艾默生EV3500變頻器在承德鋼廠的應(yīng)用
承鋼提釩工程煉鋼區(qū)域電氣成套項目：1-4號氧槍高壓供水泵采用艾黙生EV3500-4T4000P變頻器4臺，為煉鋼供水屬于重要設(shè)備。現(xiàn)場操作控制方式為SM-PROFIBUS-DP總線方式。在以前氧槍高壓供水都采用高壓電機來實現(xiàn)，故本次設(shè)計采用艾黙生EV3500變頻器與低壓變頻電機配套使用。
1.用EV3500變頻器與變頻電機配套使用替代高壓電機(因為高壓電機驅(qū)動氧槍高壓供水泵控制水壓和揚程準確度不高)。
2.提高工作效率，節(jié)能，實現(xiàn)無人看守，上位機操作控制。
3.日常操作簡單，維護方便。
系統(tǒng)配置為3用1備，采用SM-PROFIBUS-DP總線方式控制，無論機旁還是自動都經(jīng)過上位機進行控制，操作方便簡單。
EV3500變頻器在實際應(yīng)用中對泵類負荷的控制方式有很多種，并且都能滿足工藝的要求。
1.開關(guān)量控制。
2.模擬量控制。
3.總線通訊控制等其它控制方式。
開關(guān)量控制容易導(dǎo)致誤操作并且增加操作工的工作強度。
考慮到主控室與變頻器機柜距離遠，模擬量控制會受距離限制和強電干擾而會產(chǎn)生衰減，增加設(shè)備之間的故障接點，不便于設(shè)備維護。
采用SM-PROFIBUS-DP通訊控制可以彌補以上2種控制方式的缺點，實現(xiàn)無人看守操作，控制線路維護簡單方便，僅采用1根2芯的DP電纜就滿足對EV3500變頻器的起?？刂?，變頻器運行狀態(tài)的反饋，遠程故障復(fù)位等其它要求，并且充分利用EV3500通訊上的強大優(yōu)勢。
每臺EV3500-4T4000P變頻器由3個SPMA1402110/132KW并機組成。選配1個PROFIBUS總線接口模塊。
本系統(tǒng)采用的是siemens公司的S7系列PLC與艾默生EV3500變頻器通訊，我們提供相應(yīng)的CTSP0672.GSD文件配置在上位機的應(yīng)用程序中和sm_profibus_dp_user_guide.pdf文件做為指令解析的對照表，與PROFIBUS總線接口模塊之間進行通訊連接，通過上位機“控制字”的發(fā)送和對變頻器“狀態(tài)字”的讀取來進行控制。
四．EV3500調(diào)試過程：
第一步對電機銘牌參數(shù)進行正確設(shè)置及電機自整定
Pr0.42=4
Pr0.44=380V
Pr0.45=1450r/min
Pr0.46=621A
Pr0.47=50HZ
對電機進行自整定，有2種整定方式，靜止與旋轉(zhuǎn)自整定。
在有條件的情況下進線旋轉(zhuǎn)參數(shù)整定，這樣可以測量出電機的功率因數(shù)。
如果電機帶載且無法卸除電機軸上的負載時，可執(zhí)行靜態(tài)參數(shù)辨識。靜止參數(shù)辨識測量定子電阻（Pr5.17）及電壓偏執(zhí)（Pr5.23），設(shè)置Pr0.40=1，并給變頻器提供使能信號（端子31）和運行信號（端子26或端子27）。
電機空載可以執(zhí)行旋轉(zhuǎn)參數(shù)識別。由于煉鋼系統(tǒng)新建設(shè)備，所以具備電機空載試車的條件。驅(qū)動電機以2/3基數(shù)正轉(zhuǎn)數(shù)秒之前（不考慮速度給定值及所選方向），旋轉(zhuǎn)參數(shù)首先執(zhí)行靜止參數(shù)辨識，除測量定子電阻（Pr5.17）及電壓偏執(zhí)（Pr5.23）外，旋轉(zhuǎn)參數(shù)辨識還測量電機功率因數(shù)并Pr0.43為正確數(shù)值。設(shè)置Pr0.40=2，并給變頻器提供使能信號（端子31）和運行信號（端子26或端子27）。
參數(shù)辨識測試完畢后，在變頻器將進入“Inh”狀態(tài)。在變頻器設(shè)定給定值運轉(zhuǎn)前，變頻器必須處于“Inh”狀態(tài)。
第二步DP網(wǎng)絡(luò)檢測
變頻器的起停，運行頻率是通過上位機來控制的。連接上位機與PROFIBUS總線接口模塊的DP電纜的好壞尤為重要。啟用上位機CPU的連接器的終端電阻,我們變頻器做為DP網(wǎng)絡(luò)的末端設(shè)備同樣在最末端PROFIBUS總線接口模塊的DP電纜的連接器啟用終端電阻，用萬用表測量最末端連接器進線端A1,B1之間的電阻，電阻值應(yīng)為142Ω(包含線徑的電阻值)，在把最末端連接器的終端電阻關(guān)掉，測量終端電阻的電阻值應(yīng)為262Ω，表明變頻器與上位機網(wǎng)絡(luò)連接完好?？梢哉Ｍㄓ嵑蛯ψ冾l器進行參數(shù)設(shè)置。
若電阻值大于262Ω時，DP網(wǎng)絡(luò)連接存在問題，檢查DP電纜連接器接線是否有松動，進線電纜與出線電纜的位置是否正確，電纜的紅色線與A1、A2綠色線與B1、B2是否對應(yīng),網(wǎng)線是否有中間斷線的地方。
確認DP電纜正確后，設(shè)置Pr15.03=10通訊地址與上位機地址相同
查看Pr15.06=-1，若Pr15.06=-3與上位機通訊中斷
在上位機的程序畫面查看能否讀到變頻器，一切正確進行變頻器與上位機的通訊進行設(shè)置。
第三步設(shè)置EV3500變頻器相關(guān)運行參數(shù)，初步帶載試運行。
1.Pr5.14=Fd
2.Pr5.27=OFF滑差補償關(guān)閉
3.Pr6.01=COAST(自由停車)rP減速停車
4.Pr6.42=128停車命令（上位機發(fā)出）
5.Pr6.43=ON控制字連接狀態(tài)
6.Pr7.15=VOLT(tripTH熱敏電阻故障)
7.Pr7.22=401
8.Pr7.23=1.400
9.Pr7.24=2輸出4-20mA
10.Pr8.17=取反故障輸出（控制端子41#，42#為故障輸出）
11.Pr15.01=403
12.Pr15.02=3.01
13.Pr15.03=10通訊地址與上位機地址相同
14.Pr15.04=-1(所有參數(shù)保存后，通訊正常參數(shù)值變?yōu)?)
15.Pr15.05=0
17.Pr15.07=3000（上位機斷電3S后變頻器故障自動停車）
18.Pr15.08=OFF
19.Pr15.09=OFF
20.Pr15.10=-1
21.Pr15.11=-1
22.Pr15.12=401
23.Pr15.13=1001
24.Pr15.14=1002
25.Pr15.15=0
26.Pr15.16=0
27.Pr15.17=0
28.Pr15.18=0
29.Pr15.19=0
30.Pr15.20=-1
31.Pr15.21=-1
32.Pr15.22=0
33.Pr15.23=0
34.Pr15.24=0
35.Pr15.25=0
36.Pr15.26=0
37.Pr15.27=0
38.Pr15.28=0
39.Pr15.29=0
40.Pr15.30=OFF
41.Pr15.31=OFF
42.Pr15.32=OFF（參數(shù)優(yōu)化，瞬間閃爍看不到ON狀態(tài)）
43.Pr15.33=OFF
44.Pr15.34=ON
45.Pr15.35=本機序列號代碼
46.Pr15.38=4
47.Pr15.39=4(所有參數(shù)保存后，通訊正常，斷電重啟參數(shù)值變?yōu)?)
48.Pr15.40=4(所有參數(shù)保存后，通訊正常，斷電重啟參數(shù)值變?yōu)?)
49.Pr15.41=0
50.Pr15.49=0（當(dāng)15.06=-3時，15.49=113或111變頻器起不了車。通訊故障）
51.Pr15.50=0
52.Pr15.50=1
設(shè)置參數(shù)注意事項：
所有參數(shù)設(shè)置并保存以后，變頻器斷電在重新上電查看參數(shù)Pr15.06與Pr15.49的顯示狀態(tài)，當(dāng)Pr15.06=-3，Pr15.49=111或113。這表明變頻器通訊有故障，檢查DP網(wǎng)線。
當(dāng)Pr15.06=-1，Pr15.49=0，變頻器等待與上位機通訊。
當(dāng)Pr15.06=1，Pr15.49=0，通訊正常，波特率為9600bps。
當(dāng)Pr15.06=70，Pr15.49=0，通訊正常，波特率為19200bps。在通訊正常的情況下，變頻器自動檢測上位機的波特率。
參數(shù)Pr15.06顯示數(shù)值頻繁閃爍時，表明與上位機通訊查詢波特率，把Pr15.32=on進行重心初始化就可以。
參數(shù)Pr15.10-Pr15.19為上位機提供變頻器的“狀態(tài)字”，上位機通過對Pr15.10-Pr15.19的讀取把變頻器運行頻率，電流和工作狀態(tài)顯示到畫面上，從15.12-15.19設(shè)置必需連續(xù)而且為Pr0.00-Pr21.51中的RO參數(shù)。設(shè)置其它參數(shù)或RW參數(shù)上位機識別不到。
五．調(diào)試中出現(xiàn)的問題
1：初次設(shè)置，Pr15.12=505，Pr15.13=506，Pr15.14=507
變頻器運行以后在上位機只能看到變頻器直流母線電壓的值，電機的頻率和額定電流都看不到。經(jīng)過數(shù)次設(shè)置和調(diào)試發(fā)現(xiàn)Pr15.12-Pr15.19設(shè)置的參數(shù)，只對Pr0.00-Pr21.51中的RO參數(shù)進線讀取，對RW參數(shù)讀取不到。有不用的“狀態(tài)字”用“0”占位。通過與現(xiàn)場工藝溝通最后把參數(shù)Pr15.12=401，Pr15.13=1001，Pr15.13=1002。
2：試車運行中發(fā)現(xiàn)的電機問題：
在試車過程中，發(fā)現(xiàn)2號氧槍高壓供水泵在空載狀態(tài)，頻率=40Hz時運行電流為140A，轉(zhuǎn)速=1140r/min屬于正常。當(dāng)帶負載運行時，頻率=40Hz時運行電流是145A，變頻器的控制器顯示轉(zhuǎn)速=1150r/min，現(xiàn)場電機實際轉(zhuǎn)速很低，經(jīng)過幾次試轉(zhuǎn)仍然是這種狀態(tài)。確定變頻器或電機其中一個必然有問題，考慮到電機絕緣等級為B級，懷疑是否因為絕緣程度不好的原因，或者電纜絕緣不好等因素。摘下變頻器U、V、W三相的電纜，用500MΩ揺表測量電纜與電機外殼的絕緣，沒問題。
通過導(dǎo)電纜發(fā)現(xiàn)2#變頻器驅(qū)動另外一臺電機一切正常，最后電機廠家來到現(xiàn)場開蓋檢測電機發(fā)現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子在工藝上處理的不好，有一小的鐵塊沒有處理掉導(dǎo)至電機運行時嚴重漏磁通。
注意事項：
在通訊狀態(tài)下，EV3500變頻器出現(xiàn)故障，如果上位機不能復(fù)位或不存在復(fù)位功能，在變頻器操作面板進行復(fù)位之后，變頻器必須斷電??機進行工作。
以上為EV3500-4T4000P在SM-PROFIBUS-DP總線接口模塊與S7-400相通訊控制下驅(qū)動氧槍高壓供水泵調(diào)試過程，在運行過程中對水壓和揚程控制的都非常好，給煉鋼用水穩(wěn)定運行起了很大的保障?？蛻舴浅M意，
六．結(jié)論：
現(xiàn)代的變頻器已經(jīng)不在是僅限于低壓工藝的要求，而是擴展到變頻器與變頻電機配合替代高壓電機來驅(qū)動煉鋼系統(tǒng)重要的泵類，風(fēng)機類的負載，增加運行的穩(wěn)定性。也是SM-PROFIBUS-DP通訊控制在EV3500成功的應(yīng)用，同時為SM-PROFIBUS-DP通訊控制在以后的生產(chǎn)領(lǐng)域提供更廣泛的應(yīng)用空間，與不同的PLC系列相通訊提供鮮明的案例。滿足客戶的使用要求。并給與較高的評價。
1.用EV3500變頻器與變頻電機配套使用替代高壓電機(因為高壓電機驅(qū)動氧槍高壓供水泵控制水壓和揚程準確度不高)。
2.提高工作效率，節(jié)能，實現(xiàn)無人看守，上位機操作控制。
3.日常操作簡單，維護方便。
系統(tǒng)配置為3用1備，采用SM-PROFIBUS-DP總線方式控制，無論機旁還是自動都經(jīng)過上位機進行控制，操作方便簡單。
EV3500變頻器在實際應(yīng)用中對泵類負荷的控制方式有很多種，并且都能滿足工藝的要求。
1.開關(guān)量控制。
2.模擬量控制。
3.總線通訊控制等其它控制方式。
開關(guān)量控制容易導(dǎo)致誤操作并且增加操作工的工作強度。
考慮到主控室與變頻器機柜距離遠，模擬量控制會受距離限制和強電干擾而會產(chǎn)生衰減，增加設(shè)備之間的故障接點，不便于設(shè)備維護。
采用SM-PROFIBUS-DP通訊控制可以彌補以上2種控制方式的缺點，實現(xiàn)無人看守操作，控制線路維護簡單方便，僅采用1根2芯的DP電纜就滿足對EV3500變頻器的起?？刂?，變頻器運行狀態(tài)的反饋，遠程故障復(fù)位等其它要求，并且充分利用EV3500通訊上的強大優(yōu)勢。
每臺EV3500-4T4000P變頻器由3個SPMA1402110/132KW并機組成。選配1個PROFIBUS總線接口模塊。
本系統(tǒng)采用的是siemens公司的S7系列PLC與艾默生EV3500變頻器通訊，我們提供相應(yīng)的CTSP0672.GSD文件配置在上位機的應(yīng)用程序中和sm_profibus_dp_user_guide.pdf文件做為指令解析的對照表，與PROFIBUS總線接口模塊之間進行通訊連接，通過上位機“控制字”的發(fā)送和對變頻器“狀態(tài)字”的讀取來進行控制。
四．EV3500調(diào)試過程：
第一步對電機銘牌參數(shù)進行正確設(shè)置及電機自整定
Pr0.42=4
Pr0.44=380V
Pr0.45=1450r/min
Pr0.46=621A
Pr0.47=50HZ
對電機進行自整定，有2種整定方式，靜止與旋轉(zhuǎn)自整定。
在有條件的情況下進線旋轉(zhuǎn)參數(shù)整定，這樣可以測量出電機的功率因數(shù)。
如果電機帶載且無法卸除電機軸上的負載時，可執(zhí)行靜態(tài)參數(shù)辨識。靜止參數(shù)辨識測量定子電阻（Pr5.17）及電壓偏執(zhí)（Pr5.23），設(shè)置Pr0.40=1，并給變頻器提供使能信號（端子31）和運行信號（端子26或端子27）。
電機空載可以執(zhí)行旋轉(zhuǎn)參數(shù)識別。由于煉鋼系統(tǒng)新建設(shè)備，所以具備電機空載試車的條件。驅(qū)動電機以2/3基數(shù)正轉(zhuǎn)數(shù)秒之前（不考慮速度給定值及所選方向），旋轉(zhuǎn)參數(shù)首先執(zhí)行靜止參數(shù)辨識，除測量定子電阻（Pr5.17）及電壓偏執(zhí)（Pr5.23）外，旋轉(zhuǎn)參數(shù)辨識還測量電機功率因數(shù)并Pr0.43為正確數(shù)值。設(shè)置Pr0.40=2，并給變頻器提供使能信號（端子31）和運行信號（端子26或端子27）。
參數(shù)辨識測試完畢后，在變頻器將進入“Inh”狀態(tài)。在變頻器設(shè)定給定值運轉(zhuǎn)前，變頻器必須處于“Inh”狀態(tài)。
第二步DP網(wǎng)絡(luò)檢測
變頻器的起停，運行頻率是通過上位機來控制的。連接上位機與PROFIBUS總線接口模塊的DP電纜的好壞尤為重要。啟用上位機CPU的連接器的終端電阻,我們變頻器做為DP網(wǎng)絡(luò)的末端設(shè)備同樣在最末端PROFIBUS總線接口模塊的DP電纜的連接器啟用終端電阻，用萬用表測量最末端連接器進線端A1,B1之間的電阻，電阻值應(yīng)為142Ω(包含線徑的電阻值)，在把最末端連接器的終端電阻關(guān)掉，測量終端電阻的電阻值應(yīng)為262Ω，表明變頻器與上位機網(wǎng)絡(luò)連接完好?？梢哉Ｍㄓ嵑蛯ψ冾l器進行參數(shù)設(shè)置。
若電阻值大于262Ω時，DP網(wǎng)絡(luò)連接存在問題，檢查DP電纜連接器接線是否有松動，進線電纜與出線電纜的位置是否正確，電纜的紅色線與A1、A2綠色線與B1、B2是否對應(yīng),網(wǎng)線是否有中間斷線的地方。
確認DP電纜正確后，設(shè)置Pr15.03=10通訊地址與上位機地址相同
查看Pr15.06=-1，若Pr15.06=-3與上位機通訊中斷
在上位機的程序畫面查看能否讀到變頻器，一切正確進行變頻器與上位機的通訊進行設(shè)置。
第三步設(shè)置EV3500變頻器相關(guān)運行參數(shù)，初步帶載試運行。
1.Pr5.14=Fd
2.Pr5.27=OFF滑差補償關(guān)閉
3.Pr6.01=COAST(自由停車)rP減速停車
4.Pr6.42=128停車命令（上位機發(fā)出）
5.Pr6.43=ON控制字連接狀態(tài)
6.Pr7.15=VOLT(tripTH熱敏電阻故障)
7.Pr7.22=401
8.Pr7.23=1.400
9.Pr7.24=2輸出4-20mA
10.Pr8.17=取反故障輸出（控制端子41#，42#為故障輸出）
11.Pr15.01=403
12.Pr15.02=3.01
13.Pr15.03=10通訊地址與上位機地址相同
14.Pr15.04=-1(所有參數(shù)保存后，通訊正常參數(shù)值變?yōu)?)
15.Pr15.05=0
17.Pr15.07=3000（上位機斷電3S后變頻器故障自動停車）
18.Pr15.08=OFF
19.Pr15.09=OFF
20.Pr15.10=-1
21.Pr15.11=-1
22.Pr15.12=401
23.Pr15.13=1001
24.Pr15.14=1002
25.Pr15.15=0
26.Pr15.16=0
27.Pr15.17=0
28.Pr15.18=0
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30.Pr15.20=-1
31.Pr15.21=-1
32.Pr15.22=0
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35.Pr15.25=0
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39.Pr15.29=0
40.Pr15.30=OFF
41.Pr15.31=OFF
42.Pr15.32=OFF（參數(shù)優(yōu)化，瞬間閃爍看不到ON狀態(tài)）
43.Pr15.33=OFF
44.Pr15.34=ON
45.Pr15.35=本機序列號代碼
46.Pr15.38=4
47.Pr15.39=4(所有參數(shù)保存后，通訊正常，斷電重啟參數(shù)值變?yōu)?)
48.Pr15.40=4(所有參數(shù)保存后，通訊正常，斷電重啟參數(shù)值變?yōu)?)
49.Pr15.41=0
50.Pr15.49=0（當(dāng)15.06=-3時，15.49=113或111變頻器起不了車。通訊故障）
51.Pr15.50=0
52.Pr15.50=1
設(shè)置參數(shù)注意事項：
所有參數(shù)設(shè)置并保存以后，變頻器斷電在重新上電查看參數(shù)Pr15.06與Pr15.49的顯示狀態(tài)，當(dāng)Pr15.06=-3，Pr15.49=111或113。這表明變頻器通訊有故障，檢查DP網(wǎng)線。
當(dāng)Pr15.06=-1，Pr15.49=0，變頻器等待與上位機通訊。
當(dāng)Pr15.06=1，Pr15.49=0，通訊正常，波特率為9600bps。
當(dāng)Pr15.06=70，Pr15.49=0，通訊正常，波特率為19200bps。在通訊正常的情況下，變頻器自動檢測上位機的波特率。
參數(shù)Pr15.06顯示數(shù)值頻繁閃爍時，表明與上位機通訊查詢波特率，把Pr15.32=on進行重心初始化就可以。
參數(shù)Pr15.10-Pr15.19為上位機提供變頻器的“狀態(tài)字”，上位機通過對Pr15.10-Pr15.19的讀取把變頻器運行頻率，電流和工作狀態(tài)顯示到畫面上，從15.12-15.19設(shè)置必需連續(xù)而且為Pr0.00-Pr21.51中的RO參數(shù)。設(shè)置其它參數(shù)或RW參數(shù)上位機識別不到。
五．調(diào)試中出現(xiàn)的問題
1：初次設(shè)置，Pr15.12=505，Pr15.13=506，Pr15.14=507
變頻器運行以后在上位機只能看到變頻器直流母線電壓的值，電機的頻率和額定電流都看不到。經(jīng)過數(shù)次設(shè)置和調(diào)試發(fā)現(xiàn)Pr15.12-Pr15.19設(shè)置的參數(shù)，只對Pr0.00-Pr21.51中的RO參數(shù)進線讀取，對RW參數(shù)讀取不到。有不用的“狀態(tài)字”用“0”占位。通過與現(xiàn)場工藝溝通最后把參數(shù)Pr15.12=401，Pr15.13=1001，Pr15.13=1002。
2：試車運行中發(fā)現(xiàn)的電機問題：
在試車過程中，發(fā)現(xiàn)2號氧槍高壓供水泵在空載狀態(tài)，頻率=40Hz時運行電流為140A，轉(zhuǎn)速=1140r/min屬于正常。當(dāng)帶負載運行時，頻率=40Hz時運行電流是145A，變頻器的控制器顯示轉(zhuǎn)速=1150r/min，現(xiàn)場電機實際轉(zhuǎn)速很低，經(jīng)過幾次試轉(zhuǎn)仍然是這種狀態(tài)。確定變頻器或電機其中一個必然有問題，考慮到電機絕緣等級為B級，懷疑是否因為絕緣程度不好的原因，或者電纜絕緣不好等因素。摘下變頻器U、V、W三相的電纜，用500MΩ揺表測量電纜與電機外殼的絕緣，沒問題。
通過導(dǎo)電纜發(fā)現(xiàn)2#變頻器驅(qū)動另外一臺電機一切正常，最后電機廠家來到現(xiàn)場開蓋檢測電機發(fā)現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子在工藝上處理的不好，有一小的鐵塊沒有處理掉導(dǎo)至電機運行時嚴重漏磁通。
注意事項：
在通訊狀態(tài)下，EV3500變頻器出現(xiàn)故障，如果上位機不能復(fù)位或不存在復(fù)位功能，在變頻器操作面板進行復(fù)位之后，變頻器必須斷電??機進行工作。
以上為EV3500-4T4000P在SM-PROFIBUS-DP總線接口模塊與S7-400相通訊控制下驅(qū)動氧槍高壓供水泵調(diào)試過程，在運行過程中對水壓和揚程控制的都非常好，給煉鋼用水穩(wěn)定運行起了很大的保障?？蛻舴浅M意，
六．結(jié)論：
現(xiàn)代的變頻器已經(jīng)不在是僅限于低壓工藝的要求，而是擴展到變頻器與變頻電機配合替代高壓電機來驅(qū)動煉鋼系統(tǒng)重要的泵類，風(fēng)機類的負載，增加運行的穩(wěn)定性。也是SM-PROFIBUS-DP通訊控制在EV3500成功的應(yīng)用，同時為SM-PROFIBUS-DP通訊控制在以后的生產(chǎn)領(lǐng)域提供更廣泛的應(yīng)用空間，與不同的PLC系列相通訊提供鮮明的案例。滿足客戶的使用要求。并給與較高的評價。
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