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四方E380變頻器在冷軋薄板線上的應(yīng)用

前言:

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的快速發(fā)展，生產(chǎn)過(guò)程對(duì)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)工藝的要求進(jìn)一步提高。變頻器作為驅(qū)動(dòng)器在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在冶金冷軋行業(yè)中，系統(tǒng)集成度和數(shù)字化控制程度的高低決定著產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)品生產(chǎn)效率，同時(shí)也決定了廠家能否在行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)一席之地。佛山某鋼鐵廠冷軋薄板線使用四方E380系列變頻器，三菱FX2NPLC和西門(mén)子直流驅(qū)動(dòng)，S7-300組成的系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠性和工藝要求上達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，本文將對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，對(duì)四方變頻器在系統(tǒng)中與三菱PLC通訊將進(jìn)行著重的說(shuō)明。

方案與控制原理:

該生產(chǎn)線傳動(dòng)部分如開(kāi)卷機(jī)、卷取機(jī)、軋制主機(jī)等采用直流他勵(lì)電機(jī)，使用西門(mén)子直流驅(qū)動(dòng)器與西門(mén)子PLC控制。冷卻使用兩臺(tái)22KW交流電機(jī)，酸洗四臺(tái)75KW交流電機(jī)，交流電機(jī)采用四方E380系列變頻器與三菱PLC進(jìn)行集中控制。兩套PLC系統(tǒng)作為下位機(jī)，上位機(jī)用組態(tài)王組態(tài)對(duì)下位機(jī)進(jìn)行控制和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控。

整條生產(chǎn)線的冷卻液由上述兩臺(tái)冷卻泵提供，通過(guò)一臺(tái)變頻器進(jìn)行控制驅(qū)動(dòng)。根據(jù)生產(chǎn)線速度和材料厚度要求，上位機(jī)決定所需壓力和流量傳送到PLC，再由PLC對(duì)變頻器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。為保證工藝要求，現(xiàn)場(chǎng)用一壓力變送器反饋到變頻器進(jìn)行閉環(huán)控制。PLC定時(shí)對(duì)變頻器發(fā)送PID設(shè)定值，同時(shí)讀取PID反饋參數(shù)，電機(jī)輸出電流，當(dāng)前輸出頻率以便進(jìn)行集中處理。當(dāng)變頻器運(yùn)行到上限頻率，而系統(tǒng)壓力反饋信號(hào)還達(dá)不到系統(tǒng)所要求時(shí)，PLC通過(guò)讀取變頻器參數(shù)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行切換，通過(guò)控制接觸器將電機(jī)從變頻驅(qū)動(dòng)狀態(tài)改成工頻驅(qū)動(dòng)，同時(shí)變頻器啟動(dòng)第二臺(tái)電機(jī)變頻運(yùn)行，由第二臺(tái)電機(jī)作PID閉環(huán)恒壓控制。反之當(dāng)反饋值大于設(shè)定值時(shí)，變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速下降直到輸出下限頻率，如果此時(shí)反饋壓力還大于設(shè)定壓力，PLC將停止第二臺(tái)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，同時(shí)將第一臺(tái)電機(jī)工頻切換為變頻PID閉環(huán)恒壓控制。

四臺(tái)75KW電機(jī)分兩組由兩臺(tái)變頻器分別控制。在原材料進(jìn)入生產(chǎn)線加熱后表面附有一層氧化物，要除去這層氧化物，需要使用一定比例和壓力的酸性液體來(lái)清洗掉，才能進(jìn)入下一道工序。這兩組酸泵電機(jī)就是在不同的位置根據(jù)不同的線速度對(duì)鋼薄板清洗。同樣用壓力變送器把4-20mA信號(hào)送到變頻器作反饋控制用?？刂圃硗懊鎯膳_(tái)冷卻泵一樣。整條生產(chǎn)線工藝非常嚴(yán)謹(jǐn)，為了盡量提高成材率和生產(chǎn)效率，在三組泵的主管道在還安裝了電接點(diǎn)壓力表設(shè)置上限壓力，當(dāng)壓力達(dá)到上限時(shí)，壓力表送出一個(gè)信號(hào)，通過(guò)PLC讀取，反饋到上位機(jī)以提示操作員及時(shí)處理。

硬件通訊

由于四方變頻器是使用自定協(xié)議通訊，使用RS485半雙工作為物理電氣連接口，與三菱FX2N通訊需要外加一塊FX2N-485BD板。而FX2N-485BD板用的是全雙工通訊模式，所以要與半雙工的變頻器正常通訊就得在接線方式和內(nèi)部程序上作特別處理。最后一臺(tái)要并一個(gè)330歐的終端電阻。在接線上如下圖所示：

程序:

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四方變頻器通訊控制命令分為六類(lèi)，各組幀頭和幀尾分別是十六進(jìn)制數(shù)據(jù)5A和0D。本例中要讀取運(yùn)行參數(shù)的是1號(hào)命令，數(shù)據(jù)發(fā)送幀長(zhǎng)度是14個(gè)字節(jié)，修改RAM參數(shù)是3號(hào)命令，發(fā)送幀長(zhǎng)是18個(gè)字節(jié)。控制命令是4號(hào)命令，發(fā)送幀長(zhǎng)是15個(gè)字節(jié)，變頻器數(shù)據(jù)返回幀長(zhǎng)18字節(jié)。三菱PLC用于自由口通訊的指令是RS指令，特殊數(shù)據(jù)寄存器D8120根據(jù)變頻器的通信格式（如奇偶校驗(yàn)，波特率）等通訊參數(shù)，設(shè)定PLC的對(duì)應(yīng)參數(shù)?？紤]到主機(jī)是全雙工通訊，而從機(jī)是半雙工通訊，主機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)會(huì)把發(fā)送的字節(jié)內(nèi)容存在接收的地址前面，所以在內(nèi)部收發(fā)地址上要作特殊處理，地址D482-D499接收的是發(fā)送的18個(gè)字節(jié)，從D500開(kāi)始接收的是實(shí)際變頻器返回的數(shù)據(jù)。如果發(fā)送的字節(jié)最多是15個(gè)，那么接收的地址個(gè)數(shù)相應(yīng)的往前推3個(gè)，同時(shí)接收的字節(jié)數(shù)也相應(yīng)的減少3個(gè)改為K33。部分程序如下：