臺達機電在高壓變頻器上的應用

1．概述

　　高壓變頻器主要由控制柜、功率單元柜、變壓器柜和旁路柜4部分組成。控制柜作為整個高壓變頻器的核心部分，對整個系統進行操作及控制。包括對功率單元PWM調制，控制 IGBT通斷來輸出單相脈沖調制波形、通過主站發出的命令來對整個系統進行操作、故障時候的對整個系統的重要保護以及相關數據信息的顯示。鑒于高壓變頻器對系統可靠性高，抗干擾性強及擴展性豐富等特點，本主控系統采用臺達生產的DVP系列PLC和DOP-B系列觸摸屏來參與控制。

　　DVP系列可編程邏輯控制器以高速、穩健、高可靠度應用于許多工業自動化機械上；除了具有快速執行邏輯運算、豐富的指令集、多元擴充功能卡及高性價比等特色外，并且支持多種通訊規范。 DVP系列PLC一般具有兩個通訊口（ES2除外），COM1是RS232,COM2是RS485，支持ModBus ASCII/RTU通訊格式，通訊速率最高可達115200bps，兩通訊口可以同時使用。其提供了針對ModBus ASCII/RTU模式的專用通訊指令，這樣在編寫通訊程序時就可以大大簡化，無需像用串行數據傳送指令RS那樣要進行復雜的校驗碼計算和遵循復雜的指令格式。

　　DOP人機界面提供多樣化尺寸與色彩的觸摸屏幕，并為工業自動化機械提供快速便利的控制功能。此外，全系列產品皆搭配Windows-base人性化編輯軟件，使用者可快速編輯圖表界面，并可自由設定適合的通訊規范。

2．系統方案

　　整個主控系統主要由DVP32EH2-L、DVP06XA模擬量擴展模塊、DVP-F485S通訊卡、DVP16HM11N數字量擴展、DOP-B10系列人機界面以及主控箱一套組成。

　　PLC的COM2作為主站，主要用于系統的邏輯判斷、故障保護、DSP從站讀寫操作等。PLC的COM1為從站來和HMI通訊，及時準確的將系統中的信息顯示在HMI上。在操作模式為本地控制時，由HMI來對整個系統進行操作。模擬量模塊用來采集變壓器柜中的溫度信號，將溫度控制器傳送來的4~20mA換算成對應的溫度值來進行顯示，根據溫控器保護信號來對系統過溫信號和超高溫信號進行保護。利用EH2-L系列PLC的高擴展性功能，選擇性的擴展 PFORIFUS通訊模塊、以太網通訊模塊來滿足不同客戶的需求。通過臺達PLC支持的標準Modbus通信協議，用戶可以通過該端口來對系統進行遠程訪問。

2.1主控框圖如下

2.2系統I/O點配置

2.3臺達PLC在系統中的功能簡述

　　根據系統要求，對程序進行編制來完成相關功能的實現，具體功能如下：

　　系統邏輯判斷：系統透過PLC的邏輯判斷來給出系統相關狀態的標志位，如系統就緒，高壓合閘允許、高壓已合、請求運行以及系統運行中等等。

　　故障保護：通過讀取主控DSP中的故障信息來將系統中的信息在HMI上作出顯示，遇到重故障信息迅速斷開高壓變頻器前端斷路器來切斷設備電源，對系統進行保護。

　　系統數據讀取：利用PLC上的RS485通訊來和DSP進行通訊，通過查詢的方式來讀取系統運行時候的電流、電壓、頻率等數值以及對整個系統進行參數設定。

　　其他功能：該功能中包括事件記錄顯示、PID功能調節、系統溫度顯示等。客戶也可以通過系統中添加的DVP-F485S通訊擴展卡來遠程讀取PLC中開關量狀態及寄存器中的值。

　　本系統采用了臺達EH2-L系列PLC，具有以下幾大優點：

　　?優異的運算功能

　　?可左側擴充高速模組。

　　?可搭配多樣化的特殊擴充模塊與功能卡。

　　?支持2軸直線/圓弧運動控制

　　?龐大的程序存儲空間

2.4臺達HMI系統中功能簡述

　　通過畫面組態，我們可以由系統主界面對整個高壓變頻器進行啟動、自由停機等操作。實時的將系統運行中的輸入、輸出電流、運轉頻率實時的顯示在HMI上。在進入功能設定界面來修改系統的操作模式、修改系統密碼。參數設定界面能夠很方便的對系統進行參數設定。故障界面則及時的顯示系統運行中的故障信息。同時 HMI能將系統中的事件記錄無遺漏的進行儲存，讓用戶和售后人員了解產品歷史故障信息！

系統運行中HMI顯示畫面如下 ：

　　本系統采用了臺達B系列觸摸屏方案。具有以下幾大優點：

　　?精細高畫面的顯示

　　?完善的故障檢測功能，保證設備運行可靠。

　　?人性化的編程軟件，給客戶編程工作帶來了極大的方便。

　　?能更好的根據工藝的要求進行修改設計，進一步提高了客戶在行業中的競爭力。

　　?高容量記憶區

3.小結

　　將臺達機電產品應用在臺達高壓變頻器上，是對臺達機電產品的又一檢驗。經過高壓變頻器在多方場合的運行，臺達PLC和HMI交了份滿意的答卷，其可靠性、穩定性得到客戶的肯定。

【參考文獻】

（1）臺達DVP-PLC應用技術手冊 臺達內部資料 2007

（2）臺達DOP-B系列人機界面使用手冊 臺達內部資料 2007

（3）《通信原理》，第3版，北京郵電大學出版社2008，周炯盤等編