湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司的研究人員鄭國軍、金儒衡，在2016年第8期《電氣技術》雜志上撰文，介紹了在原有軟啟動器啟動助燃風機的基礎上進行自動化改造，在原基礎上新增ABB變頻器，其通過端子及DP網絡通訊兩種方式進行控制。

    WINCC監控畫面通過以太網與PLC通訊，PLC通過PROFIBUS-DP總線控制ABB變頻器啟停及調速，本地通過端子控制變頻器啟停及升降速，保留原風機房操作箱使用軟啟動器啟動風機功能。

    該改造方法成功應用于湘潭鋼鐵公司大盤卷生產線助燃風機控制系統中，運行效果良好。

    湘潭鋼鐵集團有限公司大盤卷生產線步進梁式加熱爐于2007年安裝調試完成，其助燃風機采用用的是軟啟動器的啟動方式，運行使用穩定，通過調節風門的開口度大小來調節風壓的大小，以適應加熱爐內溫度控制需要的空燃比。

    為了節約電耗，2015年10月，通過改造原有控制系統，采用變頻調速的方式來調節風量的大小以適應溫控的要求。

    本控制系統保留原軟啟動器功能，改造后增加變頻控制系統，遠程通過WINCC監控畫面與PLC以太網通訊，PLC與ABB變頻器通過PROFIBUS-DP總線通訊控制，本地則通過端子控制ABB變頻器的運行。

1、系統配置

    上位機畫面使用WINCC操作，與PLC使用以太網通訊。加熱爐儀表PLC為西門子S7-400。ABB變頻器為ACS800-04P-0400-3+P901,其控制單元RDCU-12C帶RPBA-01 PROFIBUS通訊適配器。軟啟動器為施耐德ATS48C59Q。

2、工作方式及通訊設置

    通過控制柜上的操作旋鈕選擇本地/遠程、1#工頻/變頻、2#工頻/變頻工作模式，使得工作狀態分別為1#工頻2#變頻、1#變頻2#工頻、1#工頻2#工頻三種工作狀態。

    變頻器本地為端子控制，遠程為DP網絡控制。工頻由風機房的操作箱選擇啟動1#或2#助燃風機軟啟動器，運行及故障兩個開關量信號反饋給PLC。

    S7-400PLC與ACS800變頻器設置：

    圖3 硬件組態

    2.1 S7-400PLC的設置

1) 在S7-400硬件組態中安裝ABB_0812.GSD文件(在STEP7硬件組態界面，options-intall GSD file將ABB的GSD文件導入STEP7中)

2) 硬件組態：DP主站中插入從站ABB Drives RPBA-01,分配從站地址(如上圖地址為4)（profibu-dp-->additional fielddevice-->drvies-->ABB Drives RPBA-01-->PPO Type 4即輸入輸出各6個字），從站的參數設置中將operation mode修改為vendor specific。其它默認配置，保存編譯。（如上圖）

3) 新建DB塊（用來保存ABB變頻器通訊數據）、FC塊，并在FC塊中調用系統功能塊SFC14、SFC15讀寫DP從站ABB變頻器數據，通過控制字及速度給定來控制ABB變頻器。

4) 其它默認配置，將配置下載到PLC中。
主站PLC給DP從站ABB變頻器的OUTPUT數據結構為：第一個字通訊控制字CW；第二個字變頻器給定值REF1;第三個字變頻器給定值REF2;第四個字變頻器給定值REF3(由ACS800變頻器參數90.01決定)；第五個字變頻器給定值REF4(由ABB變頻器參數90.02決定);第六個字變頻器給定值REF5（由ABB變頻器參數90.03決定）;
DP從站ABB變頻器給主站PLC的INPUT數據結構為：第一個字對應為變頻器狀態字SW；第二個字為變頻器實際值ACT1（由ACS800參數92.02決定）；第三個字為變頻器的實際值ACT2（由ACS800參數92.03決定）；第四個字為變頻器的實際值ACT3(由ACS800參數92.04決定);第五個字為變頻器的實際值ACT4(由ACS800參數92.05決定);第六個字為變頻器的實際值ACT5(由ACS800參數92.06決定);

2.2 ACS800變頻器參數設置

    在ABB變頻器的DP通訊適配器RPBA-01上設置站點撥碼地址，地址與PLC組態時設置相同（如撥碼地址設為0,則從站地址由變頻器參數設置），DP連接頭的終端電阻撥為on,則RPBA-01通訊卡上不需要接入終端電阻。

    在CDP312R操作盤LOC模式下進入PAR參數設置，99組設置電機參數，并做IDRUN電機識別。DP通訊控制、端子控制與DP控制的選擇參數設置如下：

    1) 參數98.02改為Fieldbus，表示RPBA-01通訊板被激活；

    2) 參數98.07改為ABB DRIVE,表示選擇的是ABB傳動單元通訊協議（該參數98.02激活后可見）

    3) 參數51組在98.02激活后可見：51.01=PROFIBUS DP;51.02=4(與PLC組態設置從站地址一到致)；51.03=1500（表示波特率1.5Mbps）;51.04=4(表示報文協議PPO4，與PLC硬件配置一樣)；51組的PZD保持默認；51.27刷新參數修改。

    4) 將端子控制作為外部給定REF1;DP網絡控制作為REF2；RDCU控制板上的DI1、DI2、DI3分別作為端子起停控制、信號源選擇、變頻器使能。

“(1) 參數10.01=DI1(表示外部EXT1起動、停止由DI1給定，在本例中為操作柜上本地啟動按鈕);10.02=COMM.MODULE（表示外部EXT2起動、停止由DP通訊給定）

(2) 參數11.01=REF1（表示操作盤給定值的類型）；11.02=DI2（表示由DI2來選擇EXT1或EXT2讀取信號，0=EXT1,1=EXT2，在本例中為操作柜上本地/遠程轉換開關）；11.03=KEYPAD（選擇外部給定REF1的信號源）11.06=COMM.MODULE（外部給定REF2的信號源）

(3) 參數16.01=DI3(即DI3=1時允許運行，在本例中為變頻主回路中KM1或KM3吸合常開輔助點接通)

    調試中注意事項：比如EXT1用作端子控制，EXT2用作DP網絡控制，則通過主站過來的速度給定應該在第三個字，而非第二個字。其次51組中的PZD OUT對應主站給從站，PZD IN對應從站傳給主站，對應傳動數據集90組、92組。

圖4 數據集字地址分配

3、程序設計

    圖5

    利用系統功能塊SFC14、SFC15讀寫變頻器數據，數據存于DB塊中，讀寫數據字的長度取決于PPO報文協議的類型，這里我們用的是PPO4，即對應6個輸入輸出過程數據。

    圖6

    圖6中M224.0對應于WINCC畫面啟動按鈕，M224.0置1即向ABB傳動通訊協議的控制字寫入W#16#476進行初始化，延時100ms啟動電機（控制字47F），停止控制字477，速度給定為第三個字，而非第二個字，因第二個字被EXT1的速度給定占用了。

    以上程序基本實現了ABB變頻器的控制，其次可以與原PLC系統進行PID調節，以及運行參數的讀取和顯示，值得注意的是頻率和速度給定時其0-最大值對應0-20000的程序給定；轉矩和PID的0-最大值對應0-10000的程序給定。

4、結論

在軟啟動控制系統中，經過改造增加ABB變頻器，通過DP網絡實現西門子PLC控制ABB變頻器調速，大幅降低安裝、運行、維護成本，提高了系統的抗干擾能力，即保留了原工頻軟啟動的功能又可以根據工藝的需要靈活地進行程序修改控制，為今后類似節能降耗設備改造項目提供了一個成功典范。