高爐上料系統(tǒng)上位機(jī)與ABB變頻器通信的實現(xiàn)

程 志秦 偉

（1.武鋼股份煉鐵廠 武漢 2.武鋼股份設(shè)備維修總廠 武漢）

一、引言

武鋼煉鐵廠1套高爐上料系統(tǒng)原采用SIEMENS公司6SE71系列產(chǎn)品，2011年中修期間，電氣傳動系統(tǒng)采用ABB公司ACS800-17系列產(chǎn)品。改造后，上位機(jī)沒有實現(xiàn)對ACS800變頻器參數(shù)的監(jiān)控，給故障判斷帶來困難。

二、ABB變頻器ACS800-17概述

高爐上料系統(tǒng)現(xiàn)由2臺交流變頻電機(jī)驅(qū)動，1臺電機(jī)使用1套ABB的ACS800-17交流裝置控制，共采用3套交流裝置，3套裝置采用2用1備控制方案，3臺變頻器和2臺上料系統(tǒng)電機(jī)之間的連接可通過倒換開關(guān)切換。上料系統(tǒng)有2個直流抱閘并聯(lián)連接，由1臺直流裝置控制，共采用了2臺直流裝置，2套直流控制裝置1用1備控制方案。槽下PLC控制接受3套ABB變頻交流控制系統(tǒng)和2套抱閘直流裝置狀態(tài)信息，并發(fā)出控制指令，驅(qū)動上料系統(tǒng)運行。

三、通信實現(xiàn)

1.建立硬件連接

上料系統(tǒng)共有1#、2#、3#三套控制裝置，南臺和北臺2臺電機(jī)，每套控制裝置驅(qū)動1臺電機(jī)。3套控制裝置采用2用1備控制方案，工作的2臺裝置之間采用主從控制。它們共有以下幾種主從組合方式：1#主機(jī)/2#機(jī)方式；1#主機(jī)/3#從機(jī)方式；2#主機(jī)/1#從機(jī)方式；2#主機(jī)/3#從機(jī)方式。

3臺ABB變頻器之間通過光纖連接實現(xiàn)通信，并分別通過光纖連接到NDBU-95光纖分配器，定義為1#、2#、3#變頻器，對應(yīng)連接到NDBU-95光纖分配器的1、2、3通道，3臺變頻器間的光纖連接為星型連接，任何一臺變頻器通信故障不影響其它變頻器的正常運行。

NETA-01以太網(wǎng)適配器模塊是一個可選設(shè)備，它可以通過DDCS分支單元（NDBU-85/95）或使用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將多個變頻器（最多9個）連接到網(wǎng)絡(luò)，也可以通過支持相應(yīng)通信協(xié)議實現(xiàn)與其它硬件設(shè)備的通信。硬件連接結(jié)構(gòu)見圖1。

2.NETA-01光纖以太網(wǎng)通信模塊連接及IP配置

（1）以太網(wǎng)連接。網(wǎng)絡(luò)電纜連接到 NETA-01的 RJ45連接器。NETA-01模塊需要使用一個24 V直流電源。將電源線連接到模塊下部的連接器上。

圖1 變頻控制系統(tǒng)硬件連接結(jié)構(gòu)圖

（2）變頻器連接。NETA-01模塊通過一個光纖電纜回路連接到變頻器。可以通過NDBU-85/95 DDCS分支設(shè)備或者使用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接多個驅(qū)動器。然后可以通過模塊提供的相關(guān)網(wǎng)頁來設(shè)置變頻器。借助 ACS800 NETA模塊可以連接到通道 CH0。現(xiàn)場總線控制通道CH0用來控制和監(jiān)控變頻器。

（3）設(shè)置IP地址。NETA-01模塊首次安裝時的默認(rèn)IP地址為10.58.18.11。可以通過這個地址來訪問相關(guān)網(wǎng)頁進(jìn)一步進(jìn)行配置。通過瀏覽器來完成或更改網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。在瀏覽器的地址欄輸入前面定義的 IP地址，見圖2。通過IE瀏覽器直接輸入與槽下PLC同一網(wǎng)段的IP地址172.16.63.118實現(xiàn)對NETA-01模塊設(shè)置界面的訪問，來完成各種設(shè)置。

圖2 設(shè)置 IP地址終端截圖

圖3 Drives驅(qū)動標(biāo)簽截圖

圖4 Dataset數(shù)據(jù)集設(shè)置標(biāo)簽截圖

圖5 Scanning Parameters監(jiān)控參數(shù)標(biāo)簽截圖

（4）NETA-01光纖以太網(wǎng)通信模塊通信組態(tài)配置。為以太網(wǎng)配置了模塊之后，進(jìn)入NETA-01模塊的配置組態(tài)界面中配置模塊。依次配置前4個標(biāo)簽，見圖3～圖5。模塊可以從變頻器讀取或者向變頻器寫入 20個附加數(shù)據(jù)集。附加數(shù)據(jù)集可以分配給一個或多個變頻器。可以通過插件中的 Modbus TCP寄存器或通過“數(shù)據(jù)集插件”訪問數(shù)據(jù)集。該功能可以用來監(jiān)控變頻器的參數(shù)，最多可以監(jiān)控45個參數(shù)。可設(shè)置為對任意一變頻器狀態(tài)字進(jìn)行監(jiān)控。NETA-01模塊與高爐上料系統(tǒng)控制系統(tǒng)3臺變頻器故障字?jǐn)?shù)據(jù)通信通過監(jiān)控參數(shù)實現(xiàn)，將3臺變頻器需監(jiān)控的故障字參數(shù)組及參數(shù)號與相應(yīng)的Modbus TCP寄存器地址對應(yīng)起來，則上位機(jī)系統(tǒng)只需訪問相應(yīng)的Modbus TCP寄存器地址即可實現(xiàn)對3臺變頻器故障字監(jiān)控的數(shù)據(jù)通信。

3.NETA-01與上位機(jī)及PLC系統(tǒng)實現(xiàn)通信的參數(shù)設(shè)置

（1）高爐上料系統(tǒng)變頻器與上位機(jī)人機(jī)界面及PLC系統(tǒng)通信方式。高爐上料系統(tǒng)控制系統(tǒng)變頻器增加的NETA-01光纖以太網(wǎng)通信模塊支持Modbus TCP通信協(xié)議，通過瀏覽器IP地址訪問NETA-01模塊的組態(tài)界面即可完成相關(guān)通信設(shè)置。而槽下INTOUCH上位機(jī)軟件利用原通信軟件MBENET，通過以太網(wǎng)交換機(jī)可實現(xiàn)對NETA-01模塊的Modbus TCP通信。NETA-01模塊的組態(tài)界面中設(shè)置好上位機(jī)要訪問的變頻器參數(shù)對應(yīng)的Modbus存儲器地址，INTOUCH上位機(jī)軟件直接訪問相應(yīng)的Modbus存儲器地址，即完成對相關(guān)變頻器的數(shù)據(jù)記錄故障監(jiān)控等功能。

（2）設(shè)置參數(shù)對應(yīng)關(guān)系。NETA-01模塊與INTOUCH上位機(jī)軟件通過附加數(shù)據(jù)集功能實現(xiàn)對每臺變頻器訪問5個數(shù)據(jù)，分別是輸出電流（1.04），速度（1.02），輸入電壓（1.08），輸出電壓（1.09），直流側(cè)電壓（1.07）。首先，將 92.2～92.6更新為 104、102、108、109、107，這 5 個數(shù)據(jù)送至 92.2～92.6 索引內(nèi)，92.2～92.6 內(nèi)數(shù)據(jù)自動送至四個數(shù)據(jù)集中，使用"Dataset"數(shù)據(jù)集設(shè)置標(biāo)簽功能，為4個數(shù)據(jù)集賦予地址。通過監(jiān)控參數(shù)功能實現(xiàn)對每臺變頻器 5 個故障字監(jiān)控，分別對應(yīng)參數(shù) 3.05，3.06，3.08，3.15，3.17，使用“Scanning Parameters”監(jiān)控參數(shù)標(biāo)簽功能，將 3.05～3.17 5個故障字賦予地址。每臺變頻器訪問的數(shù)據(jù)參數(shù)及故障字與Modbus存儲器地址相對應(yīng)。

4.編制INTOUCH程序

（1）INTOUCH軟件概述。InTouch HMI軟件用于可視化和控制工業(yè)生產(chǎn)過程。它為工程師提供了一種易用的開發(fā)環(huán)境和廣泛的功能，使工程師能夠快速地建立、測試和部署強(qiáng)大的連接和傳遞實時信息的自動化應(yīng)用。InTouch軟件是一個開放的、可擴(kuò)展的人機(jī)界面，為定制應(yīng)用程序設(shè)計提供了靈活性，同時為工業(yè)中的各種自動化設(shè)備提供了連接能力。

圖6 變頻器曲線監(jiān)控界面

（2）編制INTOUCH變頻器故障報警及曲線監(jiān)控界面。目前武鋼所有高爐各區(qū)域使用的人機(jī)界面軟件都是INTOUCH軟件，此次改造最主要的是在槽下人機(jī)界面上增添上料系統(tǒng)變頻器報警界面及變頻器大部分?jǐn)?shù)據(jù)監(jiān)控界面。曲線監(jiān)控界面見圖6。

5.MBENET軟件設(shè)置

使用INTOUCH軟件自帶的通信工具，建立槽下人機(jī)界面與上料系統(tǒng)變頻器之間的數(shù)據(jù)通信。

四、結(jié)束語

武鋼煉鐵廠高爐上料系統(tǒng)采用通信監(jiān)控后，實現(xiàn)了變頻器內(nèi)部參數(shù)的監(jiān)控，給故障判斷提供了有力支撐，監(jiān)控效果良好。