531X302DCIAWG1 Horner Electric

Design and implementation of variable frequency transmission system based on ABB hardware architecture
introduction

With the increasing development of transmission technology and the increasing demand for actual use, variable frequency transmission systems have been widely used.

As a Fortune 500 company in the world, ABB is a leader in the fields of power and automation technology and has strong capabilities in control
systems, high-voltage, medium-voltage and low-voltage frequency conversion technology and transmission technology. Therefore, this article mainly
relies on ABB”s control, frequency conversion and transmission technology, and uses related hardware products to design and implement the frequency conversion transmission system.

To truly design and implement a usable variable frequency drive system, the entire system must be fully equipped, conveniently operable and
compatible with a wide range of needs, so that it can be used without changing the control method and operation. According to the actual control needs,
that is, combining frequency converters with different performances and variable frequency motors with different speeds or torques to quickly build and realize a variety of control requirements.

1 System design purpose and composition

The design purpose of this system is to control ABB inverters through local and remote control methods and complete 4 independent channels
of closed-loop speed control to drive different test objects to rotate.

The entire control system consists of the following four main components: remote control computer, panel industrial computer (touch screen),
PLC and speed-regulating frequency converter. The system design block diagram is shown in Figure 1.

In order to ensure the accuracy of motor speed control, an encoder module is added. The PLC can obtain the feedback of the rotary encoder in the
frequency converter through the ProfibusDP protocol. The speed control is performed through the frequency converter for internal PID closed-loop control.

2 System hardware implementation

2.1 Control some hardware

The control part of the hardware mainly refers to the sum of hardware that supports operators to use the equipment directly or indirectly and complete
the functions of the equipment. Its main hardware includes computer control terminal, touch screen control terminal, PLC control unit, other auxiliary
circuits and measurement and control components.

2.2 Transmission hardware

The transmission hardware mainly refers to the total number of equipment that can relatively independently perform a complete transmission function.
Its main hardware includes frequency converters, variable frequency motors (configured with rotary encoders as needed) and other auxiliary circuits.
Among them, the selection of motors and frequency converters should be based on the principle of selecting the motor first and then selecting the
frequency converter. details as follows:

First, according to the tangential speed at which the object under test is to complete rotation, select the motor speed according to the following formula:
Secondly, choose based on several other important basic parameters of the motor, such as system hardness, torque, weight, etc
. This system uses ABB”s variable frequency motor.

Finally, select an appropriate frequency converter based on the motor power. In addition, the actual situation of the object being tested must also be taken
into consideration, such as whether the rotating load belongs to the heavy-load usage of the frequency converter, etc.

3Software system

System software includes three major categories in total, namely computer control software, touch screen software and PLC software. Among them, the PLC software, as the
underlying software, is responsible for the interaction with the computer control software and touch screen software on the upper side, and the interaction
with the frequency converter on the lower side. Therefore, from the architecture of the entire software system, it can be defined as a host and slave computer structure.
3.1 System development platform

The software system has two control methods: remote and local. The development platforms for the three major categories of software are Windows operating system,
LabVIEW[4] integrated development environment, CodesysV2.3, and CP400.

3.2 System software architecture

The software of the entire system is divided into three types, namely remote control software, PLC control software and local control software. Among them,
the remote control software runs under the Windows operating system and is developed under the LabVIEW integrated development environment; the PLC control software is
developed under the CodesysV2.3 programming environment; the local control software runs on the touch screen computer and is developed under the CP400 environment.
The relationship between the three software is shown in Figure 2.

IS220UCSAH1A GE Processor/controller
Schneider MC-4/11/10/400 PowerDrive Motion Controller
Schneider MC-4/11/03/400 PowerDrive Motion Controller
Schneider MC-4/11/01/400 ELAU SERVO DRIVE 380-480VA
BEARING AVS-1700-ACX Servo driver
1420-V2-ENT AB PowerMonitor™500 Ethernet /IP power meter
20-750-ENETR AB PowerFlex 750 Dual-Port Ethernet
WESTERM D20 S GE Input Module
ABB SCYC 51020 Pulse control board SCYC51020 58052582G
ABB 3HAC030829-001 Motor incl pinion
ABB 3HAC030826-001 Motor incl pinion
ABB 3HAC17484-10 Rotational ac motor M10
ABB 3HAC030800-001 Motor incl pinion
ABB 3HAC030825-001 Motor incl pinion
KEBA  K2-200  DM272/A/REV/09 PLC Output Module
A6500-UM EMERSON Universal Measurement Card
A6500-RC EMERSON16-Channel Output Relay
BSFC-12C Charge controllerABB
BSFC-02C ABB R8i Inverter module
PARKER 87-008145-03 Servo controller
3BDH000607R1 PM876 Redundant controller
CI532V02 3BSE003827R1 MODBUS communication interface submodule
140CPU42402 CPU interface module
IC694MDL752 Discrete output module
8290-191 Slow down controller
8256-016 Electric governor
IC693NIU004 Ethernet network interface unit
MPL-B540K-SJ72AA brushless servo motor with low inertia and high output
V18345-1010551001 Valve positioner
SE3007 KJ2005X1-BK1 controller
NTCF21 Terminal unit NTCF22
3500/94-03-00-00 VGA display
3500/05-02-04-00-00-01 System rack
DS200ADGIHAAA power connection card
4PP065.71-X74F 5.7-inch QVGA color TFT display
IMCIS02 Controls the I/O slave module
FC-TSAO-0220M Secure AO module
FC-TSDI-1624 Secure digit input FTA
FC-SDOL-0424  Security DO module
1783-BMS06SGL Stratix 5700 Ethernet management switch
IS215UCVEM06A Ethernet connects to the circuit board
IMFEC11 Analog input module
3300/36-14-12-02-02-00 RPM module
51304419-150 MC-IOLX02 Standard I/O link expansion card
MVI56-DFCM Indicates the network interface module
IS220PRTDH1A Resistance Temperature Device (RTD) input module
2711-B5A8 Display panel
HE693ADC410C Analog input channel
1756-L82ES GuardLogix series industrial controller
IC693APU301 axis positioning module
C600/10/1/00  ELAU servo controller
EC7890A1011 Integrated main burner
FC-QPP-0001 QUAD PROCESSOR PACK
MVI46-MNET client/server module
Alarm-unit AL8-2 ALARM disk
IC200BEM002 Network communication module
IC697CMM741 Ethernet controller