詹建勝

摘要：本文主要對如何應(yīng)用西門子ET200S FC變頻器對我公司制絲車間儲柜分配小車傳動系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造進(jìn)行介紹，并著重對ET200S FC變頻器的特點(diǎn)、基本組成、硬件安裝與配置、控制程序的實(shí)現(xiàn)以及變頻器參數(shù)組的操作進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

關(guān)鍵詞：分配小車 Profibus-DP 分布式I/O 變頻器 ET200S FC

一、引言

Profibus 是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動化、設(shè)備智能化提供可行的解決方案。煙草行業(yè)自動化水平高，基于Profibus-DP現(xiàn)場總線的西門子SIMATICET200S 分布式I/O系統(tǒng)在煙草行業(yè)的應(yīng)用已十分廣泛，而西門子全新概念的分布式I/O系統(tǒng)變頻器ET200S FC同時(shí)集成普通交流驅(qū)動、軟啟動和變頻驅(qū)動的功能，具有高度的系統(tǒng)集成度和控制靈活性，憑借它先進(jìn)的理念和優(yōu)越的性能逐漸得到市場的認(rèn)可，目前，該變頻器在我公司制絲車間得到了首次成功應(yīng)用。

二、 存在問題與改造目的

1、 儲柜分配小車的工作原理

如右圖1所示，當(dāng)煙葉進(jìn)柜時(shí)，儲柜上方布料車往復(fù)行走將煙葉平鋪在儲柜內(nèi)，而兩個(gè)儲柜上的分配小車具有分配煙葉到A柜或B柜的功能，同時(shí)小車在儲柜寬度方向上以步進(jìn)的方式往復(fù)行走，保證煙葉在儲柜寬度方向上鋪滿。

2、 存在的問題

① 分配小車行走是靠電機(jī)經(jīng)減速機(jī)后驅(qū)動鏈條來傳動，由于小車步進(jìn)時(shí)要頻繁起、停，對鏈輪、鏈條造成一定沖擊，日積月累，就會出現(xiàn)鏈輪磨損嚴(yán)重及鏈輪打滑的故障。

② 分配小車行走電機(jī)后端自帶有剎車裝置，由于起、停過于頻繁，剎車容易出故障。

3、 改造的目的

為了解決上述問題，我們必須對分配小車原有的驅(qū)動進(jìn)行改造，主要目的有：

① 使分配小車能夠起、停平順，減小沖擊；

② 希望通過改造把原有驅(qū)動電機(jī)的剎車裝置拆除，減少故障點(diǎn)，同時(shí)又要能夠保證小車正常運(yùn)行。

三、 確定改造方案

1、 變頻器驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)

① 高速響應(yīng)、低噪聲、高精度平滑無級調(diào)速；

② 變頻驅(qū)動系統(tǒng)加、減速比較平緩，起動電流較小，可以進(jìn)行較高頻率的起停；

③ 變頻驅(qū)動系統(tǒng)很容易實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)；

④ 變頻驅(qū)動系統(tǒng)制動時(shí)，變頻器可以利用自己的制動回路，而無需再增加電機(jī)剎車裝置。

2、 方案一：采用帶Profibus-DP接口的變頻器

由于控制系統(tǒng)采用Profibus-DP現(xiàn)場總線，我們在選擇時(shí)就采用帶Profibus-DP接口的變頻器，此方案有如下優(yōu)、缺點(diǎn)：

① 優(yōu)點(diǎn)：

該類變頻器在本車間應(yīng)用廣泛，且已有近十年的應(yīng)用歷史，備件多，技術(shù)人員運(yùn)用熟練，改造難度小。

② 缺點(diǎn)：

原系統(tǒng)采用安裝在現(xiàn)場控制子站箱內(nèi)的ET200S分布式I/O電機(jī)驅(qū)動單元來控制電機(jī)，若變頻器安裝在主電控柜內(nèi)，則必須重新布線，由于距離遠(yuǎn)，這勢必會增加成本，而降低穩(wěn)定性；而現(xiàn)場控制子站箱無法容納下該類變頻器，若變頻器安裝在現(xiàn)場，則難以避免現(xiàn)場較多粉塵的影響，同時(shí)又影響現(xiàn)場整潔與美觀。

3、 方案二：采用西門子SIMATIC 分布式I/O系統(tǒng)變頻器ET200S FC

這是西門子近幾年剛推出的可以整體嵌入ET200S分布式I/O系統(tǒng)的變頻器, 此方案有如下優(yōu)、缺點(diǎn)：

① 優(yōu)點(diǎn)：

a. 模塊化設(shè)計(jì)，整體嵌入ET200分布式I/O系統(tǒng)，可以直接安裝在原控制子站箱內(nèi), 將原系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動單元替換掉，既防塵又美觀；

b. 無須重新布線，不占用Profibus-DP站點(diǎn)；

c.安裝方法簡單,組態(tài)靈活方便, 運(yùn)行安全可靠；

d. 制動過程中可以將能量回饋給電網(wǎng)，無須添加制動單元。

② 缺點(diǎn)：

改造前該變頻器從沒有在我公司使用過，技術(shù)人員沒有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，改造存在一定難度。

4、 改造方案確定

① ET200S FC變頻器有諸多優(yōu)點(diǎn)，在本項(xiàng)目中有著較明顯的優(yōu)勢；

② ET200S FC變頻器最大可以驅(qū)動4.0kw的電機(jī)，而分配小車電機(jī)功率為3kw。

綜上所述，我們決定嘗試采用ET200S FC變頻器。

四、 實(shí)施改造方案

1、 ET200S FC 變頻器選型與安裝

ET 200S FC 變頻器本身由控制單元和功率模塊組成，本項(xiàng)目變頻器的控制單元采用ICU24 標(biāo)準(zhǔn)型，功率模塊采用 IPM25 FSB 4.0 kW，現(xiàn)場硬件安裝好后如右圖2所示。

2、 用SIMATIC Manager(管理器)完成硬件配置

STEP7 是SIMATIC 自動化系統(tǒng)組態(tài)和編程的基本軟件包， ET 200S FC 變頻器是通過STEP7 集成到SIMATIC S7 控制系統(tǒng)中的。通訊協(xié)議采用標(biāo)準(zhǔn)化的PROFIBUS-DP 協(xié)議，ET 200S 系統(tǒng)中可以含有一個(gè)或多個(gè)ET 200S FC 變頻器和其他ET200S 模塊。

如左圖3所示，我們在HW Config軟件中將ET200S FC變頻器嵌入到原控制所在的ET200S分布式I/O系統(tǒng)中，其子站名稱為S39，Profibus-DP 地址為3, 在硬件配置中我們僅需要組態(tài)ICU 24控制單元就行了，IPM25功率模塊是從控制單元進(jìn)行控制的，而且不需要組態(tài)，但I(xiàn)CU24的輸入地址范圍和輸出地址范圍必須相同，本項(xiàng)目中ICU24的輸入、輸出地址范圍為1408-1415，設(shè)置好后就完成了硬件配置。

3、在用戶程序中實(shí)現(xiàn)對ET200S FC 的控制

ET200S FC必須通過專用的FB100來建立與PROFIBUS主站間的通信。

設(shè)置ICU的起始地址 LADDR= W#16#580

設(shè)定工作頻率 FREQ_SET=DB200.DBW380

輸入控制數(shù)據(jù) CTRL=MD96

當(dāng)MD96= DW#16#47A 時(shí)表示快速停車

當(dāng)MD96= W#16#47F時(shí)表示正向啟動

當(dāng)MD96= W#16#C7F時(shí)表示反向啟動

變頻器實(shí)際頻率顯示 FREQ= DB200.DBW382

變頻器的狀態(tài)字顯示 STAT= DB200.DBW384

ET 200S FC 故障指示

ERR_NO_VALID= DB200.DBX102.1 數(shù)值為1時(shí)表示無故障

ET 200S FC 故障代碼ERR_NO= DB200.DBW388

4、 ET200S FC 參數(shù)組的操作

ET 200S FC 變頻器的參數(shù)化調(diào)試是通過其控制模塊ICU24的RS232 接口，基于PC 的“STARTER”調(diào)試軟件來實(shí)現(xiàn)的，通過“STARTER”可以設(shè)置參數(shù)、監(jiān)控參數(shù)，變頻器運(yùn)行時(shí)可以手動進(jìn)行參數(shù)組的上裝和下載。我們可以把參數(shù)組存放在PC 計(jì)算機(jī)里，這樣便于日后ICU24控制單元的維護(hù)。

五、總結(jié)

通過對儲柜分配小車傳動系統(tǒng)的變頻改造，解決了原傳動系統(tǒng)沖擊大，剎車裝置故障多的問題，同時(shí)西門子全新概念分布式I/O系統(tǒng)變頻器ET200S FC也在我公司得到首次成功應(yīng)用,為今后我公司在變頻器的應(yīng)用上提供了更廣闊的空間。◆

參考文獻(xiàn)：

1.唐濟(jì)揚(yáng)Profibus 總線技術(shù)(上) 自動化博覽 2001年第18卷第04期

2.原 魁變頻器基礎(chǔ)及應(yīng)用（第二版）冶金工業(yè)出版社2005-2-1

3.西門子（中國）有限公司技術(shù)支持部 ET200S FC 變頻器操作說明 2004.11

4.西門子（中國）有限公司技術(shù)支持部 用于分布式I/O系統(tǒng)的變頻器產(chǎn)品簡介 2005.1