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    西门子变频器励磁板

    更新时间:2020-09-23   浏览数:88
    所属行业:电气 工控电器 DCS/PLC系统
    发货地址:上海市金山区  
    产品规格:西门子变频器励磁板
    产品数量:100.00个
    包装说明:全新原装
    单 价:面议

    西门子变频器励磁板

    本文分析了AB700S变频器在升降大负载小车上的应用,主要介绍为防止小车溜钩、定位失控、坠落事故的发生而对编码器的同步判断、零速满转矩与抱闸的同步控制在PLC程序中的实现及变频器一些重要参数的手动设置,这些技术在类似的位能大负载设备的控制上可以得到广泛的推广与应用。

    西门子变频器励磁板

    衡阳钢管有限公司Φ720分厂的芯棒循环小车,总负载60吨左右,高行走速度1.5m/s ,定位精度±1mm , 高升降速度0.3m/s ,定位精度±2mm ,分别由一台250KW升降电机,一台132KW行走电机,3台55KW夹钳电机来控制,均由AB700S变频器驱动。

    它有11个工位,每个工位的行走与升降距离都不一样,控制相当复杂。而对于这样的位能大负载不仅要求运行平稳、定位精确,保证其安全可靠,防止溜钩与意外坠落事故也是尤为重要,否则后果不堪设想。

    在调试、试生产过程中由于变频器参数未得到优化、PLC程序设计不合理及未采取恰当的保护措施而使小车出现了溜钩、定位失控与坠落事故。后来我们对变频器进行了手动优化,对程序进行了重新设计即编码器的同步判断、零速满转矩与抱闸的同步控制等,经反复调试后,至今运行效果良好。

    1、设备结构图如下:

    图1设备结构图

    2、PLC程序的设计

    2.1、值编码器与增量式编码器同步的比较

    图2 值与增量式编码器比较程序原理

    控制原理,如图2所示。

    程序①②:DB100.DBD4为测量升降机构升降距离的值编码器的值,ID804为电机尾部速度增量式编码器的值(编码器进AB700S变频器,通过 profibus与PLC通讯)由于程序编在循环中断组织块OB33中,故程序将根据500MS的固有周期对两个编码器的值进行采样与计算。程序③:MD816的值除以100(双整数除法)这是因为增量式编码器装在电机尾部由于存在编码器脉冲数、机械减速箱的问题故需将其换算与值编码器的值保持一致。程序④⑤:将MD820、MD804分别转换成实数并取值。程序⑥:将换算后的增量式编码器的值与值编码器的值进行比较,MD824大于MD828(值编码器丢脉冲)时则报升降编码器计数错误的故障通过程序立即将变频器给零速并机械抱闸,只有查清故障并手动将M606.5复位后才能再次工作。在试生产过程中几次由于值编码器故障造成定位失控而撞坏设备,通过编制以上程序将两个编码器的值作比较可以判断值编码器是否工作正常、与增量式编码器同步与否等,有效地防止了升降小车溜钩与定位失控事故的发生。

    2.2、零速满转矩与抱闸的同步控制

    一般的位能负载控制设计采用零速满转矩或抱闸单独控制,但各有优缺点,我们开始采用零速满转矩控制,在试生产过程中由于变频器、编码器、供电电源等外界因素的影响而造成小车坠落几次。

    我们分析:由于总负责有60吨左右,加速度、惯性很大,当小车失控意外坠落过程中,抱闸总会有滞后而且无法抱住失控的升降小车,我们决定采取零速满转矩与抱闸同步控制,程序原理如下图3所示:

    图3 零速满转矩与抱闸同步控制程序原理

    参数说明:如图3所示。

    AB700S变频器状态字 L0.2-准备就绪 L1.1-运行 L1.7-故障 L0.5-零速 #Enable-变频器使能(来自WICC画面)#Fw-正转 #Bw-反转 #Valve_抱闸阀 #Control-变频器控制字 #Speed_Out-给变频器速度 #E_Stop-外部急停 M606.5为编码器计数错误。

    控制原理:如图3所示。

    程序①:在变频器准备就绪、没运行、无故障、无外部急停的情况下通过点击WICC画面#Enable将W#16#2控制字与“0”速度送给变频器,这时变频器建立磁场与转矩(零速满转矩)。程序②:当收到变频器运行信号(L1.1)1秒后,如果PLC有正转、反转指令则打开抱闸(#Valve),确保打开抱闸前零速满转矩已建立; 当PLC撤除正转、反转指令时只有收到变频器零速信号(L0.5)后才关闭抱闸,确保关闭抱闸前小车处于静止状态,防止抱闸磨损。程序③:当撤除WICC画面#Enable时,抱闸(#Valve)立即关闭并在5秒钟后才给变频器发W#16#1停止指令,确保抱闸关闭前变频器处于零速满转矩状态,防止了溜钩的发生。程序④:当PLC无正转、反转指令或升降编码器计数错误故障时则将“0”速度送给变频器。使变频器处于零速满转矩状态,与抱闸一起控制来防止溜钩、坠落事故的发生。3、变频器参数的手动设置

    AB 700S是高性能的工程型变频器,它提供了高性能的传动控制,有卓越的性能,我们将控制模式设为Field Oriented Control(磁场定向控制)简称FOC 是带有电压自调整的感应电动机控制,能将定子电流分解成磁场电流和转矩电流,因此虽然是交流电动机的电流,也能够作为直流量进行控制,与输出频率无关,能够更好的进行高性能控制。

    但当我们将电机自优化运行后,带上负载时(总重量60吨左右)出现溜钩、定位失控现象,说明控制这样的位能大负载需对变频器的一些参数作手动优化,我们修改参数说明如下:

    总惯量[Total Inertia] :2→5 额定电动机转矩下,带负载的电动机从零速加速到基速时所用时间秒数。其目的是改善加减速和恒速运行时的冲击大负载的运行特性;电源掉电模式[Power Loss Mode]:0→2 可选值0 使变频器在掉电时间内滑行而不提供电动机电流,可选值2 使变频器在掉电时间内连续”正常”工作,这样可以防止溜钩、坠落;电源掉电时间[Power Loss Time]:2s→0.1s 在检测到故障之前,设置使电动机维持在掉电模式下的时间。这样可以缩短检测掉电到报故障的时间,以便立即抱闸;电源掉电幅值[Power Loss Level]:22.1→46.6 设置母线电压幅值,当母线电压低于该幅值时则变频器报故障,程序控制立即抱闸;正向转矩限幅[Torque Pos Limit]:2→8设置正向转矩基准值的外部转矩限幅;负向转矩限幅[Torque Neg Limit]:-2→-8 设置负向转矩基准值的外部转矩限幅 ;再生功率限幅[Regen Power Lim]:-0.5→-8 ;母线低电压组态[BusUndervoltCnfg]:1→3 组态变频器对直流母线电压下降到小值以下时响应。由原来的报警改为故障并且斜坡停车 ;速度调节带宽[Spd Reg BW]:10→100 设置速度调节器的带宽,单位为rad/S。小信号的时间响应大约为1/带宽,并且是到达设定点63%的时间值。改变该参数值将自动更新速度调节比例系数P增益、积分系数I增益。这样速度调节的比例系数与积分系数将自动调整,加快了响应速度。通过我们修改以上参数后,运行时起、制动平稳,定位准确,有效地防止了溜钩、定位失控等现象。

    4、实际速度、电流曲线图

    图4 升降电机运行的实际速度、电流曲线

    图4是升降电机运行时的实际速度、电流曲线图,红色为速度曲线,黑色为电流曲线。

    5、结束语

    由以上图4的实际速度、电流曲线可以看出:通过我们重新设计PLC程序、手动修改变频器参数后,设备运行速度平稳,准确定位后零速满转矩与抱闸共同控制着60吨左右的位能大负载。这些技术的采用与创新能有效地防止溜钩、定位失控、坠落事故的发生,运行效果相当理想。对变频器、PLC控制的类似位能大负载升降小车有很好的借鉴作用。

    在变频器维修的过程中,变频器故障报警提示,显示现场电路电机没有短路,检查电机没有问题,换上备用变频器后正常工作。经常遇到需要将变频器的元器件一件一件的拆解下来,变频器元器件的拆卸是一个突出的问题。

    1. 弱电部分

    弱电部分是高密度排布,由于元器件的体积小,在拆卸时稍不尽心,就会损坏线路板,造成严重后果。两个引脚的元件可以用电烙铁,三个以上引脚的器件用电。 烙铁困难。贴片器件用热风机,多角双排插脚。

    2. 强电部分

    强电部分的两脚元件可以用电烙铁,多脚器件、大功率模块,拆卸困难。为了解决拆卸问题,可以用钢锯将模块锯掉,然后在电烙铁将每个引脚拆下。

    下面分享一个变频器维修拆解的案例

    图一:正面照,几块板子,别的没啥。

    图二:上面有个元器件坏了,有烧的痕迹

    图三:看到有模块烧的痕迹

    图四:下面白色的模块坏了

    用万用表测试了下,更换贴片电阻一个,更换模块一个,花了400多,节约1200,按照一个维修成本算的。

    要想做好变频器维修,当然了解变频器基础知识是相当重要的,也是迫不及待的。下面我们就来分享一下变频器维修基础知识。

    变频器维修入门--电路分析图 对于变频器维修,仅了解以上基本电路还远远不够的,还须深刻了解以下主要电路。主回路主要由整流电路、限流电路、滤波电路、制动电路、逆变电路和检测取样电路部分组成。下图是它的结构图。

    变频器基本电路图分析

    目前,通用型变频器绝大多数是交—直—交型变频器,通常尤以电压器变频器为通用,其主回路图(见图1.1),它是变频器的核心电路,由整流回路(交—直交换),直流滤波电路(能耗电路)及逆变电路(直—交变换)组成,当然还包括有限流电路、制动电路、控制电路等组成部分。

    1、整流电路

    如图1.2所示,通用变频器的整流电路是由三相桥式整流桥组成。它的功能是将工频电源进行整流,经中间直流环节平波后为逆变电路和控制电路提供所需的直流电源。三相交流电源一般需经过吸收电容和压敏电阻网络引入整流桥的输入端。网络的作用,是吸收交流电网的高频谐波信号和浪涌过电压,从而避免由此而损坏变频器。当电源电压为三相380V时,整流器件的大反向电压一般为1200—1600V,大整流电流为变频器额定电流的两倍。

    2、滤波电路

    逆变器的负载属感性负载的异步电动机,无论异步电动机处于电动或发电状态,在直流滤波电路和异步电动机之间,总会有无功功率的交换,这种无功能量要靠直流中间电路的储能元件来缓冲。同时,三相整流桥输出的电压和电流属直流脉冲电压和电流。为了减小直流电压和电流的波动,直流滤波电路起到对整流电路的输出进行滤波的作用。

    通用变频器直流滤波电路的大容量铝电解电容,通常是由若干个电容器串联和并联构成电容器组,以得到所需的耐压值和容量。另外,因为电解电容器容量有较大的离散性,这将使它们随的电压不相等。因此,电容器要各并联一个阻值等相的匀压电阻,消除离散性的影响,因而电容的寿命则会严重制约变频器的寿命。

    3、逆变电路

    逆变电路的作用是在控制电路的作用下,将直流电路输出的直流电源转换成频率和电压都可以任意调节的交流电源。逆变电路的输出就是变频器的输出,所以逆变电路是变频器的核心电路之一,起着非常重要的作用。

    常见的逆变电路结构形式是利用六个功率开关器件(GTR、IGBT、GTO等)组成的三相桥式逆变电路,有规律的控制逆变器**率开关器件的导通与关断,可以得到任意频率的三相交流输出。

    通常的中小容量的变频器主回路器件一般采用集成模块或智能模块。智能模块的内部高度集成了整流模块、逆变模块、各种传感器、保护电路及驱动电路。如三菱公司生产的IPMPM50RSA120,富士公司生产的7MBP50RA060,西门子公司生产的BSM50GD120等,内部集成了整流模块、功率因数校正电路、IGBT逆变模块及各种检测保护功能。模块的典型开关频率为20KHz,保护功能为欠电压、过电压和过热故障时输出故障信号灯。

    逆变电路中都设置有续流电路。续流电路的功能是当频率下降时,异步电动机的同步转速也随之下降。为异步电动机的再生电能反馈至直流电路提供通道。在逆变过程中,寄生电感释放能量提供通道。另外,当位于同一桥臂上的两个开关,同时处于开通状态时将会出现短路现象,并烧毁换流器件。所以在实际的通用变频器中还设有缓冲电路等各种相应的辅助电路,以保证电路的正常工作和在发生意外情况时,对换流器件进行保护 .

    4、驱动电路

    驱动电路是将主控电路中CPU产生的六个PWM信号,经光电隔离和放大后,作为逆变电路的换流器件(逆变模块)提供驱动信号。

    对驱动电路的各种要求,因换流器件的不同而异。同时,一些开发商开发了许多适宜各种换流器件的专用驱动模块。有些、型号的变频器直接采用专用驱动模块。但是,大部分的变频器采用驱动电路。从修理的角度考虑,这里介绍较典型的驱动电路。图二是较常见的驱动电路(驱动电路电源见图2.3)。

    驱动电路由隔离放大电路、驱动放大电路和驱动电路电源组成。三个上桥臂驱动电路是三个独立驱动电源电路,三个下桥臂驱动电路是一个公共的驱动电源电路。

    5、保护电路

    当变频器出现异常时,为了使变频器因异常造成的损失减少到小,甚至减少到零。每个的变频器都很重视保护功能,都设法增加保护功能,提高保护功能的有效性。

    在变频器保护功能的领域,厂商可谓使尽解数,作好文章。这样,也就形成了变频器保护电路的多样性和复杂性。有常规的检测保护电路,软件综合保护功能。有些变频器的驱动电路模块、智能功率模块、整流逆变组合模块等,内部都具有保护功能。

    图四所示的电路是较典型的过流检测保护电路。由电流取样、信号隔离放大、信号放大输出三部分组成。

    6、开关电源电路

    开关电源电路向操作面板、主控板、驱动电路及风机等电路提供低压电源。图五富士G11型开关电源电路组成的结构图。

    直流高压P端加到高频脉冲变压器初级端,开关调整管串接脉冲变压器另一个初级端后,再接到直流高压N端。开关管周期性地导通、截止,使初级直流电压换成矩形波。由脉冲变压器耦合到次级,再经整流滤波后,获得相应的直流输出电压。它又对输出电压取样比较,去控制脉冲调宽电路,以改变脉冲宽度的方式,使输出电压稳定。

    7、主控板上通信电路

    当变频器由可编程(PLC)或上位计算机、人机界面等进行控制时,必须通过通信接口相互传递信号。图六是LG变频器的通讯接口电路。

    频器通信时,通常采用两线制的RS485接口。西门子变频器也是一样。两线分别用于传递和接收信号。变频器在接收到信号后传递信号之前,这两种信号都经过缓冲器A1701、75176B等集成电路,以保证良好的通信效果。

    所以,变频器主控板上的通信接口电路主要是指这部分电路,还有信号的抗干扰电路。

    8、外部控制电路

    变频器外部控制电路主要是指频率设定电压输入,频率设定电流输入、正转、反转、点动及停止运行控制,多档转速控制。频率设定电压(电流)输入信号通过变频器内的A/D转换电路进入CPU。其他一些控制通过变频器内输入电路的光耦隔离传递到CPU中。


    西门子变频器励磁板



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