MD880變頻器在AC450控制系統中的應用

王華權

MD880變頻器在AC450控制系統中的應用

王華權

（湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司，湖南 湘潭 411101）

為了解決寬厚板轉鋼輥道的變頻器故障易發的問題，需要對ABB變頻器進行擴容改造，分析MD880變頻器替代ABB變頻器的可行性。本文介紹了系統改造方案、AC450硬件配置，并對軟件組態中的參數設置進行詳細說明，通過Profibus-DP通信實現了AC450系統與MD880變頻器的控制，從而替代ACS800變頻器，目前系統運行穩定可靠。

AC450；Profibus-DP；MD880；變頻器；組態

0 引言

AC450（advant controller 450）是ABB公司的一種大型邏輯控制器，廣泛應用在冶金、化工、汽車等行業。湘鋼寬厚板生產線的輥道傳動由AC450控制ACS800變頻器，在粗軋軋制過程中，軋機入口的E3輥道作為轉鋼輥道，變頻器頻繁報過載且經常燒損[1-4]，由于ACS800產品已停產，備件價格昂貴，采購周期長，導致維護成本增加。因此，迫切需要將E3輥道的ACS800變頻器進行國產化和擴容改造，保證生產線的穩定運行。

1 設備現狀和選型

寬厚板粗軋入口E3轉鋼輥道為錐形輥，用于軋制鋼板的轉向和傳輸。E3輥道分為E3a（傳動側）和E3b（操作側）兩組輥道，其中E3a共6臺電動機，由1臺ACS800驅動；E3b共7臺電動機，由2臺ACS800驅動。電動機的額定功率為45kW，額定電流為91.2A，對E3a的過載能力進行分析：額定功率為270kW（=45kW×6），額定電流為547.2A（=91.2A×6），過載電流實測為920～1 200A。ACS800過載能力為813A（=554A×1.5），故不能滿足現場實際最大過載要求。經過選型[5]，選擇國產匯川的MD880變頻器替代現有的ACS800變頻器，兩種變頻器參數對比見表1。表中，N、max、N分別為變頻器額定電流、最大電流、額定有功功率；Ld、Ld和Hd、Hd分別為輕過載和重過載時變頻器輸出電流、輸出功率。MD880變頻器的過載能力為1 704A（=568A×2×1.5），滿足現場需求。

表1 ACS800和MD880變頻器參數對比

2 系統改造方案及硬件配置

在ACS800變頻控制柜旁邊，設置一個切換柜和一個MD880變頻器控制柜。當MD880或ACS800中任何一個設備出現故障時，可以迅速切換到另一個設備驅動E3a輥道，保證快速恢復生產。切換柜內負荷隔離開關由手柄操作合分，接觸器由柜門轉換開關操作合分。

在AC450系統中，原ACS800的AF100通信保持不變，在擴展槽的子模塊上增加CI541 DP通信板卡，該卡通過Profibus-DP電纜連接到MD880變頻器控制柜里的現場總線適配模塊HDP-10上[6]，建立AC450可編程邏輯控制器（programmable logic controller, PLC）與MD880變頻器之間的Profibus- DP通信連接，其中AC450為主站，MD880為從站，改造后AC450控制變頻器的通信示意圖如圖1所示。

圖1 改造后AC450控制變頻器的通信示意圖

3 AC450系統軟件組態

實現AC450和MD880的Profibus-DP通信，需要對AC450 PLC進行軟件組態，其組態分為數據庫DB組態和程序PC組態兩部分。DB組態是對通信硬件系統進行配置，與Profibus-DP有關的數據庫元素有3個：總線PB、從站特性描述PBSD和從站PBS，分別完成對總線、從站特性描述和從站組態。PC組態主要負責對從站讀寫具體數據信息[7-10]。組態前要先通過命令DIMDB確認該CPU的節點已經定義PB、PBS和PBSD元素的數量，才能創建相應數量的DB元素，否則需要在配置模式下重新定義相應元素的數量。

3.1 總線PB的組態

總線PB的參數配置如圖2所示。先在數據庫中創建CI541后得到PB元素，需配置以下參數：

1）BUSNO。總線號，范圍為1～255，不要與本系統中其他的總線號沖突。

圖2 總線PB的參數配置

2）STNNO。站號，即CI541的主站地址，范圍為1～125，不要與總線上其他從站的站號沖突。

3）POSITION。CI541卡在AC450機架上的位置，由左往右從1開始數的卡槽位。

4）SUBPOS。CI541卡在AC450機架上的子模塊的槽位數，裝在上面為1，下面為2。

5）總線參數部分，一般均使用系統默認值，其中參數BAUDRATE為波特率，應當根據該網段DP電纜的總長度和中繼器配置合理設置。

3.2 從站特性描述PBSD的配置

AC450 PLC不能通過導入通用站說明（general station description, GSD）文件自動獲取從站的具體信息，只能通過創建和修改PBSD元素，將從站的GSD文件的一些具體參數在PLC中進行手動設置，即進行從站特性描述的配置。

GSD文件是Profibus設備制造商提供的描述其某一設備的各種性能參數的文本文件，它包括所有與該設備有關的參數。MD880需要根據其GSD文件里的各項具體內容在程序中進行說明。創建的PBSD分為三部分：從站參數、用戶參數、數據模塊參數。從站特性描述PBSD的參數配置如圖3所示。PBSD元素的參數配置說明見表2，其中WDFACT1和WDFACT2的推薦值見表3。

1）從站參數（Slave parameter）。根據表2從MD880的GSD文件中取得正確的參數并進行設置。

2）用戶參數（User_Prm_Data）。在組態時設定的設備工作參數，其值的意義由廠商確定。根據關鍵字User_Prm_Data或Ext_User_Prm_Data_Ref( )指定的參數值設置UPRMD1～UPRMD25對應的一組十六進制數，這些數字連續書寫（去掉“0x”標識），每個UPRMD可書寫最大20個數字，一個不夠可在下一個繼續寫。為了便于區分，也可以根據參數的具體含義分組，每組占用一個UPRMD。根據GSD文件中的關鍵字User_Prm_Data_Len或UPRMD中的十六進制數的組數設置UPRMDLEN的值。

圖3 從站特性描述PBSD的參數配置

3）數據模塊參數（Cfg_Data）。與實際使用的數據有關，即主站與從站接收和發送數據的數量和格式。PLC與變頻器的參數過程數據對象（parameter process data object, PPO）通信協議根據要通信的數據進行選擇。AC450主站對MD880從站的輸出區的數據結構為：第一個字為變頻器的主控制字；第二個字為變頻器的速度給定值。AC450主站對MD880從站的輸入區的數據結構為：第一個字為變頻器的主狀態字；第二個字為變頻器的輔助狀態字；第三個字為變頻器的實際速度值；第四個字為變頻器的實際轉矩值。所以選擇PPO4通信結構，MD880的GSD文件中對應模塊的字段為：Module= "PPO-04, 0PKW+6PZD" 0x00, 0xF5。則Cfg_Data參數中，配置數據長度CFGDLEN對應于Module定義的十六進制數的個數，CFGD1～CFGD25則對應著這些十六進制數，即CFGDLEN=2，CFGD1=00F5。

表2 PBSD元素的參數配置說明

表3 WDFACT1和WDFACT2的推薦值

3.3 從站PBS的組態

從站特性描述的配置完成后，接著對具體的從站進行組態，即創建一個PBS元素。在AC450系統中，PB元素的執行端（即IMPL端）和PBS的IMPL端有很強的依賴性，當增加從站站點時，新增PBS的IMPL端必須在PB元素的IMPL端置1之前設置為1，否則該站點不工作。因此，建立從站站點的步驟為：

1）把相應PB總線的IMPL端設置為0。

2）創建從站，即增加PBS站點，并輸入BUSNO（總線號，與前面PB元素的總線號對應）、STNNO（從站號，對應變頻器的DP地址）和REFDESC（從站描述索引，對應前面創建的PBSD元素的名稱），從站PBS的參數配置如圖4所示。

3）把該PBS元素的IMPL端設置為1（默認值）。

4）把相應PB總線的IMPL端重新設置為1以啟動該總線和激活站點。

圖4 從站PBS的參數配置

3.4 程序PC實現

在AC450 PLC程序里，使用PC元素PB-R從變頻器站點讀取所需的數據，PB-S給變頻器站點進行數據發送，另外還可以通過PB-DIAG命令進行診斷數據的讀取。

MD880采用了位字連接器的方式，可以靈活配置控制字和狀態字，保持與原ACS800變頻器一致。另外，ACS800和MD880中100%對應的值不一樣，需要設置好通信基值，保證MD880與PLC間傳輸的給定和反饋信號正確無誤。經過上述設置，MD880可以保證其對PLC的通信接口與ACS800完全相同，從而通過增加選擇按鈕來選擇將控制字和給定速度送到對應的變頻器，同時選擇相應變頻器的反饋數據作為程序使用數據。最后經過E3兩組輥道速度曲線的比較，調整相應的參數，使速度曲線一致，E3輥道的兩組變頻器的速度曲線如圖5所示。

4 結論

經過E3輥道變頻器的國產化和擴容改造，將國產變頻器通過Profibus-DP技術應用在ABB的控制系統中，大大降低了設備的維護成本。改造后的MD880變頻器運行穩定可靠，避免了變頻器故障易發的狀況，確保生產線的穩定運行，同時為以后變頻器的國產化及改造提供了參考。

圖5 E3輥道的兩組變頻器的速度曲線

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Application of MD880 inverter in AC450 control system

WANG Huaquan

(Xiangtan Iron & Steel Co., Ltd. of Hu’nan Valin, Xiangtan, Hu’nan 411101)

In order to solve the problem that the inverter of the heavy plate to the steel roller table is easy to fail, it is necessary to expand the capacity of the ABB inverter and analyze the feasibility of the MD880 inverter to replace the ABB inverter. This paper introduces the system renovation plan, the AC450 hardware configuration, and explains the parameter setting in the software configuration in detail. The AC450 system and MD880 inverter are controlled through Profibus-DP communication, which replaces the ACS800 inverter. The current system is stable and reliable.

AC450; Profibus-DP; MD880; inverter; configuration

2021-01-08

2021-02-02

王華權（1982—），男，碩士，工程師，主要從事電氣設備運行、改造和管理工作。