浅析ABB变频器的传动控制及与S7-400的通信

王甫江 金兵 刘胜军

江苏永钢集团有限公司 江苏 苏州 215628

1 ABB变频器概述

1.1 ABB变频器原理

ABB变频器中包括辅助控制单元、进线单元、滤波单元、逆变器和供电单元，在工作中，会利用供电单元将三相交流电进行整流，获得直流电，然后将直流电通过直流电母线传送到各种逆变器中。逆变器和供电单元都是四象限运行，因此在工作过程中就实现了母线将电机发电状态下产生的交流电进行逆变器共享，或者最后通过供电单元将电能返回电网。

1.2 ABB变频控制技术的优势

（1）直接转矩控制

使用直接转矩控制的优势在控制的结构比较简单，在处理数据时，各种物理量应用也比较清晰，因此就增加了在变频控制工作中的鲁棒性。实际应用中，使用直接转矩控制还能以比较快的速度做出响应，无论是动态控制和静态控制都有比较明显的优势。直接转矩控制的基础是矢量控制，需要建立基于钉子的坐标系，会使用空间矢量对定子的磁场防线进行计算，并且可以通过分析定子的坐标实现对电动机磁链的计算。

（2）矢量控制

矢量控制的原理在于模仿直流电机控制异步电动机，会在控制过程中，进行转子电流坐标的转换，将其分解成励磁、转矩两个数值。因此，使用该方法在控制过程中需要进行大量的运算，对控制系统的算例有很高的要求，保证坐标系转换的计算结果精度，同时，复杂的控制方式也增加了结构的复杂性。但是，在近年来计算机技术发展迅速的背景下，系统的运算速度在逐渐加快，并且也保证了控制的精度[1]。

2 ABB ACS 880标准变频器的控制方式

2.1 变频器控制方式特点

该变频器采用了直接转矩控制的方式，控制工作不需要有解码器和测速机的反馈，就能够精确控制转矩和速度，对搅拌机、卷取机、风机等都能实现比较精确的控制。在控制系统中，逆变器将会对电机的磁通量和转矩直接控制，在工作中，主要利用电机的电流、电压作为自适应电极的模型输入，利用每25微秒的测定值获得转矩和磁通量，然后会将两个值根据设定值进行比较，结合情况确定逆变器开通的时机。

2.2 变频器控制命令分析

对ACS880变频器进行控制时，可以通过远程控制、I/O端子口控制、拓展模块控制，以及使用PC适配器和PC连接进行控制。为实现控制的全面性，就需要有两套控制参数分别进行通讯方式和DI端子控制，除了要设置控制命令的切换方式，也要设置给定源的切换方式。如图1所示。

2.3 ACS880拖动交流电机的通用控制方式

由于采用了直接转矩控制的模式，因此控制的精度和电机的模型关系密切，所以在使用过程中，会先运行1分钟左右来实现对数学模型的优化。由于该变频器能快速感知电机的运行状况，使变频器具备电机任何状况下起动的能力，如果电动机的速度给定值和电机的速度都要比预设值低，变频器就会对电机注入直流电压，并终止电机运行。为实现制动功能，需要给变频器加装一个制动斩波器和制动电阻器，可以通过精准的控制实现电动机的快速停车，如果出现回路电压高出极限电压的情况，就会采用耗能制动的方式控制电机[2]。

图1 变频器的外部本地控制方式

3 ABB变频器和S7-400通信分析

3.1 网络配置

两种设备都可以使用Profibus-DP协议的方式进行通信，对于ABB ACS 880变频器，需要进行相关配置提升数据交换的速度，对于S7-400可以安装补丁程序来获得传动产品列表。在整个网络配置工作中，需要将S7-400作为主站，而ABB变频器则作为从站。

两者采用光纤进行连接，使用适配器模块NPBA-1和ABB ACS 880通讯板的NDCO通道使用DDCS协议进行通讯，在通讯初始化工作中，需要先对适配器模块和传动装置模块进行初始化，包括设定协议、数据索引号、通讯超时、通信模型等数据。在该网络的配置下，传动装置可以通过现场的总线来获得各种信息。

4 结束语

使用ABB变频器进行传动控制，在控制精度和控制灵活性上非常高，而结合S7-400单片机，可以控制变频器进行更为灵活的控制，最大幅度缩短变频器的反应时间，以及指定合理的控制方式，实现对穿孔控制的优化，满足了响应速度快、加速效果好的要求。为了能实现更为灵活的控制，还需要增加对智能技术和网络通信技术的使用，优化控制系统，使机组能稳定安全地运行。