(xiàn)無擾切換功能，最后調(diào)試整個泵系統(tǒng)的就地及遠程各項監(jiān)控功能，達到工業(yè)現(xiàn)場控制要求。（PLC編程及上位機畫面補充相關(guān)內(nèi)容為其余專業(yè)技術(shù)人員完成，本文不贅述。）

2.1 電路組成

電路是在西門子6SE70變頻器接線圖基礎(chǔ)上建立的，見圖1。根據(jù)現(xiàn)場需求，需要設(shè)置起停、急停、遠程/就地信號，對應(yīng)變頻器接線圖X101端子的7～9，作為給變頻器的輸入，即DI。還需要設(shè)置運行、故障信號，作為變頻器的輸出，供給外部電路便于現(xiàn)場顯示，對應(yīng)X101的3和4端子。變頻器的頻率給定接在17、18端子，即AI2，頻率反饋接在19、20，即AO1。除此之外，油隔離泥漿泵本身有壓力上限、軸流風機故障等信號，為簡化接線，將信號接入到X101端子的5和6，從而使信號通過DP總線傳給PLC及HMI。現(xiàn)場應(yīng)用接線圖見圖2。

圖1 6SE70模塊接線圖

圖2 變頻器接線圖

2.2 參數(shù)設(shè)置［1］

BICO功能是一種很靈活的把輸入和輸出功能聯(lián)系在一起的設(shè)置方法。也是西門子變頻器特有的功能，可以方便客戶根據(jù)實際工藝需求來靈活定義端口。因為油隔離泥漿泵電機控制存在遠程就地兩種模式，需要設(shè)置兩組參數(shù)，第一組參數(shù)為就地，以后綴“.1”表示；第二組參數(shù)為遠程，以后綴“.2”表示。按DI、DO、AI、AO順序介紹兩組參數(shù)的設(shè)置。

1）DI：參見圖2的5～9號端子。

7＃啟停：即啟停變頻器，對應(yīng)變頻器的S.ON/OFF1，參數(shù)為P554——選擇讀入ON/OFF指令（控制字1的第0位）的開關(guān)量連接器的BICO參數(shù)。因接在7＃端子，對應(yīng)DI5，即B0018，因此參數(shù)設(shè)置為P554.1＝18。第二組參數(shù)，需要通過控制字來實現(xiàn)，而啟停控制對應(yīng)控制字的第0位，即B3100，因此，P554.2＝3100。

8＃遠程就地：即現(xiàn)場操作箱遠程就地旋鈕信號，對應(yīng)變頻器的S.BICO DSet，參數(shù)為P590——選擇開關(guān)量連接器的BICO參數(shù)（控制字2的第30位），與起停相同的道理，設(shè)置P590.1＝20，此參數(shù)不受遠程就地影響，因此P590.2＝20。

5＃軸流風機異常：信號來自電氣柜軸流風機控制回路熱繼電器，對應(yīng)變頻器的Ext Warn1，參數(shù)為P588——External alarm 1。因?qū)?yīng)DI3，即B0015，P588.1＝15；此參數(shù)不受遠程就地影響，因此P588.2＝15。

6＃壓力上限：信號來自油隔離泥漿泵壓力表，對應(yīng)變頻器的Ext Warn2，參數(shù)為P589——External alarm 2.參數(shù)設(shè)置與5＃端子類似，設(shè)置P589.1＝17，P589.2＝17。

9＃急停：信號來自現(xiàn)場就地操作箱，對應(yīng)變頻器的Ext Fault，參數(shù) 為P575——External Fault。參數(shù)設(shè)置與6＃端子類似，設(shè)置P575.1＝22，P589.2＝22。

2）DO：參見圖2的3、4號端子。

運行：信號來自電氣柜泵控制回路的接觸器，對應(yīng)變頻器的S.DigOut1，參數(shù)P651——選擇開關(guān)量連接器的BICO參數(shù)。此開關(guān)量連接器的值在基本裝置端子排的X101/3端子上輸出。接在3＃端子，對應(yīng)DO1，B104，因此參數(shù)設(shè)置為P651.1＝104。遠程就地兩種控制方式下，變頻器的運行輸出相同，因此第二組參數(shù)與第一組參數(shù)相同，為P651.2＝104。

故障：信號來自電氣柜泵控制回路的熱繼電器，對應(yīng)變頻器的S.DigOut2，參數(shù)P652——選擇開關(guān)量連接器的BICO參數(shù)。此開關(guān)量連接器的值在基本裝置端子排的X101/4端子上輸出。對應(yīng)DO2，B106，因此參數(shù)設(shè)置為P652.1＝106。遠程就地兩種控制方式下，變頻器的故障輸出相同，因此第二組參數(shù)與第一組參數(shù)相同，為P652.2＝106。

3）AI：參加圖2的17、18＃端子對應(yīng)的AI2。

頻率設(shè)定：對應(yīng)變頻器S.MainSetpoint參數(shù)P443。就地信號來自現(xiàn)場就地操作箱的智能手操器，因接在變頻器的AI2，AI2Setpoint對應(yīng)K0013，故P443.1＝13；遠程信號來自上位機通過PLC的DPR接口，Src Main Setpoint主設(shè)定為3002，故參數(shù)為P443.2＝3002。需同時設(shè)置模擬輸入值單位為V還是mA，本應(yīng)用中就地和遠程均對應(yīng)的是4－20mA，故P632.2＝4，P634.2＝4。

4）AO：參加圖2的19、20＃端子。

頻率輸出：查找P640對應(yīng)S.AnaOut，index1對應(yīng)148，故P640.1＝148。變頻器輸出給智能手操器的信號需要為0－20mA，而當模擬量輸出為電流信號（0－20 mA）時，必須調(diào)整其增益和偏差（P643，P644）。（其中B為基礎(chǔ)值，此處對應(yīng)50Hz；A為輸出對應(yīng)的電壓值，4mA對應(yīng)Amin＝＋6V，20mA對應(yīng)Amax＝－10V；S對應(yīng)頻率信號值，最大和最小分別為50Hz和0Hz），得（－10－6）/（50－0）＊50＝－16，故P643.1＝－16，同理P644.1帶入公式，得［6＊50－（－10）＊0］/50＝6，故P644.1＝6。

5）其他設(shè)置。

通過DP總線傳輸，需設(shè)置參數(shù)P918對應(yīng)的總線地址。

2.3 智能手操器參數(shù)設(shè)置及電路

為了保持遠程就地雙向切換過程變頻器頻率不變，需配合以智能手操器。此操作器可將變頻器輸出的4－20mA電流信號作為給定值SV并顯示為對應(yīng)的0－50Hz頻率信號。同時反饋頻率值MV給變頻器，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電位器及頻率表。電路圖見圖3。

圖3 操作器接線圖

無論遠程還是就地，MV都對應(yīng)于變頻器的實際頻率反饋值。SV則不同。就地時，SV顯示操作器給變頻器的頻率設(shè)定值；遠程時，SV顯示的是MV通過操作器自身變送輸出的值，與此時PLC通過遠程設(shè)置給變頻器的頻率給定值基本一致。在就地切換到遠程的瞬間，PLC通過遠程將頻率實時數(shù)據(jù)傳輸給變頻器作為頻率給定信號；在遠程切換到就地的瞬間，則是利用操作器自身的無擾切換功能，操作器接收轉(zhuǎn)換信號后，瞬間將顯示的SV值輸出給變頻器作為給定頻率，從而實現(xiàn)雙方向的可靠的無擾切換。

2.4 系統(tǒng)調(diào)試

首先確定泵的運行狀態(tài)、故障信號、壓力上限報警信號、軸流風機故障信號在就地操作箱及上位機畫面正確顯示。

其次調(diào)試現(xiàn)場操作箱就地啟停、調(diào)頻功能正常。

再次調(diào)試上位機遠程啟停、調(diào)頻功能正常。并模擬故障輸入確認回路有對應(yīng)響應(yīng)。

調(diào)試過程遇到了兩個困難：一是因涉及就地和遠程兩種操作模式，某一套參數(shù)設(shè)置不符合要求會造成控制出現(xiàn)異常情況。二是因變頻器輸出給現(xiàn)場智能手操器的4－20mA信號未經(jīng)過隔離，造成頻率值無法在就地操作箱正確顯示。后增加了智能手操器輸入信號隔離模塊后問題解決。

3 結(jié)論

西門子6SE70變頻器功能強大，靈活應(yīng)用其BICO參數(shù)設(shè)置，實現(xiàn)了油隔離泥漿泵電機的遠程就地控制，結(jié)合智能手操器在控制回路的使用，實現(xiàn)了電機的遠程就地無擾切換。此設(shè)計已在現(xiàn)場得到了良好穩(wěn)定的應(yīng)用。

［1］ 西門子電氣傳動有限公司（SEDL）.SIEMENS SIMOVERT MASTERDRIVES Vector Control［R］.2001