臺達機電在高壓變頻器上的應用

1．概述

　　高壓變頻器主要由控制柜、功率單元柜、變壓器柜和旁路柜4部分組成。控制柜作為整個高壓變頻器的核心部分，對整個系統(tǒng)進行操作及控制。包括對功率單元PWM調制，控制 IGBT通斷來輸出單相脈沖調制波形、通過主站發(fā)出的命令來對整個系統(tǒng)進行操作、故障時候的對整個系統(tǒng)的重要保護以及相關數(shù)據(jù)信息的顯示。鑒于高壓變頻器對系統(tǒng)可靠性高，抗干擾性強及擴展性豐富等特點，本主控系統(tǒng)采用臺達生產(chǎn)的DVP系列PLC和DOP-B系列觸摸屏來參與控制。

　　DVP系列可編程邏輯控制器以高速、穩(wěn)健、高可靠度應用于許多工業(yè)自動化機械上；除了具有快速執(zhí)行邏輯運算、豐富的指令集、多元擴充功能卡及高性價比等特色外，并且支持多種通訊規(guī)范。 DVP系列PLC一般具有兩個通訊口（ES2除外），COM1是RS232,COM2是RS485，支持ModBus ASCII/RTU通訊格式，通訊速率最高可達115200bps，兩通訊口可以同時使用。其提供了針對ModBus ASCII/RTU模式的專用通訊指令，這樣在編寫通訊程序時就可以大大簡化，無需像用串行數(shù)據(jù)傳送指令RS那樣要進行復雜的校驗碼計算和遵循復雜的指令格式。

　　DOP人機界面提供多樣化尺寸與色彩的觸摸屏幕，并為工業(yè)自動化機械提供快速便利的控制功能。此外，全系列產(chǎn)品皆搭配Windows-base人性化編輯軟件，使用者可快速編輯圖表界面，并可自由設定適合的通訊規(guī)范。

2．系統(tǒng)方案

　　整個主控系統(tǒng)主要由DVP32EH2-L、DVP06XA模擬量擴展模塊、DVP-F485S通訊卡、DVP16HM11N數(shù)字量擴展、DOP-B10系列人機界面以及主控箱一套組成。

　　PLC的COM2作為主站，主要用于系統(tǒng)的邏輯判斷、故障保護、DSP從站讀寫操作等。PLC的COM1為從站來和HMI通訊，及時準確的將系統(tǒng)中的信息顯示在HMI上。在操作模式為本地控制時，由HMI來對整個系統(tǒng)進行操作。模擬量模塊用來采集變壓器柜中的溫度信號，將溫度控制器傳送來的4~20mA換算成對應的溫度值來進行顯示，根據(jù)溫控器保護信號來對系統(tǒng)過溫信號和超高溫信號進行保護。利用EH2-L系列PLC的高擴展性功能，選擇性的擴展 PFORIFUS通訊模塊、以太網(wǎng)通訊模塊來滿足不同客戶的需求。通過臺達PLC支持的標準Modbus通信協(xié)議，用戶可以通過該端口來對系統(tǒng)進行遠程訪問。

2.1主控框圖如下

2.2系統(tǒng)I/O點配置

2.3臺達PLC在系統(tǒng)中的功能簡述

　　根據(jù)系統(tǒng)要求，對程序進行編制來完成相關功能的實現(xiàn)，具體功能如下：

　　系統(tǒng)邏輯判斷：系統(tǒng)透過PLC的邏輯判斷來給出系統(tǒng)相關狀態(tài)的標志位，如系統(tǒng)就緒，高壓合閘允許、高壓已合、請求運行以及系統(tǒng)運行中等等。

　　故障保護：通過讀取主控DSP中的故障信息來將系統(tǒng)中的信息在HMI上作出顯示，遇到重故障信息迅速斷開高壓變頻器前端斷路器來切斷設備電源，對系統(tǒng)進行保護。

　　系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀取：利用PLC上的RS485通訊來和DSP進行通訊，通過查詢的方式來讀取系統(tǒng)運行時候的電流、電壓、頻率等數(shù)值以及對整個系統(tǒng)進行參數(shù)設定。

　　其他功能：該功能中包括事件記錄顯示、PID功能調節(jié)、系統(tǒng)溫度顯示等。客戶也可以通過系統(tǒng)中添加的DVP-F485S通訊擴展卡來遠程讀取PLC中開關量狀態(tài)及寄存器中的值。

　　本系統(tǒng)采用了臺達EH2-L系列PLC，具有以下幾大優(yōu)點：

　　??優(yōu)異的運算功能

　　??可左側擴充高速模組。

　　??可搭配多樣化的特殊擴充模塊與功能卡。

　　??支持2軸直線/圓弧運動控制

　　??龐大的程序存儲空間

2.4臺達HMI系統(tǒng)中功能簡述

　　通過畫面組態(tài)，我們可以由系統(tǒng)主界面對整個高壓變頻器進行啟動、自由停機等操作。實時的將系統(tǒng)運行中的輸入、輸出電流、運轉頻率實時的顯示在HMI上。在進入功能設定界面來修改系統(tǒng)的操作模式、修改系統(tǒng)密碼。參數(shù)設定界面能夠很方便的對系統(tǒng)進行參數(shù)設定。故障界面則及時的顯示系統(tǒng)運行中的故障信息。同時 HMI能將系統(tǒng)中的事件記錄無遺漏的進行儲存，讓用戶和售后人員了解產(chǎn)品歷史故障信息！

系統(tǒng)運行中HMI顯示畫面如下 ：

　　本系統(tǒng)采用了臺達B系列觸摸屏方案。具有以下幾大優(yōu)點：

　　??精細高畫面的顯示

　　??完善的故障檢測功能，保證設備運行可靠。

　　??人性化的編程軟件，給客戶編程工作帶來了極大的方便。

　　??能更好的根據(jù)工藝的要求進行修改設計，進一步提高了客戶在行業(yè)中的競爭力。

　　??高容量記憶區(qū)

3.小結

　　將臺達機電產(chǎn)品應用在臺達高壓變頻器上，是對臺達機電產(chǎn)品的又一檢驗。經(jīng)過高壓變頻器在多方場合的運行，臺達PLC和HMI交了份滿意的答卷，其可靠性、穩(wěn)定性得到客戶的肯定。

【參考文獻】

（1）臺達DVP-PLC應用技術手冊 臺達內部資料 2007

（2）臺達DOP-B系列人機界面使用手冊 臺達內部資料 2007

（3）《通信原理》，第3版，北京郵電大學出版社2008，周炯盤等編