ACS800变频器（共7篇）
ACS800变频器 篇1
使用DTC (直接转矩控制) 技术进行变频调速的ACS800系列变频器近年来在世界范围内被越来越多的用户选择与肯定, 这种有别于矢量控制的全新控制技术在快速响应以及控制精度上处于领先地位。
WK系列电铲采用ACS800变频器进行调速控制, 是DTC控制技术全球首次进入重装备行业, 弥补了相应的市场空白。鉴于这种控制技术在重装备行业的使用中尚无先例, 其变频器产生的故障往往会对电铲用户及维护人员产生困扰, 针对此下面就WK系列电铲使用ACS800系列变频器的常见故障进行描述分析。
1 常见故障分析
1.1 2330-接地故障或模块电流不平衡
接地电网中的接地故障, 内部电流互感器的电流和过大。
此故障虽然报警时显现于ISU整流单元的面板上, 但接地故障的原因却不局限于整流单元。LCL滤波器、整流器、直流回路、逆变器、电机电缆或电机出现接地故障, 或并联的逆变模块电流不平衡都有可能会报2330 EARTH FAULT。
处理接地故障时不能只着眼于整流单元要全盘考虑。例如:在某矿报接地故障时故障就发生于制动单元的电阻电缆, 在长时间使用后制动单元的电缆表皮磨损接地。某矿电机编码器的屏蔽层与电机电缆接头相接, 导致接地故障。整个电铲都是一个系统, 遇到接地故障时一定要全面考虑, 不光是变频器内部, 还有可能是其他机构接地导致。例如:在某矿报接地故障时故障发生原因为逆变机构电机的速度编码器屏蔽层未能固定可靠与电机三相电源接触, 因屏蔽层双端接地导致变频柜接地继电器报接地故障。
1.2 3210-直流母线电压过高
遇见此故障需检查外部供电电压是否正常, 检查逆变器相关参数 (如:加减速时间等) 是否在合理范围内, 检查制动单元和制动电阻是否正常。
1.3 CHARGING FLT-直流母线欠压
由于电源缺相, 熔断器烧断或整流器内部故障, 导致中间直流母线欠压。
首先检查供电电源是否有故障或是熔断器、断路器有故障。其次检查电源电压, 一般矿上的供电网络都不太稳定, 由于电网挂载设备较多, 电压突然拉低的状况时有发生。建议将变压器二次侧输出电压调整至略高于690 V的档位。然后检查欠压限幅值是否太小 (30.12) 。
对于使用二极管整流 (无电网回馈、非四象限) 的电铲还需要检查逆变器的相关设定参数是否正常。使用IGBT的ISU整流单元为四象限整流可回馈性整流单元, 直流母线电压由参数设定基本保持稳定。
1.4 2310-输出电流超过限幅值
报2310故障, 首先查看负载状况, 是否超出设计范围。其次检查逆变器加速时间, 是否设定的时间过短。再次检查电机和电机电缆, 是否有接地或短路故障, 相序是否正确等等, 还有集电环等相关位置是否接地。最后检查电机速度编码器及其接线, 是否有干扰或破损。
某矿曾报2310故障, 检查发现集电环刷架偏移, 导致电机电缆接地。
1.5 7301-电机编码器故障
脉冲编码器和脉冲编码器接口模块之间的通讯, 或模块和传动单元之间的通讯出现故障。
可能的原因有很多, 如:电缆松动、短路或破损、通信超时、脉冲编码器模块不完整或是内部计算速度与实际测量速度相差太大等等。所以检查时要注意光纤和编码器电缆是否正常, 检查是否有较强的干扰源, 检查编码器接线, 是否A、B通道接反了, 检查编码器脉冲数是否设置正确等等。
某矿曾出现编码器电源线破损后短路报故障7301, 将电缆破损处理后恢复正常。在实际使用时发现ACS800系列变频器的电机编码器回路比较容易受到干扰, 所以屏蔽层必须可靠接地且在安装时尽量远离各类干扰源。
1.6 7121-电机堵转故障
7121 MOTOR STALL故障原因可能是过载或是电机功率不足。堵转时间设置太短, 电机抱闸未能完全打开以及编码器松动或脱落等等。
出现故障后应先检查负载是否超出设计范围, 检查堵转时间设定是否在合理范围, 检查电机抱闸是否完全打开以及检查编码器的状况是否良好。
检查编码器时可以先将控制方式设定为开环, 如果系统正常则可以判定编码器回路有问题。如改为开环后系统仍然有问题, 则可以判定不是编码器回路的故障。
在实际使用时一定要注意矿方提供的采掘面的松软程度, 在国外某矿因为天气极度严寒且不使用炸药松动, 采掘面极其坚硬导致电铲无法正常工作。现场采掘面是否过于坚硬可以观察电铲逆变器电流是否达到上限, 若电流频繁冲击上限建议更换作业面。
1.7 4310-过温故障
4310 MOTOR TEMP故障原因可能是过载、电机功率不足或是冷却不充分导致。
一般来说先检查冷却风机的运行状况, 鉴于电铲的实际运行温度较高且灰尘较大, 模块风机的损坏率相对一般工厂环境要高许多, 经常性出现风机损坏后逆变器报4310故障, 更换后恢复正常。对于这种状况现场应加强防尘及清理工作, 定时点检。
1.8 整流单元无法启动
关于整流单元无法启动其实原因有很多。处理方法为:先将变频柜启动方式改为本地启动 (控制柜内部开关F81打至OFF挡) , 再一次启动后如果能正常启动的话则说明外围 (PLC控制部分及电路) 有故障, 需检查PLC程序内部相关变频器启动条件是否都达到了启动要求。若是本地启动也无法正常启动, 则说明整流柜启动部分有故障存在, 需处理。
若是变频器的问题导致无法启动, 则首先应该检查柜门上的电气分断开关和电气停止开关是否处于断开状态或是辅助触点损坏。其次检查安全继电器是否正常。某矿曾经出现过安全继电器损坏的先例。鉴于安全继电器有一定的保护作用, 所以建议损坏时及时更换再使用。但若是紧急状况下, 可以使用普通继电器或是接触器短时间替换使用。再次检查柜内元件是否正常, 例如风机开关、热继电器保护、预充电电阻等等是否正常, 因为相应元件的辅助触点都串在了启动回路里。最后检查主接触器的好坏。某矿曾出现过主接触器的线圈无法正常吸合。
1.9 整流单元无法关停
出现此故障的话检查主接触器的分离线圈, 某矿曾出现过分离线圈损坏的先例。
2 总结
本文列举的故障虽然是WK系列电铲的常见故障, 但也可用于其他系统的维修与维护工作。这些故障是我在工作中遇到的常见故障, 还有许多其他故障就不一一列举了。望广大电铲用户和维修人员能够从中借鉴, 找到检查故障原因的方法和思路。由于水平有限, 文中的不足和错误请给予批评与谅解。
参考文献
[1]苗根蝉, 刘晓星.WK-35电铲的电气故障类型与自诊断系统[J].机械工程与自动化, 2010 (6) :125-127.
[2]张燕宾.SPWM变频调速应用技术[M].北京:机械工业出版社, 2005.
ACS800变频器 篇2
1 主从控制
1.1 简述
对多电机传动系统,为得到理想的同步和负载均分的控制效果,ACS800变频器采用主从控制技术:每台变频器控制1台电机,变频器间通过光纤连接,其中1台变频器设为主机,其它变频器为从机。外部信号(包括启动、停止、给定信号等)只与主机通讯,主机将从机控制字和转速给定值、转矩给定值广播给所有从机,实现对从机的控制;从机不通过主/从连接给主机发送、反馈数据。
1.2 原理
主从控制的主机采用速度控制:根据DTC原理,比较编码器反馈值和转速给定值,通过PID调节器计算出转矩给定值T1(参数2.09),该值经过频率限幅、直流电压限幅、功率限幅和转矩限幅后,得到最终转矩给定值T2(参数2.13):不受限幅限制,则T2=T1;受限制,T2<T1。T2和定子磁通给定值分别同相应的实际值在滞环比较器内进行比较,得到最优的PWM信号,直接控制IGBT开关状态,输出一定频率电流,获得转矩,调节转速。
从机根据主、从机连接方式选择控制方式。主、从机间通过皮带等连接的是柔性连接;通过齿轮、链条等连接的是刚性连接。由于多电机传动系统重要的是主从同步,柔性连接机构不能确保同步,因而从机常采用速度控制:跟随主机的转速给定,主、从机转速给定一致,但负载转矩不能平均分配;刚性连接机构耦合紧密,确保同步,从机常采用转矩控制:无转速比较,从机直接接收来自主机的转矩给定值,该值仍会经过4 个限幅,不受限,则与主机平分负载转矩;受限,主机重新分配负载转矩,从机转矩减小,见图1。
2 实例
该ZJ70DBS钻机仅绞车是双电机驱动,刚性连接(见图2),主机为速度控制,从机为转矩控制。以“频率限幅”和“控制转换”二实例来说明主从控制的原理及应用。
2.1 频率限幅
2.1.1 现象
绞车使用双电机,A电机为主机,B电机为从机,最高转速nmax均设为1 560 r/min;将速度手柄推到底(即以1 560 r/min为转速给定值),正转匀加速上提游车,转速达到某一值(设为nlim)后,随着转速的增加,B电机的转矩、功率降低甚至为负值,电流降低;而A电机电流、转矩、功率均大幅增加,A,B电机负载严重不平衡。
2.1.2 数据
表1为来自工控机监控数据。
2.1.3 分析
绞车电机是三相交流异步变频电机,其电机输出转矩公式为
式中:T为转矩;s为转差率;R2为转子每相绕组电阻;U1为定子每相绕组感应电动势;f1为定子电流频率;X2为转子每相绕组最大感抗值。其中(s X2)2对转矩值影响小。
式中:n1为同步转速;n2为电机转速;p为极对数;Φm为旋转磁场通过单相绕组的最大磁通;N1为单相绕组匝数。
将式(2)、式(3)代入式(1)得:
1)4~6 s,主、从机转速、输出转矩几乎一致。根据前述原理,主机计算所需合转矩,并平均分配给主、从机;同时,负载以a1匀加速运行,主、从机输出转矩及合转矩均不变,根据式(4),T不变,则n1即f1随n2升高而增加。
2)7~10 s,主、从机转速几乎一致,但输出转矩严重不平衡。这其实是从机转矩受“频率限幅”限制,主、从机重新分配转矩的结果。
由于从机按转矩给定值运行,但不向主机反馈其转矩和转速实际值,且仅依赖编码器对速度监控,保护不足,因此从机变频器内部会计算一个估算速度值(设为n估),转速达到nlim但小于nmax时,由于估算值偏大,n估= nmax,此时电机定子电流频率为f1 lim。
由于外部信号只与主机通讯,决定了绞车的转速给定值是主机最高转速而不是从机的,尽管从机n估=nmax,但主机未达到给定转速,主机继续加速,通过机械耦合,从机跟随转动,从机转速n2继续升高,但从机定子电流频率f1不变(即n1不变),保持为f1 lim,这就叫“频率限幅”;同时,主机f1仍随n2升高而增加,负载以a2匀加速运行,主、从机输出转矩不平衡但合转矩不变。
根据式(4),从机n1不变和加速时合转矩不变:
n2升高但n2<n1,从机转矩降低,主机转矩升高;
n2=n1,从机输出转矩为0,主机输出全部转矩;
n2>n1,从机转矩为负值,处于发电状态,不对外作功,却将一部分主机机械能转化为电能;主机转矩迅速升高,其转矩不仅用于负载,一部分用于拖动从机。
2.1.4 结论及措施
频率限幅导致主、从机输出转矩严重不平衡,这种状况主要与从机估算速度值有关,如果n估始终小于nmax,就能避免该现象;因此设定从机最高转速高于主机的,在从机达到主机最高转速期间,n估始终小于从机的nmax。实践中,将主机最高转速设为1 560 r/min,从机最高转速设为1 610 r/min以上,没再出现频率限幅现象。
2.2 控制转换
2.2.1 现象
绞车使用双电机,A电机为主机,速度控制;B电机为从机,转矩控制,主机最高转速设为2 050r/min(也是主、从变频器最大输出转速),而从机最高转速设为2 100 r/min以上(不会“频率限幅”)。
1)启动双电机,解除刹车,转速给定为0,主、从机悬持,输出转矩一致;
2)绞B电机联轴器拆开,启动双电机,误操作解除刹车,转速给定为0,绞B电机转速迅速升高至约2 050 r/min,并保持该转速运转;绞A电机几s微动后,悬持。
2.2.2 数据
表2为来自工控机监控数据。
2.2.3 分析
启动双电机,解除刹车,转速给定为0,主机A计算所需合转矩,并分配给主、从机。
1)从机B:由于联轴器拆开,负载转矩几乎为0,从机接受主机转矩给定值,输出转矩≫负载转矩,绞B迅速加速,f1随n2升高而增加,30~33 s,在达到2 050 r/min前,一直输出略增加的转矩值;33~35 s,在达到2 050 r/min后,从机B将转为速度控制,转速给定为2 050 r/min,主机A对从机B的转矩给定值无效,从机遵循前述速度控制原理,重新计算转矩,使其等于负载转矩,最终通过降低f1迅速获得低转矩,以保证按转速给定值2 050 r/min运行,防止超速;见图3。
2)主机A:30~33 s,由于与从机分配转矩,输出转矩<(悬重)负载转矩,电机反转,游车下滑,但转速给定为0,为克服反转动,主机A重新计算合转矩,该值会增大,但由于转矩分配的原因,电机会继续微动;33~35 s,在从机B转为速度控制后,绞A,B电机间无主从控制,类似于单电机运行,主机A按转速给定的0 r/min运行,承受全部(悬重)负载转矩,保持悬持,从机B按转速给定2 050 r/min匀速运行,输出转矩几乎为0。
2.2.4 结论及措施
这是一个误操作造成的极端案例,通常不会出现这种工况。从1)到2),可推论出:从机转矩控制时,始终接受主机转矩给定值并输出,当从机负载转矩减少或丢失,从机会加速,偏离主机转速,达到限值时,从机转化为速度控制,输出转矩会降低,主、从机输出转矩不平衡。
在工程中,通常会允许负载不平衡,但会限制主、从机转速差,不会出现案例中主、从机差速过大现象。一方面,从机为转矩控制,按主机转矩给定值运行,确保转矩分配;未按转速给定值运行,从机速度总会偏离主机的,主、从机就有转速差,因此,一定的转速差是允许和必要的;另一方面,从机不向主机反馈其转矩和转速实际值,可能造成主、从机转速差过大,导致主、从机转矩、转速波动大,状态不稳定。为此,在从机的速度环节中增加了窗口控制功能:将参数26.01 TORQUE SELECTOR设为“ADD”,23.07 WINDOW INTG ON设为“ON”,并设定速度上偏差23.08 WINDOW WIDTH POS和下偏差23.09 WINDOW WIDTH NEG。当从机速度误差超过上/下偏差,控制字7.02b7 激活窗口控制功能,从机转速PID调节器输出一个负/正转矩值,该输出值与主机转矩给定值的和作为最终的从机转矩给定值,以保证从机转速限制在窗口限定的范围之内;反之,从机按主机转矩给定值运行。实践中,合理设置参数后,没再出现转速过度升高导致控制转换的现象。见图1 及图4。
3 结论
从实例分析可知,针对同轴连接需要同步运行的场合,通过合理设置参数,ACS800变频器的主从控制在多数情况下能实现负载的均匀分配,并控制主从转速差,保证多个同轴电机的同步运行,减少了设备因不同步、负载分配不平衡而导致的系统和设备故障。
参考文献
[1]北京ABB电气传动有限公司.ACS800固件手册系统控制程序7.x[Z].2009.
[2]韩如成,潘峰,智泽英.直接转矩控制理论及应用[M].北京:电子工业出版社,2012.
ACS800变频器 篇3
安钢运输部半成品库车间曾使用1台40t龙门吊,驱动系统采用安川G7系列变频器。在使用过程中,系统多次发生溜钩现象,不仅影响正常的作业进度,而且极易造成人身和设备事故,存在极大的安全隐患。
1 问题提出
经多次事故检查分析可知,安川G7变频器在龙门吊的控制设计使用中,存在低速时转矩不足,没有提升宏保护装置,造成龙门吊吊重物起升或从运行到停止时力矩不足,这是导致溜钩事故发生的主要原因。其次,变频器主电路系统缺少滤波器,变频器运行效率较低,控制系统易受到外部信号干扰。安川变频器对工作环境温度要求苛刻,外部环境温度发生变化,就容易造成变频器的性能不稳定。
2 系统改造方案
2.1 硬件配置
改造后的系统采用三菱FX2N系列PLC、ACS800提升专用变频器,改造方案系统框图如图1所示。
ACS800变频器控制输出继电器,进而控制制动器的打开和关闭,同时主回路的接触器合闸信号送到PLC,电机转速信号反馈到变频器。变频器控制原理图如图2所示。
2.2 功能特点
ACS800系列提升专用变频器内置谐波电抗器、制动斩波器、输入整流器保护及多种可选件;采用直接转矩控制技术,控制精度较高,传动可靠;能较好地满足现场编程需求;零速停车、零速满转矩可成功解决零速制动转矩不足造成的溜钩问题;修正功能、安全制动控制采用标准软件加上用于快速安全的提升控制专用软件,可实现定制解决方案。
3 系统参数设定和现场调试
3.1 主要参数设置
新安装变频器一定要先恢复出厂默认设置,然后再设置参数,避免出现未使用的功能参数被修改或激活。
(1)参数组99 START-UP DATA(启动数据)。
99.2 APPLICATION MACRO(应用宏):CRANE(提升类专用)。
99.4 MOTOR CTRL MODE(电机控制模式):DTC(直接转矩控制)。
99.5 MOTOR NOM VOLTAGE (电机额定电压):380V。
99.6 MOTOR NOM CURRENT (电机额定电流):146A。
99.7 MOTOR NOM FREQ(电机额定频率):50Hz。
99.8 MOTOR NOM SPEED(电机额定转速):700r/min。
99.9 MOTOR NOM POWER(电机额定功率):75kW。
99.10 MOTOR ID RUN (电机辨识运行):STANDARD(标准)。
警告:进行参数99.10电机辨识运行时电机会转动,必须将电机与减速机脱离。
(2)参数组10 DIGITAL INPUTS(数字输入)。
10.1 BRAKE ACKN SEL(制动应答):INTER-NAL ACK(内部应答)。
10.2 ZEROPOS SEL(零位选择):DI2(数字接口2)。
10.3 SLOWDOWN-N SEL(慢速运行选择):NOT SEL(不选择)。
10.4 FOST STOP-N SEL(快速停车选择):NOT SEL(不选择)。
10.8 STEP REF2 SEL(分级给定2选择):DI1 (数字接口1)。
10.9 STEP REF3 SEL(分级给定3选择):DI5(数字接口5)。
10.10 STEP REF4 SEL(分级给定4选择):DI6(数字接口6)。
(3)参数组14 RELAY OUTOUTS(继电器输出)。
14.1 RELAY RO1 OUTPUT (继电器输出1):BRAKE LIFT(制动抬起)。
(4)参数组20 LIMITS(极限)。
20.1 MINIMUM SPEED(最小转速):-700r/min。
20.2 MAXIMUM SPEED(最大转速):700r/min。
20.3 MAXIMUM CURRENT A(最大电流):292A(一般是额定电流的2倍)。
(5)参数组21 START/STOP(启/停)。
21.1 START FUNCTION(启动特性):CNST DC MAGN(恒定励磁)。
21.2 CONST MAGN TIME(励磁时间):300ms。
(6)参数组23 SPEED CTRL(速度控制)。
23.2 INTEGRATION TIME(积分时间):0.5s。
(7)参数组27 BRAKE CHOPPER(制动斩波器)。
27.1 BRAKE CHOPPER CTL(制动斩波器控制):ON (开)。
27.2 BR OVERLOAD FUNC (制动电阻保护功能):WARNING(警告)。
27.3 BR RESISTANCE(制动电阻电阻值):2.7Ω(配套电阻值2.7Ω)。
27.5 MAX CONT BR POWER(最大连续制动功率):50kW。
27.6 BC CTRL MODE(制动斩波器控制模式):AS GENERATOR。
注:当使用制动斩波器时,参数20.6 OVER-VOLTAGE CTRL(直流过压控制器)必须是OFF。
(8)参数组62 TORQUE MONITOR(转矩监视)。
62.1 TORQ MON SEL(转矩监视选择):TURE。
62.2 SP DEV LEV(速度偏差值):100%。
(9)参数组64 CRANE(提升机)。
64.6 REF SHAPE(给定曲线形状):0。
64.10 CONTROL TYPE(控制类型选择):STEP JOYST(分级式操作杆给定模式)。
64.13 STEP REF LEVEL1(分级给定1级):20%(1速=140r/min)。
64.14 STEP REF LEVEL2(分级给定2级):50%(2速=350r/min)。
64.15 STEP REF LEVEL3(分级给定3级):70%(3速=490r/min)。
64.16 STEP REF LEVEL4(分级给定4级):100%(4速=700r/min)。
(10)参数组67 MECH BRAKE CONT(机械制动控制)。
67.9 START TORQ SEL(启动转矩选择器):PAR67.10。
67.10 START TQ REF(启动转矩给定):100%。
(11)参数组69 REFERENCE HANDLER(给定处理器)。
69.1 SPEED SCALING RPM (最大速度):700r/min。
69.2 ACC TIME FORW(正向加速时间):3s。
69.3 ACC TIME REV(反向加速时间):3s。
69.4 DEC TIME FORW(正向减速时间):2s。
69.5 DEC TIME REV(反向减速时间):2s。
3.2通电前检查
为保证调试工作的顺利进行,通电前应做如下检查:
(1)检查变频器主回路电源线,制动斩波器的接线极性,制动电阻是否存在短路、接地现象。
(2)检查起升机构的机械液压制动器的安装是否安全,接线是否正确。
(3)检查变频器、PLC、联动台回路接线是否牢固,外露金属部分是否有短路、接地现象,接地电阻是否满足接地要求。
3.3现场调试
系统调试首先进行冷试,即脱开负载,在变频器操作面板上设定速度,手动启动变频器,进行电机参数辨识;然后连上机械联轴器,即带载运行,检查电机转向、速度平稳性、电机温升、加减速是否平滑;此外,还应注意观察主钩下降过程中,制动单元和制动电阻工作是否正常。当手动运行无问题后,变频器投入由PLC控制的自动模式进行联调,此过程中,关键注意变频器启动和停止时,与主钩机械制动机构动作的配合是否可靠及时,主钩是否有溜钩现象。若存在溜钩现象,可调整变频器参数组67、69的值,直至满足不同负载情况下的要求。
4应用效果
龙门吊整套控制系统采用直接转矩控制,提升、下降控制性能明显优于安川G7系列变频器,在龙门吊使用中再无溜钩现象,安全性能符合生产需要。
摘要：分析安川变频器在安钢龙门吊应用上存在的不足,介绍了采用ACS800系列变频器的改造设计方案,成功解决了溜钩等安全隐患。
ACS800变频器 篇4
在唐钢中厚板二线的变频调速拖动系统中,有多处关键设备需要两台或多台变频器共同承担负荷,达到对设备负荷合理分配的目的。而设备的这些不同的运动部分彼此间在运动速度、转矩等参数方面常常有配合协调关系,这就要求在各电动机的调速控制之间建立某种关系,这就是所谓的同步运行问题。同步运行是变频调速在工业应用中比较复杂和要求很高的领域。正确选择同步控制方案,是在同步运行领域正确设计变频调速系统的关键因素。
1 控制系统设计
1.1 ACS800变频器使用情况
在唐钢中厚板二线几乎所有送钢辊道都是由ABB变频器控制,ABB变频器体积小,噪音低,大功率单元采用小车式设计,很方便日常维护,且故障率低,能够及时检测出接地、三相电流不平衡等故障。其控制方式采用独特的直接转矩控制,简称DTC。与其它控制方式相比,DTC具有动态控制精度高、启动力矩大、电流小等优点。ABB变频器编程界面及其人性化,参数设置简单易懂。
1.2 ACS800变频器主从控制的基本原理
在主从控制中,传动系统由几个传动单元共同驱动,其电动机轴相互耦合。根据电动机轴耦合方式的不同,主从方式分为两种:刚性耦合与柔性耦合。
所谓刚性耦合,即几个不同的电动机轴之间通过万向节、传动辊、齿轮等硬连接方式进行耦合。在这种情况下,只要其中一个传动进行运动,另外一个或几个传动也将被动运行。
如果属于电动机轴刚性耦合,其主从控制遵循下列控制方式:主传动单元为速度控制;从传动单元跟随主传动单元的转矩给定。
所谓柔性耦合,即几个不同的电动机轴之间通过负载、皮带等软连接方式进行耦合。在这种情况下,只要其中一个传动进行运动,另外一个或几个传动也将被拖动,但也有可能打滑。
如果属于电动机轴柔性耦合,其主从控制遵循下列控制方式:主传动单元为速度控制;从传动单元跟随主传动单元的速度给定。
1.3 ABB变频器的主从应用宏
ABB变频器的主从应用宏是为变频多传动控制系统应用而设计的,其系统由若干个ACS 600或ACS800变频器共同驱动,同时电动机轴经齿轮、链条、皮带等相互连接。由于有了主从宏,负载能在变频器之间均匀分配。
在ABB变频器组成的变频多传动控制系统中,外部控制信号只与主机变频器进行连接,主机经由光纤通信控制从机,主从连接可将两个或多个传动的DDCS CH2通道连接为星形结构或环形结构(如图1所示)。
主传动是典型的速度控制,其他变频器跟随主传动的转矩或者速度给定。在刚性耦合的转矩控制方式下,变频器之间不能有速度误差(见图2);而在柔性耦合的速度控制方式下,变频器之间允许存在细微的速度误差(见图3)。在一些应用中,既需要速度控制,也需要转矩控制的情况下,可以通过采集的一个数字输入口完成速度控制向转矩控制之间的自由切换。
2 主从控制方式及其控制参数
2.1 控制工艺要求
唐钢中厚板二线的生产设备中的装钢机、出钢机,冷床上、下料装置,双边剪及定尺剪的入出口夹送辊,粗精轧机的压下装置等主体设备,都是由多台电动机共同控制完成的,各设备的控制工艺要求:
(1)加热炉共有4台装钢机及出钢机,1、2#及3、4#装钢机可以通过耦合器的脱开与结合实现2台装钢机间的单动和联动(实际只采用联动)。
(2)冷床上、下料装置均是由2台电动机通过耦合器实现联动。
以上装置采用固定式主从转矩控制,较为简单。
(3)双边剪及定尺剪的入出口夹送辊都由1、2、3、4#共4台电动机共同承担钢板的运输及长度测量工作。其中1#与2#、3#电动机是通过钢板进行耦合的;1#与4#电动机通过接轴进行刚性连接。
此装置采用既有固定主从转矩控制又有主从速度控制的方式。
(4)操作侧和传动侧两台压下电机共轴,通过离合器可以脱开同步轴进行单侧压下电机的调整以保证辊缝调平。
正常工作时,离合器闭合,传动侧传动装置做主,按照速度、电流双闭环控制,操作侧电机做从,接受由操作侧传动装置发出的转矩给定信号,按照电流闭环进行单闭环控制。
需要进行轨迹纠偏单侧辊缝调整时,离合器打开,根据操作工的要求进行操作侧单动或传动侧单动控制,此时无论是操作侧还是传动侧装置都做主,按照速度、电流双闭环控制。
此装置采用非固定主从转矩控制方式,需要用到控制字3(07.03)和自由功能块编程(使用自由功能块的目的是当2#装置作为主从控制的从机时26.01=torque;当2#作为主机单动时26.01=speed)来实现在线改变(通过PLC发送相应的控制位)2#装置的主从控制方式。
自由功能块如图4所示,参数说明:
自由功能块实现了把参数55.09的数值写入到了参数26.01中去,实现实时修改转矩选择源的目的。
2.2 控制参数
主从控制关键参数如表1所示。
参数说明:26.01选择电机转矩控制中使用的给定,Speed速度控制,Torque转矩控制;70.07定义DDCS通道CH2的节点地址;70.08定义主/从连接中传动的角色,Not in use主/从连接无效,Master主机,Follower从机;70.10选择主机发送到从机的数据2;70.11选择主机发送到从机的数据3;70.17定义从机速度给定的信号源;70.18定义从机转矩给定的信号源。
3 结语
ABB变频技术在唐钢中厚板二线得到很好的应用。而主、从控制技术的应用,解决了多传动同步问题,降低了维护工作量和设备投资。其简单的参数设定、完善的控制和故障保护报警功能为控制系统提供了保障,与PLC相结合组成控制系统,控制简单、精度高,维护方便,完全满足生产的需要。
摘要：通过实例,介绍主从(同步)控制在唐钢中厚板二线具体设备上的应用及其关键参数设置。
ACS800变频器 篇5
主从控制是多点及联动的控制方式, 每台电机都有一个变频器来实现控制, 通过网络将变频器连接在一起, 通过矢量控制和转矩控制来实现对多台电机的联合控制, 达到均衡输出转矩的功能。
主从控制的机械连接方式一般有两种:
1) 主机和从机采用柔性连接的方式, 这种方法的好处是机械结构相对要简单一些, 从机采用的是速度控制方式, 对于转矩和速度要求较高的设备不太适用, 尤其对于冶金行业的压下和剪子不是很适用。因为目前的控制还很难达到, 对于维护起来也相当困难。
2) 第二种是主机和从机之间采用刚性连接, 即通过齿轮或者传动轴、皮带等一些刚性设备。
这样的控制方式从机采用的是转矩控制方式。
好处是即使达不到很高的控制精度, 在同步轴的作用下也可以实现同步功能, 满足生产要求。
目前中厚板轧钢设备的主从结构大多使用的是第二种主从结构。前期投入成本比较低, 电气维护比较方便。但是相对于机械结构会复杂一些。
2 轧机压下机组简要介绍
唐钢中厚板公司二线轧机压下采用ABB公司ACS800系列变频器。我们公司轧机压下电机采用的是第一种即通过同步轴刚性连接。
采用转矩控制模式, 平均分配负载转矩。变频器采用主从控制来保证两台压下电机的转矩和速度严格同步。
压下电机控制部分采用ACS800 (型号) 逆变器两台, 采用目前比较先进的DTC控制技术。
该技术是目前最先进的变频技术, 该技术可以使异步电动机转矩响应时间小于5毫秒, 2倍启动转矩和非常高的速度控制精度, 非常宽的调速范围可以达到1∶1000以上, 经过严格的调试试运行, 达到了要求的静态特性和动态特性。
两个电机都采用光电编码器速度反馈。但是从机的编码器不是用来速度反馈的, 只是参与速度不同步和超速的报警。两台压下电机由两台400kw的交流变频电动机构成。
各自一个变频器, 装置过载能力3倍, 负载平衡, 直接转矩控制, 主电机速度闭环控制, 从电机转矩闭环控制。
3 主从参数设置
ACS800变频器的主从设置在通讯中, 通常情况下, 速度控制的电机被设置为主机, 转矩控制的被设置为从机, 主机通过光纤DDCS通讯板的第二个光纤通道和从机联络, 通过主从应用宏实现主从的速度控制和力矩分配。
主从设置参数表如下所示:
4 日常故障处理
1) OVERCURRENT (2310) 报过流主要原因估计是电机接地, 要查看电机和电缆的绝缘情况。以及电机基础, 或者装置自身问题。2) MOTOR STALL (7121) 电机堵转:其主要原因是机械部分卡死, 需要机械盘车, 或者是从机编码器以及编码器联轴器的相关问题。3) COMMMODULE (7510) 装置报通讯故障, 此时要检查DP头或者通讯模块。4) 装置报短路故障:此时需要更换变频器, 同事要检查电机和电缆。5) EARTHFAULT (2330) 电机接地故障:主要原因就是电机与电缆的绝缘电阻极低, 需要检查电机电缆的绝缘情况。6) EN-CODERERR (7301) 编码器故障:主要原因是检查编码器及联轴器, 还有线路问题, 以及编码器模块。7) 当从机报故障时又无法及时修复, 我们可以单独控制主机实现压下功能。但是要尽快恢复从机。避免因为主机电流过大而损坏主机设备。
5 总结
ABB公司的ACS800多传动系统品质优异, 实现了交流传动系统的高效率和高可靠性, 板材轧制主要是厚度控制, 通过该系统能够实现电动压下的精确控制, 并且该变频器体积相对较小。都是模块化更换方便。便于事故处理, 缺点是但是维护成本比较高。模块内部的原件无法维修必须返厂, 无形中增加了维护成本, 所以在日常维护中要精心点检, 为企业节省成本。
参考文献
[1]ABB公司.ACS800标准软件固件手册, 2007.
[2]ABB公司.ACS800主, 从控制手册, 2006.
ACS800变频器 篇6
1 控制系统
贵阳市一化工企业的一生产工序即是将溶剂与一次碱水经泵分别按比例混合配置以后, 再与二次碱水按比例混合配制, 由3台输送泵分别打入3个槽罐待用。技改后的工艺控制系统主界面如图1所示。控制系统包括传动部分、数据检测部分、变频器转速流量控制、可编程控制器部分、上位机部分及数据通讯控制部分。
本系统是经过可编程控制器PLC对溶液的配制进行精确计算后实现实时控制的, 是基于西门子S7-200 PLC、ABB ACS800系列的变频器, 将北京杰控公司的FameView组态软件作为控制系统的核心, 通过采用流量给定的方法, 工艺要求给定多少流量, 经PLC进行PID运算后, 给变频器一个转速模拟信号 (4～20mA) , 通过接收的模拟信号大小来控制变频器的转速 (即泵的转速) , 从而改变进料流量, 以达到工艺要求, 这样就解决了配制比例不容易控制的问题。
采用杰控科技的FameView组态软件, 通过编程完成了实时工艺流程及实时工艺参数的显示, 采用大屏幕液晶显示器对生产参数进行监控, 进、出料系统都在一个画面进行监控, 有实时数据查询、历史数据查询、实时曲线查询、历史曲线查询和设备报警查询等, 监控设备安放在值班室, 以便操作人员进行操作、监控, 通过组态软件编程完成实时报警功能, 无论任何设备发生故障, 都会立即显示在电脑屏幕上, 维修人员通过显示的故障情况可以较快地将故障定位, 并及时排除。
通过组建数据库记录每天的工艺参数, 方便调出需要的任何一天的工艺参数, 这样能够帮助工艺技术人员分析工艺指标和提出今后工艺的改进措施。
溶液自动配制系统具有自动开车与手动开车两种工作方式。通过电脑操作界面上的手、自动切换开关来转换, 一般都采用自动状态让PLC自动追踪, 并设定参数进行自动控制, 当设备需要检修、调试或发生特殊情况时可以采用手动开车, 进行单台设备启、停。
2 系统硬件
本系统由1台西门子S7-200的PLC、6台 ABB ACS800系列的变频器 (混合泵未用变频器控制) 、北京杰控的FameView组态软件编程的后台上位机系统、7台泵、8块流量计、4块压力计、1块液位计、若干槽罐及管道等组成。
2.1 传送部分
传送部分包括7台电机、6台变频器以及各种开关、泵、阀等, 对上位机发出的指令经PLC运算后处理执行。另外, 采用的是电磁阀不需要外加气源, 比较方便并可节约一定成本。变频器控制原理如图2所示。
2.2 数据检测部分
该部分由8块流量计、4块压力计、1块液位计和6台变频器等组成, 实现对现场工艺数据的实时采集, 以便上位机对溶剂添加进行实时、精确的控制。
2.3 变频器转速流量控制
通过现场流量计采集工艺数据与预先设定好的数据, 经PLC内的CPU进行分析处理, 采用了PID控制方式对变频器流量进行控制。
2.4 PLC部分
该部分由西门子S7-226MX CPU, 6块模拟量输入、输出模块和1块CPU电源组成, 完成全部开关量输入输出、模拟量输入输出, 以及计算和过程控制, 实现对溶剂的自动化配制添加和对设备运行情况的实时监控。
2.5 上位机参数设定、参数显示
上位机部分采用研祥的主机与PLC之间以PPI协议通讯, 完成溶液配制添加过程的工艺参数显示设定、历史数据库的查询及工艺参数的报警等。
2.6 数据通讯部分
该部分由PLC的port0、port2口和上位机的RS-232部分组成, port0口与上位机以PPI协议通讯完成参数设定显示, 该数据通讯的高精度、高可靠性和低成本极大地提高了设备的性能, 数据通讯网络如图3所示。
3 系统软件
溶液自动配制控制系统软件部分分为:控制部分、参数设定显示部分、计算采样部分和数据通讯部分。
3.1 控制部分
软件主程序部分包括系统启停、工艺参数显示、工艺参数设定以及参数报警, 主要靠系统开关量、流量计、压力计和液位计的输入情况完成溶液 (絮凝剂) 的自动配制。
3.2 工艺参数设定显示部分
主要依据杰控FameView5.56软件设计完成参数设定显示菜单, 共设计菜单画面3幅, 完成设备状态显示、工艺曲线查询、数据库查询、实时参数查询、设备起停、配制比例设定、报警查询、报警菜单弹出和溶剂每月用量等, 操作人员在值班室就可以对配制过程进行精确的监控。
3.3 计算采样部分
主要依据现场的流量计、压力计等设备, 将数据输入PLC后进行比较、逻辑运算、算术运算以及PID运算等, 然后将结果通过PLC模拟量输出模块去控制执行元件, 以达到对溶液配制添加过程的自动控制。
3.4 数据通讯部分
通过PLC的RS-485口与上位机的RS-232口相连, 采用PPI/PC协议进行单点数据通讯。
4 结束语
ACS800变频器 篇7
关键词：ACS1000变频器,逆变桥,IGCT,参数,GUSP
2014年12月26日, 某化工装置齿轮泵ACS1000变频器出现故障, 故障信息为“shortcircpl”, 电气维护人通过现场设备的综合现象分析判断找到故障点, 只用了9个多小时排除了故障, 保证了装置的正常运行。
1 ACS1000变频器主回路及相关触发电源介绍
1.1 ACS1000变频器主回路故障部分原理图
如图1所示, 故障逆变桥中的3组IGCT属于V相, V4031、V4032、V4033三块IGCT击穿后, 对应三个触发板输入电源短路, 从而导致GUSP电源模块三组24V电源模块故障。由此可以反查哪块IGCT触发板工作电源消失, 哪块IGCT就北击穿, 从而可锁定故障IGCT。
1.2 逆变桥触发电源GUSP介绍
ACS1000变频器一组GUSP电源模块由七个小的电源模块组成, 一台变频器有两个GUSP电源模块组成, 每一个电源小模块输出24V直流电源, 为14个IGCT (12个在逆变桥上, 2个在直流桥的正负母线上) 提供工作电源, 正常两个LED灯全部持续点亮, 不会熄灭或闪烁。
2 ACS1000变频器故障现象
2.1 操作面板显示故障信息
此次故障首先通过操作面板发现了故障信息, 即“shortcircpl”意思是逆变桥有短路。根据维护手册, 应对措施是联系ABB厂家。
2.2 GUSP电源模块LED灯不断闪烁
打开逆变桥的柜门可以看到左侧2个GUSP电源模块上共计3个小模块的LED灯在不断闪烁, 其余灯全部正常持续点亮。闪烁的表示故障。
3 ACS1000变频器的故障处理
3.1 ACS1000变频器的拆卸和安装
首先领取三块新的IGCT备件和GUSP电源模块一套以备更换, 其次根据维护手册进行故障的IGCT的拆卸。
(1) 更换IGCT以前, 确认断路器在断开位, ACS1000接地刀在合闸状态, 控制电源在断开位。
(2) 准备10mm的扳手和24mm的套筒。
(3) 电路板对静电非常敏感, 在用手触摸之前, 请触摸ACS1000壳体对自身放电。
(4) 打开逆变部分柜门。
(5) 拔出IGCT板的光纤头以及控制电源插头。
(6) 用套筒对21mm螺母进行释压, 以每次半圈的方式旋出, 直至压力板可以轻松拿出。
(7) 将提升装置放在故障IGCT的上面。
(8) 用10mm的扳手将提升装置固定。
(9) 通过旋紧上面的螺母, 提升起散热器。注意要将两边均匀提升。
(10) 用手抓住IGCT上的塑料片将其取出。
(11) 检查散热器表面是否有灼伤。
(12) 用布和清洗液将散热器表面擦洗干净。
(13) 插上一块新的IGCT, 轻轻移动, 看IGCT是否在正确的位置上。
(14) 重新插上光纤头以及控制电源插头。
(15) 松开上面的螺母, 放下散热器。注意要将两边均匀下降。取出提升装置。
(16) 重新插上光纤头以及控制电源插头。
(17) 拧紧相模块, 先用手旋紧均匀的旋紧两边螺母, 然后用扳手依次对两个螺母按照每次半圈的方式旋紧, 直至水平板在同一水平面上。用尺子检查大小平片是否在同一水平面上, 拧紧所有固定相模块的部分再一次检查IGCT。
(18) 三块故障的电源小模块直接取下上面的挡板, 拔出来, 然后将新的三块电源小模块插入到对应的底座即可。
3.2 ACS1000变频器的调试
闭合接地开关 (检查IOEC1中的DI11灯应该被点亮) , 复位所有的故障。IGCT的开关可以用参数12.31 IGCTTest Ontime进行测量。当参数112.21设置为0时, 此功能被取消。当此参数不为零时, 两个IGCT会按照设定的时间被同时打开, 首先是U相的上两个然后是下两个, 接下来是按照同样顺序的V相和W相。在一个次序后, 参数112.21将会被自动设置为0。通过测量门极和负极的电压可以测量IGCT是否打开。当IGCT打开时测量值应为+0.5-0.7VDC。当IGCT关闭时测量值应为-20VDC。其他测试项见下。
(1) 将参数112.31 IGCTTest Ontime由0s改为15-60s。
(2) 依次测量以下12个IGCT门极与正极 (阴极) 之间的电压。
(3) V1U/V4021, V2U/V4022, V3U/V4023。
(4) V1V/V4031, V2V/V4032, V3V/V4033。
(5) V1W/V4041, V2W/V4042, V3W/V4043。
然后测量下一个IGCT和最后一个IGCT, 并记下数值。
3.3 测试结果及分析
上述测试数据无明显差异, 满足手册所规定的电平要求, 表明所有的IGCT全部正常, 联系工艺签字送电, 开机后运行正常。
4 结语