基于GE9030 平臺的變頻器國產(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 立項背景

我公司的514 門機恰位于12#、13#泊位的中間位置，其故障率直接影響倆個泊位的裝卸生產(chǎn)效率。514 門機自2004 年由上海港機廠設(shè)計制造并投產(chǎn)運行，選用安川品牌的G7 系列變頻器對電機進行驅(qū)動控制，經(jīng)過長達14 年的使用，該門機的變頻器均已老化嚴重，故障率逐年上升。目前，能夠有效降低514 門機設(shè)備故障率的方法就是對老化的變頻器進行更新。但安川品牌的G7 系列變頻器早已停產(chǎn)多年，時至今日，市場上已經(jīng)沒有全新的備件出售，能采購到的僅為二手翻新設(shè)備，其性能沒有相應(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，在我公司實際應(yīng)用中的表現(xiàn)并不令人滿意。經(jīng)過一定的市場調(diào)研和技術(shù)比對，我們認為國產(chǎn)品牌的匯川變頻器性價比更高，能夠滿足港口大型裝卸設(shè)備的驅(qū)動需求。

2 技術(shù)方案

2.1 IC693PBM101 模塊的升級改造

經(jīng)過測試，我們發(fā)現(xiàn)，514 門機目前使用的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 模塊升級更換為IC693PBM200 系列DP 通訊主站模塊。然而，PBM200 與PBM101 兩個模塊的組態(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 模塊中的各項參數(shù)所涉及的地址數(shù)據(jù)在原PLC 程序中一一搜尋對應(yīng)，并解析其用途，逐步確認了PBM200 模塊所需設(shè)置參數(shù)的地址位及長度。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度，而PBM200 模塊僅需對PBM101 的Slave status area，Diag Data Slave Addr area 以 及Sync/Freeze Control area 三個參數(shù)進行設(shè)置，但其地址所需長度卻與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；當我們單獨連接DP 線測試主站與匯川變頻器從站時，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，并進行了大量的試驗，得出了一個推測：安川與匯川變頻器的與主站建立通訊時其各自的發(fā)射端與接收端表現(xiàn)為TX/RX與T/R 的形式，在共同使用時，應(yīng)在連接處對DP 線進行交叉連接，經(jīng)過更改，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

我們在PLC 程序中查找到旋轉(zhuǎn)兩臺變頻器所對應(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字的定義說明，重新定義修改了旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的啟/停、復位、故障輸出以及速度給定、力矩給定、力矩補償給定等程序段，然后，對514 門機進行了空載試車，并依據(jù)旋轉(zhuǎn)機構(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)的兩臺變頻器在啟/停及運行過程中出力更為均勻、平衡。

3 實施效果

經(jīng)過將近1 年的使用，514 門機接卸大豆、大麥等散貨作業(yè)船只約20 余艘，總計裝卸量約20 余萬噸。改造后的變頻器、通訊總站以及plc 程序均運行平穩(wěn)，未發(fā)生任何電氣設(shè)備故障。

通過此次自主改造項目的實施，我們成功解決了514門機變頻器在DP 通訊組態(tài)下的國產(chǎn)化升級改造、GEPLC 的DP 主站模塊升級等問題。有效增強了514 門機的設(shè)備運行穩(wěn)定性，縮短了其故障修復時間。而且相對采用安川H1000系列變頻器升級方案來講，我們選擇的改造方案單臺變頻器的升級即可節(jié)約采購資金超萬元，后續(xù)對514 門機整機變頻器升級改造后，更是可直接節(jié)約采購資金約10 萬元，且替換的G7 系列變頻器可用作其他門機設(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費用。同時，在改造過程中，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。

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

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