艾默生EV3500變頻器在承德鋼廠的應用

關鍵詞：EV3500變頻器；SM-PROFIBUS-DP；總線接口模塊；參數設置

Abstract: This text analyzed the application of SM-PROFIBUS-DP bus interface module and position machine communications in EV3500 frequency converter. And it also analyzed the solutions to problems and how to set the parameter.

Key words: EV3500 frequency converter; SM-PROFIBUS-DP bus interface module; parameter setting.

一．引言

現場概況：
承鋼提釩工程煉鋼區域電氣成套項目：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備。現場操作控制方式為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，故本次設計采用艾黙生EV3500變頻器與低壓變頻電機配套使用。

目的：
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，節能，實現無人看守，上位機操作控制。
3.日常操作簡單，維護方便。

現場配置要求：
變頻器： EV3500-4T4000P 4臺
變頻電機：355KW 4臺 絕緣等級：B級
輔助傳動是由一臺S7-400PLC并配置1臺ET200遠程I/O子站實現
系統配置為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過上位機進行控制，操作方便簡單。

二．總體方案確定：

EV3500變頻器在實際應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。

開關量控制容易導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生衰減，增加設備之間的故障接點，不便于設備維護。

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變頻器的起停控制，變頻器運行狀態的反饋，遠程故障復位等其它要求，并且充分利用EV3500通訊上的強大優勢。

上位機與變頻器SM-PROFIBUS-DP模塊通訊單線圖

三．電氣應用方案：

針對控制方式的要求，對變頻器柜進行如下設計
每臺EV3500-4T4000P變頻器由3個SPMA1402 110/132KW 并機組成。選配1個PROFIBUS總線接口模塊。

本系統采用的是siemens公司的S7系列PLC與艾默生EV3500變頻器通訊，我們提供相應的CTSP0672.GSD文件配置在上位機的應用程序中和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”的發送和對變頻器“狀態字”的讀取來進行控制。

電氣原理圖（一）

電氣原理圖（二）

四．EV3500調試過程：

第一步對電機銘牌參數進行正確設置及電機自整定
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，靜止與旋轉自整定。在有條件的情況下進線旋轉參數整定，這樣可以測量出電機的功率因數。

如果電機帶載且無法卸除電機軸上的負載時，可執行靜態參數辨識。靜止參數辨識測量定子電阻（Pr5.17）及電壓偏執（Pr5.23），設置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）。

電機空載可以執行旋轉參數識別。由于煉鋼系統新建設備，所以具備電機空載試車的條件。驅動電機以2/3基數正轉數秒之前（不考慮速度給定值及所選方向），旋轉參數首先執行靜止參數辨識，除測量定子電阻（Pr5.17）及電壓偏執（Pr5.23）外，旋轉參數辨識還測量電機功率因數并Pr0.43為正確數值。設置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）。

參數辨識測試完畢后，在變頻器將進入“Inh”狀態。在變頻器設定給定值運轉前，變頻器必須處于“Inh”狀態。

第二步DP網絡檢測
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網絡的末端設備同樣在最末端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，電阻值應為142Ω（包含線徑的電阻值），在把最末端連接器的終端電阻關掉，測量終端電阻的電阻值應為262Ω，表明變頻器與上位機網絡連接完好。可以正常通訊和對變頻器進行參數設置。

若電阻值大于262Ω時，DP網絡連接存在問題，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,網線是否有中間斷線的地方。

確認DP電纜正確后，設置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置。

第三步設置EV3500變頻器相關運行參數，初步帶載試運行。
1. Pr5.14= Fd
2. Pr5.27= OFF 滑差補償關閉
3. Pr6.01=COAST （自由停車） rP 減速停車
4. Pr6.42=128 停車命令（上位機發出）
5. Pr6.43=ON 控制字連接狀態
6. Pr7.15=VOLT （trip TH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 （所有參數保存后，通訊正常參數值變為9）
15. Pr15.05= 0
16. Pr15.06= -1 （等待PLC通訊，波特率為9600=1，波特率為1920=70）
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 （參數優化，瞬間閃爍看不到ON狀態）
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 （所有參數保存后，通訊正常，斷電重啟參數值變為6）
48. Pr15.40= 4 （所有參數保存后，通訊正常，斷電重啟參數值變為6）
49. Pr15.41= 0
50. Pr15.49= 0 （當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

設置參數注意事項：
所有參數設置并保存以后，變頻器斷電在重新上電查看參數Pr15.06與Pr15.49的顯示狀態，當Pr15.06= -3，Pr15.49=111或113。這表明變頻器通訊有故障，檢查DP網線。

當Pr15.06= -1，Pr15.49=0，變頻器等待與上位機通訊。
當Pr15.06= 1，Pr15.49=0，通訊正常，波特率為9600bps。
當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Pr15.06顯示數值頻繁閃爍時，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Pr15.10- Pr15.19為上位機提供變頻器的“狀態字”，上位機通過對Pr15.10- Pr15.19的讀取把變頻器運行頻率，電流和工作狀態顯示到畫面上，從15.12-15.19設置必需連續而且為Pr0.00-Pr21.51中的RO參數。設置其它參數或RW參數上位機識別不到。

五．調試中出現的問題

1：初次設置， 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。經過數次設置和調試發現Pr15.12- Pr15.19設置的參數，只對Pr0.00-Pr21.51中的RO參數進線讀取，對RW參數讀取不到。有不用的“狀態字”用“0”占位。通過與現場工藝溝通最后把參數Pr15.12= 401，Pr15.13= 1001，Pr15.13= 1002。

2：試車運行中發現的電機問題：
在試車過程中，發現2號氧槍高壓供水泵在空載狀態，頻率=40Hz時運行電流為140A，轉速=1140r/min屬于正常。當帶負載運行時，頻率=40Hz時運行電流是145A，變頻器的控制器顯示轉速=1150r/min，現場電機實際轉速很低，經過幾次試轉仍然是這種狀態。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。通過導電纜發現2#變頻器驅動另外一臺電機一切正常，最后電機廠家來到現場開蓋檢測電機發現電機轉子在工藝上處理的不好，有一小的鐵塊沒有處理掉導至電機運行時嚴重漏磁通。

注意事項：
在通訊狀態下，EV3500變頻器出現故障，如果上位機不能復位或不存在復位功能，在變頻器操作面板進行復位之后，變頻器必須斷電重啟后才能使故障復位掉，變頻器才可重新驅動電機進行工作。

以上為EV3500-4T4000P在SM-PROFIBUS-DP總線接口模塊與S7-400相通訊控制下驅動氧槍高壓供水泵調試過程，在運行過程中對水壓和揚程控制的都非常好，給煉鋼用水穩定運行起了很大的保障。客戶非常滿意，

六．結論：

現代的變頻器已經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動煉鋼系統重要的泵類，風機類的負載，增加運行的穩定性。也是SM-PROFIBUS-DP通訊控制在EV3500成功的應用，同時為SM-PROFIBUS-DP通訊控制在以后的生產領域提供更廣泛的應用空間，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。