一．引言
現(xiàn)場(chǎng)概況：
承鋼提釩工程煉鋼區(qū)域電氣成套項(xiàng)目：1-4號(hào)氧槍高壓供
水泵采用艾黙生EV3500-4T4000P
變頻器4臺(tái)，為煉鋼供水屬于重要設(shè)備。現(xiàn)場(chǎng)操作控制方式為SM-Profibus-DP總線方式。在以前氧槍高壓供水都采用高壓電機(jī)來實(shí)現(xiàn)，故本次設(shè)計(jì)采用艾黙生EV3500變頻器與低壓變頻電機(jī)配套使用。
目的：
1. 用EV3500變頻器與變頻電機(jī)配套使用替代高壓電機(jī)(因?yàn)楦邏弘姍C(jī)驅(qū)動(dòng)氧槍高壓供水泵控制水壓和揚(yáng)程準(zhǔn)確度不高)。
2. 提高工作效率，節(jié)能，實(shí)現(xiàn)無(wú)人看守，上位機(jī)操作控制。
3. 日常操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。
現(xiàn)場(chǎng)配置要求：
變頻器： EV3500-4T4000P 4臺(tái)
變頻電機(jī)：355KW 4臺(tái) 絕緣等級(jí)：B級(jí)
輔助傳動(dòng)是由一臺(tái)s7-400PLC并配置1臺(tái)ET200遠(yuǎn)程I/O子站實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)配置為3用1備，采用SM-PROFIBUS-DP總線方式控制，無(wú)論機(jī)旁還是自動(dòng)都經(jīng)過上位機(jī)進(jìn)行控制，操作方便簡(jiǎn)單。
二．總體方案確定：
EV3500變頻器在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)泵類負(fù)荷的控制方式有很多種，并且都能滿足工藝的要求。
1. 開關(guān)量控制。
2. 模擬量控制。
3. 總線通訊控制等其它控制方式。
開關(guān)量控制容易導(dǎo)致誤操作并且增加操作工的工作強(qiáng)度。
考慮到主控室與變頻器
機(jī)柜距離遠(yuǎn)，模擬量控制會(huì)受距離限制和強(qiáng)電干擾而會(huì)產(chǎn)生衰減，增加設(shè)備之間的故障接點(diǎn)，不便于設(shè)備維護(hù)。
采用SM-PROFIBUS-DP通訊控制可以彌補(bǔ)以上2種控制方式的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人看守操作，控制線路維護(hù)簡(jiǎn)單方便，僅采用1根2芯的DP電纜就滿足對(duì)EV3500變頻器的起停控制，變頻器運(yùn)行狀態(tài)的反饋，遠(yuǎn)程故障復(fù)位等其它要求，并且充分利用EV3500通訊上的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。
上位機(jī)與變頻器SM-PROFIBUS-DP模塊通訊單線圖
三．電氣應(yīng)用方案：
針對(duì)控制方式的要求，對(duì)變頻器柜進(jìn)行如下設(shè)計(jì)
每臺(tái)EV3500-4T4000P變頻器由3個(gè)SPMA1402 110/132KW 并機(jī)組成。選配1個(gè)PROFIBUS總線接口模塊。
本系統(tǒng)采用的是Siemens公司的S7系列PLC與艾默生EV3500變頻器通訊，我們提供相應(yīng)的CTSP0672.GSD文件配置在上位機(jī)的應(yīng)用程序中和sm_profibus_dp_user_guide.pdf文件做為指令解析的對(duì)照表，與PROFIBUS總線接口模塊之間進(jìn)行通訊連接，通過上位機(jī)“控制字”的發(fā)送和對(duì)變頻器“狀態(tài)字”的讀取來進(jìn)行控制。
電氣原理圖（一）
四．EV3500調(diào)試過程：
第一步對(duì)電機(jī)銘牌參數(shù)進(jìn)行正確設(shè)置及電機(jī)自整定
Pr0.42= 4
Pr0.44= 380V
Pr0.45= 1450r/min
Pr0.46= 621A
Pr0.47= 50HZ
對(duì)電機(jī)進(jìn)行自整定，有2種整定方式，靜止與旋轉(zhuǎn)自整定。在有條件的情況下進(jìn)線旋轉(zhuǎn)參數(shù)整定，這樣可以測(cè)量出電機(jī)的功率因數(shù)。
如果電機(jī)帶載且無(wú)法卸除電機(jī)軸上的負(fù)載時(shí)，可執(zhí)行靜態(tài)參數(shù)辨識(shí)。靜止參數(shù)辨識(shí)測(cè)量定子電阻（Pr5.17）及電壓偏執(zhí)（Pr5.23），設(shè)置Pr0.40=1，并給變頻器提供使能信號(hào)（端子31）和運(yùn)行信號(hào)（端子26或端子27）。
電機(jī)空載可以執(zhí)行旋轉(zhuǎn)參數(shù)識(shí)別。由于煉鋼系統(tǒng)新建設(shè)備，所以具備電機(jī)空載試車的條件。驅(qū)動(dòng)電機(jī)以2/3基數(shù)正轉(zhuǎn)數(shù)秒之前（不考慮速度給定值及所選方向），旋轉(zhuǎn)參數(shù)首先執(zhí)行靜止參數(shù)辨識(shí)，除測(cè)量定子電阻（Pr5.17）及電壓偏執(zhí)（Pr5.23）外，旋轉(zhuǎn)參數(shù)辨識(shí)還測(cè)量電機(jī)功率因數(shù)并Pr0.43為正確數(shù)值。設(shè)置Pr0.40=2，并給變頻器提供使能信號(hào)（端子31）和運(yùn)行信號(hào)（端子26或端子27）。
參數(shù)辨識(shí)測(cè)試完畢后，在變頻器將進(jìn)入“Inh”狀態(tài)。在變頻器設(shè)定給定值運(yùn)轉(zhuǎn)前，變頻器必須處于“Inh”狀態(tài)。
第二步DP網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)
變頻器的起停，運(yùn)行頻率是通過上位機(jī)來控制的。連接上位機(jī)與PROFIBUS總線接口模塊的DP電纜的好壞尤為重要。啟用上位機(jī)CPU的連接器的終端電阻,我們變頻器做為DP網(wǎng)絡(luò)的末端設(shè)備同樣在最末端PROFIBUS總線接口模塊的DP電纜的連接器啟用終端電阻，用
萬(wàn)用表測(cè)量最末端連接器進(jìn)線端A1,B1之間的電阻，電阻值應(yīng)為142Ω(包含線徑的電阻值)，在把最末端連接器的終端電阻關(guān)掉，測(cè)量終端電阻的電阻值應(yīng)為262Ω，表明變頻器與上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接完好。可以正常通訊和對(duì)變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。
若電阻值大于262Ω時(shí)，DP網(wǎng)絡(luò)連接存在問題，檢查DP電纜連接器接線是否有松動(dòng)，進(jìn)線電纜與出線電纜的位置是否正確，電纜的紅色線與A1、A2綠色線與B1、B2是否對(duì)應(yīng),網(wǎng)線是否有中間斷線的地方。
確認(rèn)DP電纜正確后，設(shè)置Pr15.03=10 通訊地址與上位機(jī)地址相同
查看Pr15.06= -1， 若 Pr15.06= -3 與上位機(jī)通訊中斷
在上位機(jī)的程序畫面查看能否讀到變頻器，一切正確進(jìn)行變頻器與上位機(jī)的通訊進(jìn)行設(shè)置。
第三步設(shè)置EV3500變頻器相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，初步帶載試運(yùn)行。
1. Pr5.14= Fd
2. Pr5.27= OFF 滑差補(bǔ)償關(guān)閉
3. Pr6.01=COAST (自由停車) rP 減速停車
4. Pr6.42=128 停車命令（上位機(jī)發(fā)出）
5. Pr6.43=ON 控制字連接狀態(tài)
6. Pr7.15=VOLT (trip TH熱敏電阻故障)
7. Pr7.22=401
8. Pr7.23=1.400
9. Pr7.24=2 輸出4-20mA
10. Pr8.17=取反 故障輸出（控制端子41#，42#為故障輸出）
11. Pr15.01=403
12. Pr15.02=3.01
13. Pr15.03=10 通訊地址與上位機(jī)地址相同
14. Pr15.04= -1 (所有參數(shù)保存后，通訊正常參數(shù)值變?yōu)?)
15. Pr15.05= 0
16. Pr15.06= -1 （等待PLC通訊，波特率為9600=1，波特率為1920=70）
17. Pr15.07= 3000 （上位機(jī)斷電3S后變頻器故障自動(dòng)停車）
18. Pr15.08= OFF
19. Pr15.09= OFF
20. Pr15.10= -1
21. Pr15.11= -1
22. Pr15.12= 401
23. Pr15.13= 1001
24. Pr15.14= 1002
25. Pr15.15= 0
26. Pr15.16= 0
27. Pr15.17= 0
28. Pr15.18= 0
29. Pr15.19= 0
30. Pr15.20= -1
31. Pr15.21= -1
32. Pr15.22= 0
33. Pr15.23= 0
34. Pr15.24= 0
35. Pr15.25= 0
36. Pr15.26= 0
37. Pr15.27= 0
38. Pr15.28= 0
39. Pr15.29= 0
40. Pr15.30= OFF
41. Pr15.31= OFF
42. Pr15.32= OFF （參數(shù)優(yōu)化，瞬間閃爍看不到ON狀態(tài)）
43. Pr15.33= OFF
44. Pr15.34= ON
45. Pr15.35= 本機(jī)序列號(hào)代碼
46. Pr15.38= 4
47. Pr15.39= 4 (所有參數(shù)保存后，通訊正常，斷電重啟參數(shù)值變?yōu)?)
48. Pr15.40= 4 (所有參數(shù)保存后，通訊正常，斷電重啟參數(shù)值變?yōu)?)
49. Pr15.41= 0
50. Pr15.49= 0 （當(dāng)15.06= -3時(shí)，15.49=113或111變頻器起不了車。通訊故障）
51. Pr15.50= 0
52. Pr15.50= 1
設(shè)置參數(shù)注意事項(xiàng)：
所有參數(shù)設(shè)置并保存以后，變頻器斷電在重新上電查看參數(shù)Pr15.06與Pr15.49的顯示狀態(tài)，當(dāng)Pr15.06= -3，Pr15.49=111或113。這表明變頻器通訊有故障，檢查DP網(wǎng)線。
當(dāng)Pr15.06= -1，Pr15.49=0，變頻器等待與上位機(jī)通訊。
當(dāng)Pr15.06= 1，Pr15.49=0，通訊正常，波特率為9600bps。
當(dāng)Pr15.06= 70，Pr15.49=0，通訊正常，波特率為19200bps。在通訊正常的情況下，變頻器自動(dòng)檢測(cè)上位機(jī)的波特率。
參數(shù)Pr15.06顯示數(shù)值頻繁閃爍時(shí)，表明與上位機(jī)通訊查詢波特率，把Pr15.32=on進(jìn)行重心初始化就可以。
參數(shù)Pr15.10- Pr15.19為上位機(jī)提供變頻器的“狀態(tài)字”，上位機(jī)通過對(duì)Pr15.10- Pr15.19的讀取把變頻器運(yùn)行頻率，電流和工作狀態(tài)顯示到畫面上，從15.12-15.19設(shè)置必需連續(xù)而且為Pr0.00-Pr21.51中的RO參數(shù)。設(shè)置其它參數(shù)或RW參數(shù)上位機(jī)識(shí)別不到。
五．調(diào)試中出現(xiàn)的問題
1：初次設(shè)置， Pr15.12=505，Pr15.13=506，Pr15.14=507
變頻器運(yùn)行以后在上位機(jī)只能看到變頻器直流母線電壓的值，電機(jī)的頻率和額定電流都看不到。經(jīng)過數(shù)次設(shè)置和調(diào)試發(fā)現(xiàn)Pr15.12- Pr15.19設(shè)置的參數(shù)，只對(duì)Pr0.00-Pr21.51中的RO參數(shù)進(jìn)線讀取，對(duì)RW參數(shù)讀取不到。有不用的“狀態(tài)字”用“0”占位。通過與現(xiàn)場(chǎng)工藝溝通最后把參數(shù)Pr15.12= 401，Pr15.13= 1001，Pr15.13= 1002。
2：試車運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的電機(jī)問題：
在試車過程中，發(fā)現(xiàn)2號(hào)氧槍高壓供水泵在空載狀態(tài)，頻率=40Hz時(shí)運(yùn)行電流為140A，轉(zhuǎn)速=1140r/min屬于正常。當(dāng)帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，頻率=40Hz時(shí)運(yùn)行電流是145A，變頻器的控制器顯示轉(zhuǎn)速=1150r/min，現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速很低，經(jīng)過幾次試轉(zhuǎn)仍然是這種狀態(tài)。確定變頻器或電機(jī)其中一個(gè)必然有問題，考慮到電機(jī)絕緣等級(jí)為B級(jí)，懷疑是否因?yàn)榻^緣程度不好的原因，或者電纜絕緣不好等因素。摘下變頻器U、V、W三相的電纜，用500MΩ揺表測(cè)量電纜與電機(jī)外殼的絕緣，沒問題。通過導(dǎo)電纜發(fā)現(xiàn)2#變頻器驅(qū)動(dòng)另外一臺(tái)電機(jī)一切正常，最后電機(jī)廠家來到現(xiàn)場(chǎng)開蓋檢測(cè)電機(jī)發(fā)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子在工藝上處理的不好，有一小的鐵塊沒有處理掉導(dǎo)至電機(jī)運(yùn)行時(shí)嚴(yán)重漏磁通。
注意事項(xiàng)：
在通訊狀態(tài)下，EV3500變頻器出現(xiàn)故障，如果上位機(jī)不能復(fù)位或不存在復(fù)位功能，在變頻器操作面板進(jìn)行復(fù)位之后，變頻器必須斷電重啟后才能使故障復(fù)位掉，變頻器才可重新驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行工作。
以上為EV3500-4T4000P在SM-PROFIBUS-DP總線接口模塊與S7-400相通訊控制下驅(qū)動(dòng)氧槍高壓供水泵調(diào)試過程，在運(yùn)行過程中對(duì)水壓和揚(yáng)程控制的都非常好，給煉鋼用水穩(wěn)定運(yùn)行起了很大的保障。客戶非常滿意，
六．結(jié)論：
現(xiàn)代的變頻器已經(jīng)不在是僅限于低壓工藝的要求，而是擴(kuò)展到變頻器與變頻電機(jī)配合替代高壓電機(jī)來驅(qū)動(dòng)煉鋼系統(tǒng)重要的泵類，風(fēng)機(jī)類的負(fù)載，增加運(yùn)行的穩(wěn)定性。也是SM-PROFIBUS-DP通訊控制在EV3500成功的應(yīng)用，同時(shí)為SM-PROFIBUS-DP通訊控制在以后的生產(chǎn)領(lǐng)域提供更廣泛的應(yīng)用空間，與不同的PLC系列相通訊提供鮮明的案例。滿足客戶的使用要求。并給與較高的評(píng)價(jià)。
作者簡(jiǎn)介：鞍山新和電氣有限公司技術(shù)部，王俊芳，男，工程師。在公司從事變頻器及低壓電氣設(shè)計(jì)，調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)。畢業(yè)與遼寧廣播電視大學(xué)，工業(yè)電氣自動(dòng)化系。
