Drivebus光纤通讯在卸船机控制系统中的应用

邹新文

摘要：桥式抓斗卸船机是重要的港口卸料设备，卸船机控制系统中通讯的性能好坏直接影响整台卸船机的控制性能。文章着重介绍AC800M与ABB交流变频多传动之间的Drivebus光纤通讯技术的优点及采用AC800M控制的硬软件组态。

关键词：桥式抓斗卸船机；变频器；交流变频；硬软件组态

中图分类号：U653 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）11-0054-02

1 概述

桥式抓斗卸船机是散货码头的重要机械，其电气控制系统的可靠性对设备的稳定运行至关重要，Drivebus光纤通讯采用CI858通讯模件通过NDBU-95连接到多传动单元，通讯速度快，除数据交换外，还提供监测、诊断功能，并提供特殊的I/O接口，可实现传动之间的高度同步，提高了我们控制系统的可靠性、稳定性和通用性。全数字化光纤通讯模式的抗干扰能力强、测量精度高，借助数字双向传输的特点和先进的设备管理系统，更有利于设备的可靠运行。

2 系统介绍

我公司的主导产品桥式抓斗卸船机，电气控制系统主要包括PLC控制器、5大机构变频器和电机、编码器、管理系统等主要部件，卸船机的工作过程采用由抓斗升降、开闭及小车牵引三个机构组合成四卷筒机构，通过四个卷筒上钢丝绳的收放完成抓斗闭合取料、打开卸料。主要机构包括起升机构、开闭机构、小车机构（与俯仰机构共用同一变频器）、大车行走机构。传动都采用交流变频控制。变频器选用ABB公司的ACS800提升机控制固件变频器。

3 系统硬件配置及说明

卸船机电气控制系统PLC选用AC800M系列，CPU选用PM856。PLC与变频器通讯模块选用CI858及NDBU-95通讯模件，变频器上增加DDCS光纤通道适配器RDCU-02C。将光纤插入NDBU-95的master通道，与变频器连接的光纤插入CH0～CH3通道。

硬件网络拓朴结构图如1所示。

4 软件配置

4.1 AC800M配置

采用AC800M编程操作软件Compact Control Builder 5.0进行配置，打开A Compact Control Builder 5.0，在“Controllers”——“PLC_1”——“Hardware AC 800M”上点击右键，选择“New Unit”，再选择“CI858”来配置模块。

4.2 激活CI858传动通道

打开AC800M编程操作软件Compact Control Builder 5.0，在“Controllers”——“PLC_1”——“Hardware AC 800M”——“CI858”点击右键，选择“New Unit”——“Drive Channel”来激活CI858传动通道。

4.3 配置ACS800变频器

CI858第一端口通过光纤与传动CH0连接， 然后在编程软件里“0 Drive Channel”上点击右键选择“New Unit”——“ABB Engineered Drive”来添加变频器模块。

以同样的方式对其他变频器进行配置，共配置起升、开闭、小车/俯仰、大车等4个ACS800变频器，站点号分别为1、2、3、4，站点号必须与参数98.4设定一致。

4.4 ABB变频器（提升机应用程序+N652）参数设置

按照RDCU-02C适配器模块的用户手册进行硬件调整：

参数98.2（Comm.Module） 设为：ADVANT

参数98.4（CHO NODE ADDR）设为：1（其他三个变频器设为2、3、4）

参数71.5（DSET BASE ADDRESS）设为：10（用于和PLC进行现场总线通讯的第一个数据集的数据集号）

这样就完成了AC800M与变频器之间的基本通讯设置。其他通讯参数设置请参照《ACS800提升机应用程序7.x》，在PLC动态数据表中设置变量，并且下载在线后，在图2的Status里可以观察到过程数据的数值及变化。

5 Drivebus光纤通讯在卸船机应用的特点

卸船机抓取物料时，应将主令开关往闭合方向打到最大位置，紧接着再往起升方向打到最大位置，此过程应在两秒的时间内完成。这样，开闭电机自动加速至稳速运行，快要闭合时自动减速，实现软件闭斗，与此同时，起升电机松开抱闸，进入电流环控制，使起升钢丝绳有一定的上提力，以保证抓斗在闭合过程中能往下沉抓满物料，并且保持起升钢丝绳不松弛。在抓斗达到闭合位置时，使开闭电机也转入限负荷控制（电机电流约为额定电流的50%左右），时间为0.5秒，从而使起升绳与开闭绳在抓斗上升之前负荷基本平衡。然后起升、开闭以负载平衡的方式提升抓斗，使起升、开闭电机的转矩分配均匀，钢丝绳受力均匀，若抓斗处于打开状态，则自动投入位置平衡，使抓斗在升降过程中保持开度不变。该过程中需要双机构协同控制，变频器必须将电机的电流、转矩和位置参数通过Drivebus发送到PLC，PLC经计算后再将控制参数发给变频器进行控制。

卸船机抓斗在抓料卸料的半自动循环运行过程中需要实时计算抓斗的位置；抓斗开闭自动化需要开闭机构的位置检测数据。因此，做速度闭环控制的光电编码器通过ACS800变频器转换成位置数据通过Drivebus传送到PLC，这样比早期系统省去了一个专门检测位置的绝对值编码器。正是应用了Drivebus光纤通讯技术，也使卸船机监控管理系统能够实时、快速、准确地采集到丰富的数据，以满足人机界面运行图、趋势图、报警、安全联锁和数据管理等需要。Drivebus光纤通讯响应速度是目前所有通讯方式里最快的一种，因而更加适合全数字交直流调速系统对于快速的时间响应要求，从而大大提高了效率。

6 结语

采用Drivebus光纤通讯，不但和其他总线通讯方式一样，节省了相关硬件费用，如I/O模块、电源隔离器、控制柜、编码器方面的费用以及施工布线的费用，而且调试简单、抗干扰能力强、测量精度高，能够实现变频器之间的高度同步，从而提高了我们控制系统的可靠性、稳定性和通用性；同时大大降低了系统运行、维护费用，为卸船机整机的安全生产提供了重要的技术保障。

参考文献

[1]ABB公司.Drivebus适配器模块RDCU-02C用户手册[S].

[2]ABB公司.ACS800提升机应用程序7.2x[S].

[3]ABB公司.ABB CBM组态指南[S].

（责任编辑：吴 涛）