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新聞中心 安川變頻器在起重機起升機構上應用的現場調試
發布時間：2012-05-20 瀏覽次數：388 返回列表
近年來，隨著電力電子技術、計算機技術及自動控制技術的顯著進步，生產工藝的改進及功率半導體器件價格的降低，變頻調速在工業上的應用愈加廣泛，在節能、省力化、自動化及提高生產率、產品質量等方面都取得了顯著效果。并且變頻器的調速性能優異，起動轉矩足夠大，能實現無級調速，且變頻器基本屬于免維護，所以近幾年來其在行車上的應用也越來越廣。為了滿足快節奏的生產及鋼卷在吊裝過程中的質量，對大部分行車進行了變頻更新。我們知道，行車各機構都屬于恒轉矩負載，且起升機構為位能性負載，所以對起升機構的控制性能、精度要求及調試相對平移機構就要復雜一些。對此，本文主要以起升機構的變頻調試為入點，講述行車在變頻調試中的步驟及方法。 2 控制系統概述 變頻控制系統均采用主令控制器+plc+變頻器的控制方式，起升機構采用帶pg速度反饋的矢量控制方式，大車采用v/f控制方式（大車兩臺電動機），小車采用無pg矢量控制方式。變頻器選用的是日本yaskawa g7 變頻器，大、小車機構變頻器選用的是通用型變頻器，起升機構則選用的是該系列起重專用變頻器，以提高起升機構的控制性能、精度及安全可靠性。本文著重講述的是起升機構變頻器的現場調試。其電氣原理圖如圖1所示。 3 現場調試 按照系統設計的方案，檢查變頻器的輸入輸出端及多功能（數字、模擬）端子的接線、pg速度控制卡的接線、電機的接線、plc的輸入輸出端子的接線、外圍電器元件的接線等是否緊固，并進行接線校核，確認沒有錯誤后合上電源總斷路器，用萬用表測量三相電源電壓是否平衡，確認無誤后合上機構斷路器，再按下啟動按鈕，機構接觸器吸合，變頻器得電。 3.1變頻器初次上電檢查 檢查變頻器數字操作面板，其“seq”、“ref”、“alarm”指示燈點亮。 （1）“seq”指示燈點亮：控制回路端子輸入運行指令有效。本系統設計方案的運行指令、多段速指令均是從控制回路端子輸入，故“seq”指示燈點亮。 （2）“ref”指示燈點亮：控制回路端子a1、a2輸入頻率指令有效。本系統設計方案的頻率指令采用變頻器內部的頻率指令，沒有采用端子a1（主速）、a2（輔速1）輸入頻率指令及模擬量輸入端子a3（輔速2），故修改參數b1-01=0（即頻率指令來自操作器），修改后“ref”指示燈熄滅。 （3）“alarm”指示燈點亮：某個參數設置有誤。查看數字操作面板的錯誤提示，對照說明書的故障解決對策進行相應的參數修改，修改后“alarm”指示燈熄滅。 依據系統設計的方案，“seq”指示燈點亮、“ref”指示燈熄滅、“alarm”指示燈熄滅為變頻器上電后的正常狀態。 3.2 基本參數設定 依據系統設計方案，起升機構采用帶pg矢量控制方式，編碼器選用增量式磁旋轉編碼器，脈沖數為600p/r，通過速度控制卡pg-b2與變頻器相連接，如圖1所示。主要設定的基本參數如表1所示，其他參數應用出廠設定值。 學習參數設定及實施自學習矢量控制是異步電動機一種理想的控制方式，它具有很多優點，如可以從零轉速進行速度控制，調速范圍寬；可以對轉矩進行精確控制；系統響應速度快；加減速特性好等。但異步電動機進行矢量控制是以電動機內部參數已知為前提的，除了必須準確地檢測電動機的轉速外，還必須準確掌握電動機的內部參數m和r2，并將這些參數輸入變頻器的控制算法。若所掌握的參數值有誤差，則電動機的控制性能將直接受到影響，為了保證進行矢量控制時變頻器控制算法中所用到的參數與實際參數一致，故有必要進行電動機自學習（auto-tune）。 yaskawa g7 變頻器有三種自學習模式：旋轉型自學習模式、停止型自學習模式、只對線間電阻的停止型自學習模式。在矢量控制模式里可以選擇旋轉型自學習模式也可以選擇停止型自學習模式，只是旋轉型自學習模式必須在脫離負載的情況下才能進行，對現場環境不允許的情況下，選擇停止型自學習模式也可以達到和旋轉型自學習模式同等的控制性能，兩者只是自動測定電動機的參數數據的量不同，但電動機所必需的數據都是自動測定的。自學習設定參數如表2所示。 在設定如上表所示的參數后，操作器顯示”tunning ready ”，然后按下run鍵，變頻器開始自學習，即變頻器讓電動機在通電狀態下停止約1min，自動測定電動機所必要的部分數據，而其余的必要參數會在驅動模式中最初運行時自動設定。自學習完成后，操作器會顯示successful，表明自學習成功；若在自學習進程中出現故障，可以對照說明書的自學習故障對策一表進行排除，此不再詳述。自學習測定的電動機參數可以在參數e2中查看。 3.4 機構各功能調試 經過以上三個步驟，就已具備變頻器驅動電動機帶負載的條件。但要實現系統設計的所有功能，還必須逐一調試機構各項功能。 系統主要實現的功能： (1) 多檔速和點動 g7變頻器共可實現17段速，可見yaskawa變頻器的段速設定之廣。系統設計有四檔速與點動，其動作頻率是由操作器設定的。四檔速是由變頻器的多功能輸入s6、s7端子組合實現的（如圖1 變頻器的多功能輸入端子功能設定）；點動是由變頻器的多功能輸入s8端子實現的。參數設定見表1，端子組合如表3所示。 (2) 外部故障 若變頻器周邊元器件出現故障及異常時，讓故障節點輸出動作，使變頻器停止運行。主要外部故障有：制動單元、制動電阻過熱接點；抱閘控制開關接點。 (3) 故障復位 此功能用于變頻器出現故障時，可在操作室進行故障復位操作，由變頻器的多功能輸入s4端子實現 (4) 安全行程限位 安全行程限位用于機構在達到規定的行程時切斷變頻器的運行指令，但不切斷變頻器的電源，以防止變頻器頻繁通斷，縮短變頻器的使用壽命。此功能是通過plc編程實現的，即將其觸點串連在變頻器的運行指令回路中。 (5) 超速保護 設置超速開關(硬件保護)用于當機構運行的速度超過設定的速度時，切斷變頻器電源，即將其觸點串接在變頻器前級接觸器線圈的回路中。超速故障屬于較重的故障，所以須切斷變頻器的電源，必須待查明故障原因后才能再次運行變頻器，以防出現安全事故。同時在帶pg矢量控制中還可以通過參數f1-08（過速度檢出值）、f1-09（過速度檢出時間）的設置，變頻器可以實現過速保護(軟件保護)，即當變頻器在過速度檢出時間內檢測到機構運行速度超過設定值時，立即報os（過速度）故障，變頻器自由滑行停止。 (6) 零位保護 當操作手柄置于零位時，禁止變頻器運行，主要是防止誤操作。零位保護功能是通過plc編程實現的。 限于篇幅，其他輔助功能此不在贅述。 3.5 參數優化 變頻器的功能參數有很多，也很復雜，yaskawa g7的功能參數達300個之多，如此多的參數不可能也不必逐個需要重新設置，很大一部分參數應用出廠設定值就可以滿足現場的使用要求。但是要發揮變頻控制系統的最佳性能，就必須對必要的部分參數進行優化。對行車起升機構變頻控制系統來說： (1) 機械抱閘動作與變頻電氣制動之間的時序配合無疑是系統設計中的重點yaskawa g7起重專用變頻器，其內部置有起重專用控制軟件，設有抱閘時序功能參數。此功能動作說明：變頻器得到運行信號后，根據內部頻率指令、電機電流、力矩指令大小輸出“抱閘松開指令”（如圖1的m1-m2多功能輸出端子），且變頻器必須在得到一個“抱閘松開確認”（如圖1的s5端子）的反饋信號后，輸出頻率才能達到預定的頻率。 (2) 加、減速時間 加、減速時間設定必須遵循一個基本原則：加速時間的設定不應使過電流失速防止回路因過電流而動作；減速時間的設定不應使再生過電壓失速防止回路因過電壓而動作。加、減速時間的設定若用公式法計算，則比較繁瑣。通常實際應用中，在遵循以上原則的情況下，根據工藝要求及負載的慣性，用經驗法設定。其設定的參數為：c1-01（加速時間1）=5s；c1-02（減速時間1）=2s。 (3) 保護功能 變頻器的保護功能很強，有對電動機、外部機械的保護功能，也有對變頻器自身的保護功能。其相關的參數設置如表5所示。 3 調試中出現的主要故障及其解決對策 (1) 變頻器在上升運行時報“se2”故障 變頻器下降運行正常，但在上升運行時，抱閘接觸器不吸合，抱閘打不開。抱閘接觸器的動作主要由變頻器的抱閘松開指令控制，在plc程序監控中發現當上升運行時抱閘松開指令沒有成為閉合信號，顯然是在變頻器得到運行指令后，沒有檢測到足夠的正轉釋放電流和力矩，故沒有發出閉合信號。在檢查抱閘時序相關參數的設定沒有錯誤后，想到機械抱閘的調整松動也可能出現此故障現象，果不其然，將抱閘適當的調緊后，故障消除。 (2) 不能實現第二、三段速 變頻器第一、四檔速運行正常，但第二、三段速輸出就是達不到預設的頻率，原以為是多段速指令的組合出現了錯誤，但在查看了說明書的多段速指令時序圖后，確定組合沒有錯誤，后仔細查閱，若使用d1-02、d1-03設定的頻率作為第二、三段速時，必須將參數h3-05、h3-09設為1f（h3-05：選擇多功能模擬量輸入端子a3功能；h3-09：選擇頻率指令（電流）端子a2功能；1f：不使用模擬量輸入），修改參數后，運行正常。即若系統設計中不使用多功能模擬量端子作為給定頻率指令時，必須將多功能模擬量端子屏蔽，以免產生干擾。 4 結束語 隨著變頻調速技術的發展，近幾年來其在行車上的應用也越來越廣。本文通過yaskawa g7 起重專用變頻器在行車起升機構上應用的調試，介紹了yaskawa g7 起重專用控制軟件的一些主要功能及行車變頻調試的基本方法、步驟。 |
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