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 觸摸屏通過以太網交換機相連，方便設置參數和查看信息，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 的升級換代產品PF753 成為首選。①PF753 變頻器對電網電壓波動具有極強的適應能力，電網電壓瞬間波動不會造成異常停機，可減少生產線意外停機損失；②內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都是羅克韋爾產品，通信協議相同，可方便組態，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

PF753 變頻器可通過20-750-COMM-M 轉接卡托架安裝原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 現場總線與節點00 的1769-SDN 通信模塊相連（圖1），在節點地址不變的情況下，PF753 變頻器可取代原PF700 變頻器節點地址，圖中節點01 和節點02 已更換為PF753 變頻器。

2.2.2 變頻器輸入及輸出數據的傳送

圖1 AB 變頻器組態

以1 號收線機為例，速度控制變頻器4 kW，節點地址01，轉矩控制變頻器7 kW，節點地址02，在之前使用PF700變頻器時，節點01 對應通信模塊2 個32 位數據單元Local：1：I.Data［0］和Local：1：O.Data［0］，節點02 對應通信模塊2個32 位數據單元Local：1：I.Data［1］和Local：1：O.Data［1］。PF700 變頻器控制命令和速度（或轉矩）給定共32 位，其中低16 位是控制命令，高16 位是速度（或轉矩）給定。運行狀態和速度（或轉矩）輸出共32 位，其中低16 位是運行狀態，高16 位是速度（或轉矩）輸出。PLC 程序把2 臺變頻器的輸入及輸出數據采用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，情況發生了變化，PF753 變頻器控制命令、速度（或轉矩）給定、運行狀態、速度（或轉矩）輸出各都是32 位，節點01 對應通信模塊4 個32 位數據單元Local：1：I.Data［0］、Local：1：I.Data［1］，Local：1：O.Data［0］，Local：1：O.Data［1］，節點02 對應通信模塊四個32 位數據單元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，按照原來程序結構的要求，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號參數速度基準值乘數設置為3.36。例：速度給定值350 m/min，通信端口數值是350×36=12 600（36 是程序中的速度比系數），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 寫入轉矩給定值

PF700 4 kW 變頻器速度給定值及PF700 7 kW 變頻器轉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 變頻器由于參數設置的特殊性，轉矩給定值不能取自通信端口，在此用到了MSG（Message）消息指令，可將轉矩給定值直接寫入變頻器指定參數號。

以上程序中，1 號收線機PF753 7 kW 變頻器轉矩給定值是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矩給定值，新建中間變量Node2_torq_inter 進行位域分配轉換，41 是程序中的轉矩比系數（圖4）。

2.2.5 格式化塊傳送

將信息連續寫入變頻器，需注意正確地格式化塊傳送，圖5程序中tb.1 節點有重要作用，如無tb.1 節點，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 允許寫入的次數固定有限，連續進行塊傳送會使EEprom 很快損壞。在轉矩給定值發生變化時，tb.1 節點閉合1 s，大于一次程序掃描周期，既能有效將變化后的轉矩給定值寫入變頻器，又能極大地減少EEprom 的寫入次數，確保EEprom 使用壽命。

圖2 PF700 變頻器輸入及輸出數據的傳送

圖3 PF753 變頻器輸入及輸出數據的傳送

圖4 寫入PF753 7 kW 變頻器轉矩給定值

圖5 tb.1 節點的程序設計

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

3 結束語

首先要在RSNetWorx for DeviceNet 組態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變頻器組態在原DeviceNet 現場總線中，其次要在RSLogix 5000 編程軟件中進行程序設計，主要是針對PF700 變頻器和PF753 變頻器輸入、輸出數據位數不同，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，提高了產品產量和質量。