基于GE9030 平台的变频器国产化更新

2020-12-22何兴

中国设备工程 2020年23期

何兴

（秦皇岛港股份有限公司杂货港务分公司,河北秦皇岛 066000）

1 立项背景

我公司的514 门机恰位于12#、13#泊位的中间位置，其故障率直接影响俩个泊位的装卸生产效率。514 门机自2004 年由上海港机厂设计制造并投产运行，选用安川品牌的G7 系列变频器对电机进行驱动控制，经过长达14 年的使用，该门机的变频器均已老化严重，故障率逐年上升。目前，能够有效降低514 门机设备故障率的方法就是对老化的变频器进行更新。但安川品牌的G7 系列变频器早已停产多年，时至今日，市场上已经没有全新的备件出售，能采购到的仅为二手翻新设备，其性能没有相应的保障；G7系列变频器的同品牌替代产品为H1000 系列变频器，不仅价格较高，且稳定性较原G7 系列变频器偏低，故障率较高，在我公司实际应用中的表现并不令人满意。经过一定的市场调研和技术比对，我们认为国产品牌的汇川变频器性价比更高，能够满足港口大型装卸设备的驱动需求。

2 技术方案

2.1 IC693PBM101 模块的升级改造

经过测试，我们发现，514 门机目前使用的Profibus-DP 通讯主站IC693PBM101 模块不能直接组态汇川变频器的从站模块，如果要组态汇川变频器的从站模块，只能自行将101 模块升级更换为IC693PBM200 系列DP 通讯主站模块。然而，PBM200 与PBM101 两个模块的组态形式与参数设置有着重大的区别，直接更换组态模块主站与从站间的通讯根本无从建立。并且101 模块作为GE 品牌PLC 的第三方生产产品，早已淘汰多年，GE 品牌的官方售后也无法提供任何资料及技术支持。

为此，我们将101 模块中的各项参数所涉及的地址数据在原PLC 程序中一一搜寻对应，并解析其用途，逐步确认了PBM200 模块所需设置参数的地址位及长度。其中Diagnostic Flag area，Diag Data Slave Addr area 以及Diag Data area 在PBM101 的参数设置中被指定了地址位和长度，而PBM200 模块仅需对PBM101 的Slave status area，Diag Data Slave Addr area 以及Sync/Freeze Control area 三个参数进行设置，但其地址所需长度却与PBM101 的设置不同。

完成DP 主站的设置后，我们重新组态了远程I/O 及变频器的从站，但仅有I/O 从站及安川变频器通讯成功，汇川变频器从站未能建立通讯；当我们单独连接DP 线测试主站与汇川变频器从站时，通讯正常建立，而在此系统中接入安川变频器后，安川变频器建立通讯失败。为解决该问题，我们查找了DP 通讯以及安川、汇川变频器的相关资料，并进行了大量的试验，得出了一个推测：安川与汇川变频器的与主站建立通讯时其各自的发射端与接收端表现为TX/RX与T/R 的形式，在共同使用时，应在连接处对DP 线进行交叉连接，经过更改，我们成功将PLC 的DP 主站与各从站建立了稳定的通讯连接。

图1 改造后IC693PBM200 模块的主从站组态

图2 改造后IC693PBM200 模块的系统参数设置

图3 改造后IC693PBM200 模块部分从站的地址设置

2.2 汇川变频器的控制逻辑修改及参数设定

我们在PLC 程序中查找到旋转两台变频器所对应的状态字、控制字的地址位与控制方式，参照汇川变频器控制字与反馈字的定义说明，重新定义修改了旋转机构的启/停、复位、故障输出以及速度给定、力矩给定、力矩补偿给定等程序段，然后，对514 门机进行了空载试车，并依据旋转机构的力矩输出曲线调整相应参数的设定，使旋转的两台变频器在启/停及运行过程中出力更为均匀、平衡。

3 实施效果

经过将近1 年的使用，514 门机接卸大豆、大麦等散货作业船只约20 余艘，总计装卸量约20 余万吨。改造后的变频器、通讯总站以及plc 程序均运行平稳，未发生任何电气设备故障。

通过此次自主改造项目的实施，我们成功解决了514门机变频器在DP 通讯组态下的国产化升级改造、GEPLC 的DP 主站模块升级等问题。有效增强了514 门机的设备运行稳定性，缩短了其故障修复时间。而且相对采用安川H1000系列变频器升级方案来讲，我们选择的改造方案单台变频器的升级即可节约采购资金超万元，后续对514 门机整机变频器升级改造后，更是可直接节约采购资金约10 万元，且替换的G7 系列变频器可用作其他门机设备的备件使用，又可，节约大量的变频器维修及备件采购费用。同时，在改造过程中，能够积累丰富的DP 通讯组态、PLC 控制字以及变频器状态字等相关数据的设置经验。