過(guò)去，大型傳動(dòng)系統(tǒng)都依賴于進(jìn)口，由國(guó)外大公司提供（如：ABB工程部、西門(mén)子工程部等）。隨著技術(shù)的發(fā)展，各大公司相繼推出更加成熟和完善的工控產(chǎn)品，極大地提高控制系統(tǒng)軟、硬件的性能，系統(tǒng)的復(fù)雜程度大大降低，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用也變得簡(jiǎn)單。良好的設(shè)計(jì)平臺(tái)使系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可以把更多的精力放在應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)上。同時(shí)國(guó)內(nèi)從事自動(dòng)化控制的研究機(jī)構(gòu)及人員不斷增加，吸收和消化*進(jìn)技術(shù)，大型傳動(dòng)系統(tǒng)將逐漸實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。
目前，不論是國(guó)外傳動(dòng)公司還是國(guó)內(nèi)傳動(dòng)公司，對(duì)傳動(dòng)控制系統(tǒng)大都采用三級(jí)控制模式。下面就傳動(dòng)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及國(guó)內(nèi)外傳動(dòng)公司的傳動(dòng)系統(tǒng)組成加以討論。
1  典型傳動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
典型傳動(dòng)控制系統(tǒng)采用三級(jí)控制結(jié)構(gòu)，由上位機(jī)、PLC和變頻傳動(dòng)級(jí)組成。
1.1  傳動(dòng)系統(tǒng)*級(jí)為變頻控制級(jí)，高性能變頻器有公司配有閉環(huán)控制編碼器反饋板，組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。變頻器上還配有現(xiàn)場(chǎng)總線通訊板，與上位PLC高速通訊組成現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)。
傳動(dòng)系統(tǒng)電源供電方式可以有兩種：一種是采用交流母線供電，利用變頻器組成系統(tǒng)；另一種是采用直流母線供電，利用逆變器組成系統(tǒng)。
交流母線供電傳動(dòng)系統(tǒng)采用變頻器，由于變頻器的整流部分為不可逆單元，所以變頻器只能工作在1、3象限，不可以制動(dòng)發(fā)電。變頻器之間相互獨(dú)立，簡(jiǎn)單可靠，故障率低，而且系統(tǒng)故障分散，易于維護(hù)。另外其價(jià)格比公共直流母線系統(tǒng)低20％左右。
公共直流母線傳動(dòng)系統(tǒng)采用逆變器，需要一個(gè)大的整流單元提供電源。整流單元輸出直流電供給逆變器。對(duì)每個(gè)逆變器來(lái)說(shuō)，輸入電源為直流電，可以四象限運(yùn)行，既可以電動(dòng)又可以制動(dòng)。
目前整流單元按照選擇的元器件可以分為DSU（Diode Supply Units）、TSU（Thyristor Supply  Units）、ISU（IGBT Supply Units）。
DSU為二極管不可逆整流單元，因?yàn)槠涑杀镜?，所以目前大多?shù)紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)都采用這種供電系統(tǒng)。另外其技術(shù)含量低，國(guó)內(nèi)有不少公司可以自己制作這種電源系統(tǒng)。所以在選擇這種電源的傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，必須注意電源單元的公司、產(chǎn)地和型號(hào)。另外DSU單元必須配有制動(dòng)單元，因?yàn)镈SU的不可逆性，當(dāng)全線緊急停車(chē)時(shí)會(huì)引起直流電壓升高，配制動(dòng)斬波器可以有效保護(hù)DSU單元。
TSU可以組成可逆單元，但需要兩組橋，正組用于整流，反組用于逆變，其成本是DSU的兩倍多。而且在電網(wǎng)質(zhì)量不高時(shí)需要增加自藕變壓器，以防止逆變顛覆導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。TSU一般多用于具有大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的傳動(dòng)系統(tǒng)。
ISU采用IGBT作為功率元件，為可逆整流單元。其技術(shù)含量zui高，可以提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波很少，但其價(jià)格比較高。
        DSU,TSU,ISU又可以組成6脈波、12脈波、24脈波等工作方式，采用12脈波、24脈波可以有效抑制整流產(chǎn)生的高次諧波，降低諧波對(duì)電網(wǎng)的污染。
大型傳動(dòng)系統(tǒng)的功率一般都比較大，幾千千瓦甚至上萬(wàn)千瓦，所以應(yīng)該采用公共直流母線，一般會(huì)選擇12脈波的工作方式，以降低變頻系統(tǒng)的諧波。公共直流母線與交流母線相比zui大的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)點(diǎn)可以四象限運(yùn)行，降低系統(tǒng)的諧波。
1.2  傳動(dòng)系統(tǒng)第二級(jí)為PLC控制系統(tǒng)，PLC采用大型PLC，要求支持高速現(xiàn)場(chǎng)總線功能。操作臺(tái)控制選用操作屏，PLC與操作屏組成現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)，完成整個(gè)設(shè)備的操作控制。
1.3  傳動(dòng)系統(tǒng)第三級(jí)為上位優(yōu)化控制系統(tǒng)，采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，用于整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控。上位機(jī)一般采用組態(tài)軟件，可以通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與其他工程師站、車(chē)間管理級(jí)、廠級(jí)管理級(jí)等聯(lián)網(wǎng)控制，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化控制和自動(dòng)控制。
2  國(guó)內(nèi)外各公司傳動(dòng)系統(tǒng)現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)外各傳動(dòng)公司大都采用標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)控制模式，系統(tǒng)的差別在于選擇不同的軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)，目前占據(jù)我國(guó)大型傳動(dòng)系統(tǒng)*zui多的公司為ABB和西門(mén)子公司。因此本文重點(diǎn)分析國(guó)外這兩大公司和國(guó)內(nèi)使用其產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)傳動(dòng)公司。
2.1  西門(mén)子公司傳動(dòng)系統(tǒng)
西門(mén)子公司采用*的標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)控制模式，其所有的軟、硬件都采用該公司產(chǎn)品。
*級(jí)：變頻控制級(jí)。大型變頻控制系統(tǒng)采用SIEMENS公司6SE70系列變頻器，配有閉環(huán)控制編碼器反饋板，組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。變頻器上還配有PROFIBUS-DP通訊板與上位PLC組成PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)。
第二級(jí)：PLC控制操作系統(tǒng)。大型變頻控制系統(tǒng)中PLC一般采用西門(mén)子公司的S7-300,S7-400系列PLC, S7-300, S7-400PLC都支持高速的PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線，通訊速度zui高可以達(dá)到12Mb·s-1?，F(xiàn)場(chǎng)操作控制可以采用HMI系統(tǒng)，如：OP270,TP370等等。PLC與HMI、變頻器采用PROFIBUS-DP通訊方式。
西門(mén)子PLC具有良好的設(shè)計(jì)平臺(tái)STEP7編程軟件，可以方便地組態(tài)配置PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)配置完成后，通訊數(shù)據(jù)自動(dòng)完成交換。用戶可以不必知道PROFIBUS-DP通訊的具體細(xì)節(jié)，就可以設(shè)計(jì)組態(tài)系統(tǒng)，大大降低對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的要求。
第三級(jí)：監(jiān)控級(jí)。監(jiān)控系統(tǒng)采用SIEMENS公司W(wǎng)INCC監(jiān)控系統(tǒng)作為工程師站和操作員站。與其他控制系統(tǒng)通過(guò)Ethernet網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化控制和自動(dòng)控制。
2.2  ABB公司傳動(dòng)系統(tǒng)
ABB公司采用類(lèi)似標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)控制模式，其所有的軟、硬件都采用該公司產(chǎn)品。變頻器采用ACS800 Multi Drive產(chǎn)品，PLC采用AC80控制器，每個(gè)AC80控制器通過(guò)光纖分配器與不多于12臺(tái)變頻器通過(guò)光纖通訊。當(dāng)控制傳動(dòng)分部超過(guò)12臺(tái)變頻器時(shí)，采用多個(gè)AC80并聯(lián)控制，各臺(tái)AC80又通過(guò)AF 100總線連接通訊。AC80再與上位機(jī)通過(guò)MODBUS連接。操作站采用ABB G2000操作屏，通過(guò)MODBUS與AC80相連。完成現(xiàn)場(chǎng)操作控制功能。
ABB公司的控制系統(tǒng)類(lèi)似標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)控制模式，其多個(gè)AC80控制器與AF100總線相當(dāng)于西門(mén)子的S7-400 PLC，但它屬于多CPU形式，另外其與變頻器采用并行光纖通訊，不同于西門(mén)子的PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線，通訊速度快，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。