基于abb硬件构架变频传动系统设计和实现

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1、基于ABB硬件构架变频传动系统设计和实现　　摘要：随着变频技术和矢量控制技术的发展，加之电力传动的功率范围比较大，容易实现自动控制和遥控，并能远距离激励和传递动力等因素，变频传动系统已被广泛使用。文章利用ABB的整套硬件，包括逻辑控制单元、触摸屏、变频器及变频电机等设备，一同组成了一套变频传动系统来实现对变频电机的控制。实际检验证明，该系统使用方便，可靠，能取得良好的控制效果。关键词：传动；变频；矢量控制；PLC中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：2095-1302（2013）06-0052-030引言随着传动技术的日益发展和实际使用需求的不断增加，变频[1]传

2、动系统已经得到了广泛的应用。ABB作为全球500强企业，其在电力和自动化技术领域处于领导地位，在控制系统、高压、中压及低压变频技术和传动技术方面都具有很强的实力。因此，本文主要依托ABB的控制、变频和传动技术，采用相关的硬件产品进行变频传动系统的设计与实现。7真正意义上设计并实现一套可以使用的变频传动系统，整个系统必须要具有完善的配备、便捷的操作性和广泛的需求兼容性，能够做到在不改变控制方法和操作的前提下，可根据实际控制需要，即结合不同性能的变频器和不同转速或扭矩的变频电机，来快速搭建并实现多种控制要求。1系统设计目的及组成本系统的设计目的是为通过本地及远程控制方式来实现

3、操控ABB变频器，完成4个独立通道的闭环速度控制，用于带动不同的被测试物体转动。整个控制系统由以下四个主要部件组成：远程控制计算机、面板式工控机（触摸屏）、PLC以及调速变频器。系统设计框图如图1所示。为保证电机速度控制的精度，增加编码器模块，由PLC通过ProfibusDP[2]协议可获取变频器中的旋转编码器反馈，速度控制通过变频器来进行内部PID[3]闭环控制。2系统的硬件实现2.1控制部分硬件控制部分硬件主要是指支持操作人员直接或间接使用设备，并完成设备功能的硬件总和。其主要硬件包括计算机控制终端、触摸屏控制终端、PLC控制单元、其他辅助电路及测控部件。2.2传动部

4、分硬件7传动部分硬件主要是指能够相对独立执行一个完整传动功能的设备总和。其主要硬件包括变频器、变频电机（根据需要配置旋转编码器）和其他辅助电路。其中，电机及变频器的选型应该依照先定电机，再选变频器的原则。具体如下：首先，根据被测试物体要完成旋转的切线速度，按照如下公式进行对电机转速的选择：其次，再根据电机其他几个重要的基本参数进行选择，例如系统硬度、转矩、重量等。本系统中采用的是ABB的变频电机。最后，根据电机功率选择适用的变频器。此外，还要考虑到被测试物体的实际情况，例如带转负载是否属于变频器重载使用情况等。3软件系统系统软件总计包括三大类，即计算机控制软件、触摸屏软件

5、和PLC软件。其中，PLC软件作为底层软件，对上负责与计算机控制软件和触摸屏软件的交互，对下负责与变频器的交互。因此，从整个软件系统的架构上，可以定义为上、下位机结构。3.1系统开发平台软件系统具有远程和本地两种控制方式，三大类软件的开发平台为Windows操作系统、LabVIEW[4]集成开发环境、CodesysV2.3、CP400。3.2系统软件架构7整个系统的软件分为三个，分别是远程控制软件、PLC控制软件和本地控制软件。其中，远程控制软件运行在Windows操作系统下在LabVIEW集成开发环境下开发；PLC控制软件在CodesysV2.3编程环境下开发；本地控制

6、软件运行在触摸屏计算机上，在CP400环境下开发。三个软件之间的关系如图2所示。3.3计算机控制软件的设计此类控制软件运行在计算机上，主要用于远程操作，具有参数设定、控制操作、数据采集与存储、状态检测与报警等多种功能，其界面如图3所示。图3所示的系统包含4个相互独立的控制通道，软件可根据参数信息对试验方案进行管理和配置。即：可以针对每一个试验方案，通过“配置”操作进行不同的试验方案配置，设定不同的试验参数，同时也可以进行新建方案、保存并修改方案、打开已有方案以及删除方案的操作。软件同时设置了快捷操作，可以根据通道的配置情况快捷启动、停止工作，并能够实时检测各通道的工作状态

7、。3.4触摸屏软件的设计触摸屏软件主要用于本地控制，运行在触摸屏控制器中，在计算机控制软件具有类似功能的同时，还具有本地控制优先或远程控制优先的设定功能，默认为远程控制优先。其登入界面及试验操作界面分别如图4和图5所示。73.5PLC软件的设计PLC作为本控制系统的核心，主要负责以下几个方面的工作：（1）负责向变频器发送相应控制参数及指令，同时通过ProfibusDP总线协议，获取传动系统状态。（2）通过串行通信方式与触摸屏进行通信，响应本地控制指令，并反馈系统状态给触摸屏，作为本地控制的下位机。触摸屏与PLC之间的编程，通过