丹佛斯变频器替代水箱式拉丝机主机西门子变频器
上海津信电气有限公司
应用客户：嘉兴东方钢帘线有限公司
应用设备：水箱式拉丝机
项目简介：嘉兴东方钢帘线有限公司是国内汽车钢帘线行业的骨干企业之一，水箱式拉丝机是钢帘线制造的关键设备。嘉兴东方钢帘线有限公司原有一台水箱式拉丝机，使用了一台西门子变频器和一台ABB变频器。其中西门子变频器发生故障后，我们公司对原设备进行仔细研究后成功地用丹佛斯VLT5000变频器进行替换，由于丹佛斯变频器的全面功能和高可靠性，设备工作良好，用户对此非常满意。
水箱式拉丝机工艺说明
水箱式拉丝机的传动主要由以下三部分组成（如图-1所示）：
1，放线：采用被动放卷，制动器控制放卷张力；
2，拉丝，即主机：使用变频器作开环速度控制；
3，收卷：线速度同步+恒张力控制，有跳舞轮位置反馈，变频器作闭环工艺控制，控制跳舞轮的位置。
图-1
原设备电气控制系统说明
人机界面：西门子OP270
主控PLC：西门子S7-226
主机变频器：西门子MM440-22kW变频器
收卷变频器：ABB ACS600变频器
两台变频器的起动/停止，故障报警全部通过数字I/O点控制；收卷跳舞轮位置控制由ACS600独立完成；主机转速由S7-200 PLC通过RS485串行通讯口给定。
系统控制框图如图-2所示：
图-2
具体替换办法说明
控制线接线部分：
根据以上提供的接线图纸，参照西门子MM440变频器和丹佛斯VLT5000变频器的说明书，格我们可以实现SIEMNES变频器和DANFOSS变频器之间外部端子接线的替换（以实现同样的逻辑功能为目的）
原先使用的西门子变频器端子接线如图-3所示：
图-3
替换的丹佛斯变频器接线如图-4所示：
图-4
通讯程序修改部分：
由于西门子变频器的USS通讯协议与丹佛斯变频器的RS485通讯协议并不完全兼容，所以变频器替换以后，还要对S7-200 PLC的程序的通讯部分作恰当修改，才能保证系统的正常运行。
A、西门子 USS通讯协议简要介绍
USS程序中可以调用4个子程序块，它们分别是：初始化（USS-INIT）、控制字，频率设定（USS-CTRL）、读参数（USS-RPM）、写参数（USS-WPM）。对使用者来说只要调用这四个子程序块就可以完成读写参数、通讯控制和频率给定等功能（这四个子程序块具体使用方法可以在SIEMNES PLC S7-200中帮助选项中查寻）。
B、USS通讯程序中发送报文格式与DANFOSS变频器所需报文格式的区别
USS通讯子程序中名为USS-CTRL、USS-RPM、USS-WPM(WORD)的三个子程序发送的报文格式如下：
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STX |
LGE |
ADR |
PKE |
IND |
PWE |
PCD1 |
PCD2 |
BCC |
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USS通讯子程序中名为USS-WPM(DWORD)的子程序发送的报文格式如下：
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STX |
LGE |
ADR |
PKE |
IND |
PWE(HIGH) |
PWE(LOW) |
PCD1 |
PCD2 |
BCC |
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丹佛斯变频器RS485通讯协议报文格式如下：
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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变频器RS485通讯协议的报文格式与USS-WPM(DWORD)子程序的报文格式是完全相同的；与USS-CTRL、USS-RPM、USS-WPM(WORD)三个子程序只在PWE的长度上有两个字节的差异。据此，将原PLC通讯子程序中发送的PWE由两个字节改为4个字节，就能与丹佛斯变频器顺利通讯了。
C、报文格式中的PCD1（控制字），西门子变频器与丹佛斯变频器是有区别的；但是因为这次的应用中没有使用到控制字功能，所以在此不作详细介绍。（详细介绍请参考USS PROTOCOL和DANFOSS DESIGN GUIDE 说明书）。
D、两种通讯协议的PCD2（总线给定）定义完全相同，都为16384（十进制）对应100%的总线给定，因此频率给定部分不必作任何修改。
总结：
此次替换的切入点是西门子S7-200 PLC和丹佛斯变频器的通讯协议改造，对外围设备的影响很小，用户在操作中几乎感觉不到变化，这样的保证对于那些大规模制造业的用户是非常关键的。此次成功经验以后也可应用到其他类似的工程项目中。
