钢丝收卷中的变频器改型升级方案

翁永松，徐志宏，罗棱丰

（贵州钢绳股份有限公司，贵州遵义 563000）

1 问题的提出

贵州钢绳股份有限公司2 号镀青铜胎圈钢丝生产线共有20 个线位，每个线位钢丝收卷都采用一台作速度控制的牵引变频器和一台作转矩控制的收卷变频器共同完成，40 台PF（PowerFlex）700 变频器通过DeviceNet 现场总线与配有2 路1769-SDN 通信模块的1769-L35E Compactlogix PLC 进行通讯，PLC 与PanelView Plus 1000 触摸屏通过以太网交换机相连，方便设置参数和查看信息，控制变频器的起停以及速度和张力等，随着变频器升级换代，PF700变频器逐步退出市场，在PF700 变频器故障损坏后，如何选用其他控制精度更高、功能更强大的变频器更换成为一个课题。

2 方案的确定和实施

2.1 方案的确定

PF700 的升级换代产品PF753 成为首选。①PF753 变频器对电网电压波动具有极强的适应能力，电网电压瞬间波动不会造成异常停机，可减少生产线意外停机损失；②内部所有控制板包含防腐涂层，降低潮湿、金属粉尘、腐蚀气体造成的故障率，提高可靠性；③都是罗克韦尔产品，通信协议相同，可方便组态，大小尺寸相当，可方便安装。

2.2 方案的实施

2.2.1 变频器组态

PF753 变频器可通过20-750-COMM-M 转接卡托架安装原PF700 变频器所用通信卡20-COMM-D。

10 台收线机共20 台AB 变频器通过DeviceNet 现场总线与节点00 的1769-SDN 通信模块相连（图1），在节点地址不变的情况下，PF753 变频器可取代原PF700 变频器节点地址，图中节点01 和节点02 已更换为PF753 变频器。

2.2.2 变频器输入及输出数据的传送

图1 AB 变频器组态

以1 号收线机为例，速度控制变频器4 kW，节点地址01，转矩控制变频器7 kW，节点地址02，在之前使用PF700变频器时，节点01 对应通信模块2 个32 位数据单元Local：1：I.Data［0］和Local：1：O.Data［0］，节点02 对应通信模块2个32 位数据单元Local：1：I.Data［1］和Local：1：O.Data［1］。PF700 变频器控制命令和速度（或转矩）给定共32 位，其中低16 位是控制命令，高16 位是速度（或转矩）给定。运行状态和速度（或转矩）输出共32 位，其中低16 位是运行状态，高16 位是速度（或转矩）输出。PLC 程序把2 台变频器的输入及输出数据采用MOV（Move）移动指令传送到指定中间变量（图2）。

但更换为PF753 变频器后，情况发生了变化，PF753 变频器控制命令、速度（或转矩）给定、运行状态、速度（或转矩）输出各都是32 位，节点01 对应通信模块4 个32 位数据单元Local：1：I.Data［0］、Local：1：I.Data［1］，Local：1：O.Data［0］，Local：1：O.Data［1］，节点02 对应通信模块四个32 位数据单元Local：1：I.Data［2］，Local：1：I.Data［3］，Local：1：O.Data［2］，Local：1：O.Data［3］，但在实际控制中，有效部分都是低16 位，按照原来程序结构的要求，要用BTD（Bit Field Distribute）位域分配指令将有效的低16位分别传送到PLC 指定中间变量的0～15 位和16～31 位（图3）。

2.2.3 速度给定值整定

PF700 4 kW 变频器速度给定值取自通信端口，端口最大数值+32 768（215=32 768、第16 位是保留位）对应最大频率110 Hz，而PF753 4 kW 变频器速度给定值是通信端口数值除以1000，为使速度给定值保持一致，需将PF753 4 kW 变频器549号参数速度基准值乘数设置为3.36。例：速度给定值350 m/min，通信端口数值是350×36=12 600（36 是程序中的速度比系数），对应频率计算方式为：PF700 4 kW 变频器110 Hz×12 600÷32 768≈42.3 Hz，PF753 4 kW 变频器12 600÷1000×3.36≈42.3 Hz。另外，4 kW 变频器速度输出要用于程序判断超速停机以及判断7 kW 变频器停机制动频率点，为了保证PF753 和PF700速度输出值一致，要将Local：1：I.Data［1］除以3.36。

2.2.4 写入转矩给定值

PF700 4 kW 变频器速度给定值及PF700 7 kW 变频器转矩给定值都取自通信端口，PF753 4 kW 变频器速度给定值已取自通信端口，但PF753 7 kW 变频器由于参数设置的特殊性，转矩给定值不能取自通信端口，在此用到了MSG（Message）消息指令，可将转矩给定值直接写入变频器指定参数号。

以上程序中，1 号收线机PF753 7 kW 变频器转矩给定值是30.0，需要将Node2_torq 写入变频器，a1.kw7.in 高16 位是取自通信端口的转矩给定值，新建中间变量Node2_torq_inter 进行位域分配转换，41 是程序中的转矩比系数（图4）。

2.2.5 格式化块传送

将信息连续写入变频器，需注意正确地格式化块传送，图5程序中tb.1 节点有重要作用，如无tb.1 节点，则每次程序扫描都将完成一次对变频器EEprom（electrically erasable programmable read only memory）电可擦写可编程只读存储器的写入操作，由于EEprom 允许写入的次数固定有限，连续进行块传送会使EEprom 很快损坏。在转矩给定值发生变化时，tb.1 节点闭合1 s，大于一次程序扫描周期，既能有效将变化后的转矩给定值写入变频器，又能极大地减少EEprom 的写入次数，确保EEprom 使用寿命。

图2 PF700 变频器输入及输出数据的传送

图3 PF753 变频器输入及输出数据的传送

图4 写入PF753 7 kW 变频器转矩给定值

图5 tb.1 节点的程序设计

NEQ（Not equal）是不等于指令，当转矩给定值与中间变量t1 不相等时，tb.1 节点闭合1 s，将改变后的转矩给定值传送给t1，随后断开，从而达到既能有效写入转矩给定值，同时又保护EEprom 的目的。

3 结束语

首先要在RSNetWorx for DeviceNet 组态软件中删除需要更换的PF700 变频器，添加PF753 变频器，这样便可将PF753变频器组态在原DeviceNet 现场总线中，其次要在RSLogix 5000 编程软件中进行程序设计，主要是针对PF700 变频器和PF753 变频器输入、输出数据位数不同，要进行有效位的位域分配，速度给定值需要整定，还有PF753 7KW 变频器转矩给值要用MSG 消息指令写入，为确保EEprom 使用寿命，只可写入改变后的转矩给定值，PF753 变频器的使用，提高了收线机运行的可靠性和钢丝收卷的控制精度，降低了维修成本，提高了产品产量和质量。