丹佛斯變頻器替代水箱式拉絲機主機西門子變頻器
上海津信電氣有限公司
應用客戶：嘉興東方鋼簾線有限公司
應用設備：水箱式拉絲機
項目簡介：嘉興東方鋼簾線有限公司是國內汽車鋼簾線行業的骨干企業之一，水箱式拉絲機是鋼簾線制造的關鍵設備。嘉興東方鋼簾線有限公司原有一臺水箱式拉絲機，使用了一臺西門子變頻器和一臺ABB變頻器。其中西門子變頻器發生故障后，我們公司對原設備進行仔細研究后成功地用丹佛斯VLT5000變頻器進行替換，由于丹佛斯變頻器的**功能和高可靠性，設備工作良好，用戶對此非常滿意。
水箱式拉絲機工藝說明
水箱式拉絲機的傳動主要由以下三部分組成（如圖-1所示）：
1，放線：采用被動放卷，制動器控制放卷張力；
2，拉絲，即主機：使用變頻器作開環速度控制；
3，收卷：線速度同步+恒張力控制，有跳舞輪位置反饋，變頻器作閉環工藝控制，控制跳舞輪的位置。
圖-1
原設備電氣控制系統說明
人機界面：西門子OP270
主控PLC：西門子S7-226
主機變頻器：西門子MM440-22kW變頻器
收卷變頻器：ABB ACS600變頻器
兩臺變頻器的起動/停止，故障報警全部通過數字I/O點控制；收卷跳舞輪位置控制由ACS600獨立完成；主機轉速由S7-200PLC通過RS485串行通訊口給定。
系統控制框圖如圖-2所示：
圖-2
具體替換辦法說明
控制線接線部分：
根據以上提供的接線圖紙，參照西門子MM440變頻器和丹佛斯VLT5000變頻器的說明書，格我們可以實現SIEMNES變頻器和DANFOSS變頻器之間外部端子接線的替換（以實現同樣的邏輯功能為目的）
原先使用的西門子變頻器端子接線如圖-3所示：
圖-3
替換的丹佛斯變頻器接線如圖-4所示：
圖-4
通訊程序修改部分：
由于西門子變頻器的USS通訊協議與丹佛斯變頻器的RS485通訊協議并不完全兼容，所以變頻器替換以后，還要對S7-200PLC的程序的通訊部分作恰當修改，才能保證系統的正常運行。
A、西門子 USS通訊協議簡要介紹
USS程序中可以調用4個子程序塊，它們分別是：初始化（USS-INIT）、控制字，頻率設定（USS-CTRL）、讀參數（USS-RPM）、寫參數（USS-WPM）。對使用者來說只要調用這四個子程序塊就可以完成讀寫參數、通訊控制和頻率給定等功能（這四個子程序塊具體使用方法可以在SIEMNESPLC S7-200中幫助選項中查尋）。
B、USS通訊程序中發送報文格式與DANFOSS變頻器所需報文格式的區別
USS通訊子程序中名為USS-CTRL、USS-RPM、USS-WPM(WORD)的三個子程序發送的報文格式如下：
STX | LGE | ADR | PKE | IND | PWE | PCD1 | PCD2 | BCC |
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USS通訊子程序中名為USS-WPM(DWORD)的子程序發送的報文格式如下：
STX | LGE | ADR | PKE | IND | PWE(HIGH) | PWE(LOW) | PCD1 | PCD2 | BCC |
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丹佛斯變頻器RS485通訊協議報文格式如下：
STX | LGE | ADR | PKE | IND | PWE(HIGH) | PWE(LOW) | PCD1 | PCD2 | BCC |
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由以上的表格可以知道丹佛斯變頻器RS485通訊協議的報文格式與USS-WPM(DWORD)子程序的報文格式是完全相同的；與USS-CTRL、USS-RPM、USS-WPM(WORD)三個子程序只在PWE的長度上有兩個字節的差異。據此，將原PLC通訊子程序中發送的PWE由兩個字節改為4個字節，就能與丹佛斯變頻器順利通訊了。
C、報文格式中的PCD1（控制字），西門子變頻器與丹佛斯變頻器是有區別的；但是因為這次的應用中沒有使用到控制字功能，所以在此不作詳細介紹。（詳細介紹請參考USSPROTOCOL和DANFOSS DESIGN GUIDE 說明書）。
D、兩種通訊協議的PCD2（總線給定）定義完全相同，都為16384（十進制）對應100%的總線給定，因此頻率給定部分不必作任何修改。
總結：
此次替換的切入點是西門子S7-200PLC和丹佛斯變頻器的通訊協議改造，對外圍設備的影響很小，用戶在操作中幾乎感覺不到變化，這樣的保證對于那些大規模制造業的用戶是非常關鍵的。此次成功經驗以后也可應用到其他類似的工程項目中。