西门子6SE70变频器在油隔离泥浆泵电机无扰切换控制的参数优化

2014-03-04鄂建新郭利杰万洪涛段银联

中国矿业 2014年1期

鄂建新，郭利杰，万洪涛，李涛，段银联

（1.北京矿冶研究总院，北京100160；2.山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿，山东莱州261441；3.山东黄金矿业（莱州）有限公司三山岛金矿，山东莱州261442）

1 研究背景

为实现某工业现场一台西门子6SE70变频器控制的油隔离泥浆泵在上位机的监控，以及远程就地无扰切换控制，对设备自带的电气控制回路作了硬件整改，调整了变频器参数设置。

硬件整改包括：①为将油隔离泥浆泵电机常规信号如起停、故障、运行等，以及泵系统其余需监控的信号如压力上限、轴流风机故障等均接入到变频器端子；②增加变频器与PLC之间的DP通讯线，从而把被控对象加入到FCS系统中，实现信号在上位机的显示及控制；③通过在就地操作箱增加智能手操器，实现就地和远程双向无扰切换（即切换过程不影响设备状态，如运行/停止状态、运行频率值等）。

变频器参数设置包括：数字量及模拟量输入输出设置，DP通讯地址设置等。

2 电路组成、参数设置、无扰功能实现

为实现预期目标，首先需确定电路组成，进而设置变频器参数，设置智能手操器参数实现无扰切换功能，最后调试整个泵系统的就地及远程各项监控功能，达到工业现场控制要求。（PLC编程及上位机画面补充相关内容为其余专业技术人员完成，本文不赘述。）

2.1 电路组成

电路是在西门子6SE70变频器接线图基础上建立的，见图1。根据现场需求，需要设置起停、急停、远程/就地信号，对应变频器接线图X101端子的7～9，作为给变频器的输入，即DI。还需要设置运行、故障信号，作为变频器的输出，供给外部电路便于现场显示，对应X101的3和4端子。变频器的频率给定接在17、18端子，即AI2，频率反馈接在19、20，即AO1。除此之外，油隔离泥浆泵本身有压力上限、轴流风机故障等信号，为简化接线，将信号接入到X101端子的5和6，从而使信号通过DP总线传给PLC及HMI。现场应用接线图见图2。

图1 6SE70模块接线图

图2 变频器接线图

2.2 参数设置［1］

BICO功能是一种很灵活的把输入和输出功能联系在一起的设置方法。也是西门子变频器特有的功能，可以方便客户根据实际工艺需求来灵活定义端口。因为油隔离泥浆泵电机控制存在远程就地两种模式，需要设置两组参数，第一组参数为就地，以后缀“.1”表示；第二组参数为远程，以后缀“.2”表示。按DI、DO、AI、AO顺序介绍两组参数的设置。

1）DI：参见图2的5～9号端子。

7＃启停：即启停变频器，对应变频器的S.ON/OFF1，参数为P554——选择读入ON/OFF指令（控制字1的第0位）的开关量连接器的BICO参数。因接在7＃端子，对应DI5，即B0018，因此参数设置为P554.1＝18。第二组参数，需要通过控制字来实现，而启停控制对应控制字的第0位，即B3100，因此，P554.2＝3100。

8＃远程就地：即现场操作箱远程就地旋钮信号，对应变频器的S.BICO DSet，参数为P590——选择开关量连接器的BICO参数（控制字2的第30位），与起停相同的道理，设置P590.1＝20，此参数不受远程就地影响，因此P590.2＝20。

5＃轴流风机异常：信号来自电气柜轴流风机控制回路热继电器，对应变频器的Ext Warn1，参数为P588——External alarm 1。因对应DI3，即B0015，P588.1＝15；此参数不受远程就地影响，因此P588.2＝15。

6＃压力上限：信号来自油隔离泥浆泵压力表，对应变频器的Ext Warn2，参数为P589——External alarm 2.参数设置与5＃端子类似，设置P589.1＝17，P589.2＝17。

9＃急停：信号来自现场就地操作箱，对应变频器的Ext Fault，参数为P575——External Fault。参数设置与6＃端子类似，设置P575.1＝22，P589.2＝22。

2）DO：参见图2的3、4号端子。

运行：信号来自电气柜泵控制回路的接触器，对应变频器的S.DigOut1，参数P651——选择开关量连接器的BICO参数。此开关量连接器的值在基本装置端子排的X101/3端子上输出。接在3＃端子，对应DO1，B104，因此参数设置为P651.1＝104。远程就地两种控制方式下，变频器的运行输出相同，因此第二组参数与第一组参数相同，为P651.2＝104。

故障：信号来自电气柜泵控制回路的热继电器，对应变频器的S.DigOut2，参数P652——选择开关量连接器的BICO参数。此开关量连接器的值在基本装置端子排的X101/4端子上输出。对应DO2，B106，因此参数设置为P652.1＝106。远程就地两种控制方式下，变频器的故障输出相同，因此第二组参数与第一组参数相同，为P652.2＝106。

3）AI：参加图2的17、18＃端子对应的AI2。

频率设定：对应变频器S.MainSetpoint参数P443。就地信号来自现场就地操作箱的智能手操器，因接在变频器的AI2，AI2Setpoint对应K0013，故P443.1＝13；远程信号来自上位机通过PLC的DPR接口，Src Main Setpoint主设定为3002，故参数为P443.2＝3002。需同时设置模拟输入值单位为V还是mA，本应用中就地和远程均对应的是4－20mA，故P632.2＝4，P634.2＝4。

4）AO：参加图2的19、20＃端子。

频率输出：查找P640对应S.AnaOut，index1对应148，故P640.1＝148。变频器输出给智能手操器的信号需要为0－20mA，而当模拟量输出为电流信号（0－20 mA）时，必须调整其增益和偏差（P643，P644）。（其中B为基础值，此处对应50Hz；A为输出对应的电压值，4mA对应Amin＝＋6V，20mA对应Amax＝－10V；S对应频率信号值，最大和最小分别为50Hz和0Hz），得（－10－6）/（50－0）＊50＝－16，故P643.1＝－16，同理P644.1带入公式，得［6＊50－（－10）＊0］/50＝6，故P644.1＝6。

5）其他设置。

通过DP总线传输，需设置参数P918对应的总线地址。

2.3 智能手操器参数设置及电路

为了保持远程就地双向切换过程变频器频率不变，需配合以智能手操器。此操作器可将变频器输出的4－20mA电流信号作为给定值SV并显示为对应的0－50Hz频率信号。同时反馈频率值MV给变频器，代替传统的电位器及频率表。电路图见图3。

图3 操作器接线图

无论远程还是就地，MV都对应于变频器的实际频率反馈值。SV则不同。就地时，SV显示操作器给变频器的频率设定值；远程时，SV显示的是MV通过操作器自身变送输出的值，与此时PLC通过远程设置给变频器的频率给定值基本一致。在就地切换到远程的瞬间，PLC通过远程将频率实时数据传输给变频器作为频率给定信号；在远程切换到就地的瞬间，则是利用操作器自身的无扰切换功能，操作器接收转换信号后，瞬间将显示的SV值输出给变频器作为给定频率，从而实现双方向的可靠的无扰切换。