DS200FCGDH1ABA Boards & Turbine Control Module

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.

Usb-5133 8-bit USB oscilloscope device
PCI-6040 Multi-function I/O device
PCI-5105 oscilloscope/digitizer
PCI-8511 Single or dual-port low-speed/fault-tolerant CAN interface device
PCI-8513 Fieldbus CAN device
PCI-8512 high-speed/FD CAN interface device
PCI-6221 16-bit multi-function I/O device
PCI-6071 Multi-function I/O device
PCI-7813 Digital reconfigurable input/output device
PCI-7811 Multi-function I/O device
PCI-5640 intermediate frequency transceiver device
PCI-6036E Multi-function DAQ device
PCI-6035 Multifunctional DAQ device
PCI-8516 PCI Bus interface board
TP857 3BSE030192R1 substrate unit
XVS-440-10MPI-1-1AD EATON Operator interface panel
ZYGO 7714 8070-0279-01 Interferometer
4351B TRICONEX Communication Modules
RELIANCE Y-3023-2-H00AA Brushless servo motor
3BHE005555R0101 LDSYN-101 Printed tape circuit board
IS215ACLEH1B GE EX2100 Excitation Controller
GE 04220FL11232A RXI CONTROLLER Dominate industry
FCP270 P0917YZ Field Control Processor 270
FC-TSHART-1620M UNIVERSAL SAFETY INTERFACE
Cutler-Hammer C825KN10 3 Pole Contactor
3500/22M Transient data interface
XVC768115 3BHB7211R115 Printed circuit board
“ABB UNITROL 1005-0011 ECO 3BHE043576R0011 Indirect Excitation Systems”
ABB SYNCHROTACT 5 3BHB006713R0217 microprocessor Supplied by XIONGBA
ABB SAM3.0 counter Supplied by XIONGBA
REF620E_F NBFNAANNNCC1BNN1X Feeder protection and control relay
PCD235B1101 3BHE032025R1101 Supplied by XIONGBA
3500/92 Communication Gateway xiongba Automation
3500/62 6 channel monitor Supplied by XIONGBA
3500/61 Thermocouple temperature input xiongba Automation
3500/60 temperature detector  Supplied by XIONGBA
3500/53 Electronic Overspeed Detection System xiongba Automation
3500/42M Proximitor Seismic Monitor Supplied by XIONGBA
3500/33 16 channel relay module XIONGBA supply
3500/32 4 Channel Relay Module Supplied by XIONGBA
3500/25 Enhanced Keyphasor Module XIONGBA Industries
3500/15 Power module of half height Supplied by XIONGBA
350005-01-01-00-00-01 System Rack XIONGBA spare parts
330730-080-00-00 3300 XL 11 mm Extension Cable Supplied by XIONGBA
136180-01 COMMUNICATION GATEAWAY MODULE XIONGBA spare parts
125840-01 Ac power input module Supplied by XIONGBA
125800-01 KEYPHASOR I/O MODULE
8440-2165 SPM-D2-11 The synchronizer of a microprocessor
106M1081-01 Universal AC Power Input Module
DSTS106 3BSE007287R1 Trigger pulse Generator cassette backup regulator
DI650 3BHT300025R1 Digital input 32 channels
DSTS105 3BSE007286R1 is used to simulate a backup regulator
3500/92-02-01-00 Communication gateway
TC515V2 3BSE013284R1 AF100 Twisted pair repeater
DSAI155A 3BSE014162R1 thermocouple module
TC512V1 3BSE018059R1 RS485 Twisted pair modem
DSAO130A 3BSE018294R1 Analog output board 16 channels
DSTA155P 3BSE018323R1 Connect unit 14 thermocouple
DSTA002B 3BSE018317R1 Analog input board connection unit
DSTA135 3BSE018315R1 input board
DSTD190V1 3BSE018314R1 Connects to unit 32 Ch