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    西门子变频器编码器SBR板

    更新时间:2020-09-23   浏览数:171
    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:西门子变频器编码器SBR板
    产品数量:100.00个
    包装说明:全新原装
    单 价:面议

    西门子变频器编码器SBR板

    PLC控制变频器,在工业控制中比较常见,用户通过PLC控制变频电机的启停,调速,并监控电机的运行状态。

    那么PLC控制变频器是如何实现的么?


    常用的方式有两种,一种是采用通讯网络进行控制,另一种是通过触点物理控制。

    控制方式

    通讯控制优点:接线少,所需中间设备少。

    缺点:通讯易被变频器干扰,需要在程序中做通讯程序段。

    触点控制优点:不用写通讯程序,控制简单,抗干扰能力强。

    缺点:需要中间继电器,接线较多。

    在变频器与PLC控制系统中,变频器与PLC不同柜,若是现场不允许分别布置,必须设置在同一个柜子中,要将PLC与变频器分割开,使用镀锌板,并将两者的接地单独设置,否则变频器运行时,可能会干扰PLC的正常运行,我们先了解下为什么变频器会对PLC产生影响。

    干扰类型

    谐波在变频器的日常运行工作中,总是产生不同性质的高次谐波,这些高次谐波的存在会对电网、电气设备以及其他装置造成很大的危害。目前,很多变频器装置的前端位置都进行了电抗器的有效配置,这在一定程度上可以减缓高次谐波所带来的危害,但是,针对于一些更高的谐波来说,其是起不到滤除阻抗作用的。这些不能够被滤掉的更高次谐波极易对PLC产生影响。PLC自身所形成的信号是比较微弱的,其对电源的要求标准非常高,由于高次谐波对电源等等装置所造成的应影响必然会导致PLC信号的不稳定,从而造成集中控制系统以及密度控制系统的非正常运行。

    磁场干扰变频器的逆变器大多采用PWM技术,当工作于开关模式且作高速切换时,发生大量耦合性噪声。因此变频器对系统内其它电子、电气设备来说是一电磁干扰源。

    变频器干扰解决办法

    磁场干扰采用隔离的方法变频器的动力线与PLC信号线不能够走在一起,信号线要采用屏蔽电缆,并加钢管进行隔离。动力线的地线要与信号通道的地线不能连在一起,应为变频器工作时产生谐波电流通到大地有可能对信号通道产生干扰,所以建议分开。变频器单独放一个柜子,不要同PLC放在同一个柜。变频器加屏蔽网进行隔离。变频器与信号通道的电源隔离,可在变频器主回路或信号通道回路加装隔离变压器。在PLC模块与传感器中间加隔离放大器。高次谐波干扰可采用抑制法在变频器输入或输出端加装电抗器滤波在变频器输入端加RC型滤波器在变频器输出与马达动力线之间加磁环在变频器直流P+,P-之间对地加谐振电容去谐波降低变频器的载波频率及时间常数我们在做控制柜设计的时候,一定要考虑到干扰的问题,所以在设备的进线及出线之间好设隔离装置,比如中间继电器等等。

    如果是老变频器,也就是使用了一段时间以后的变频器,往往是因为风扇堵塞或者风扇坏了引起的过热报警,清洁一下风扇上的垃圾或者更换掉风扇就好了,请关注:机电猫

    电子产品需要在一定环境温度下工作

    任何电子产品,都只能在一定的温度范围内才可以正常工作,超出这个范围,温度太高或者太低,都无法持续运行,这是由于电子元件的材料会发生变化,引起电子产品本身失去自身的功能。

    变频器也是一种电子产品,当然也不能超温度使用的,如果变频器长期在高温环境下运行,除了性能不稳定,缩短寿命外,有些甚至很快直接坏掉。西门子变频器编码器SBR板

    变频器本身就有冷却系统,常见的是变频器上边装有冷气风扇,而模块等大功率配件安装在大型散热片上,能有效地降温。

    一般变频器设计的运行环境温度,往往是零下10°到零上50°,在工厂里边,往往在不宜超过45°的工作环境中使用。厂家设计时候考虑到这些细节了,所以设计了温度检测装置,当变频器内部温度高于一定门槛,就会直接让CPU控制变频器,让它停止工作,避免温度太高直接伤害到变频器本身。

    因此如果变频器出现过热自动保护而停止工作,需要时间检查环境温度是否太高了,如果温度太高了,是不宜长期使用变频器的,需要考虑单独设计独立的降温系统来保证变频器的继续使用。

    负载过大,选型错误或者安装不正确

    变频器因为电流比较大,发热厉害,即使一些场合温度没有那么高,但是因为负载功率过大,容易造成变频器本体发热而产生高温触发温度保护机制。

    有些频繁启动停止的变频器,长期工作时候发热量比较大,除了考虑环境的通风和冷却以外,还要在选型的时候保证正确,需要选大一点容量,比如电机是22KW的,而变频器需要选30KW的。

    一些国产的牌子,虽然名义上变频器的容量足够,不排除因为偷工减料,模块的规格没有设计合适,在负载比较重的场合,也应该考虑放大一号来使用。

    当变频器容量对比负载容量不足的时候,运行一段时间后,不排除会出现过热过流报警之类而停机,这种情况时候更换大一点的变频器规格了。

    变频器安装,需要直立安装,这样散热风机带动的气流才可以顺利把内部的热量及时散发出去。如果场合因为体积问题,无法这样安装,需要给变频器单独加散热装置。

    多台变频器一起安装在一个柜子里边,也需要让变频器之间保留一定的距离,而变频器的上部,要离开线槽等部件一定距离,这样可以让热量顺利散发,避免过热停机。

    变频器内部电路有问题

    变频器一般在底部安装了热敏电阻之类的元件,直接检测散热片的温度,如果热敏电阻老化了,或者坏掉了,会直接引起测量失误,造成错误停车报警。

    而热敏电阻需要经过一些阻容或者运放三极管之类的元件处理信号,再把信号传输到单片机里边进行超温判断,如果这些电路老化或者损坏了,同样会造成变频器误报警动作停机。

    大多数变频器的还在散热风扇里边设置了热敏电阻,如果这个电阻坏了,或者是更换了不带热敏电阻的风扇,并没有及时屏蔽这个检测电路,同样会引起误动作。

    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。

    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。


    西门子变频器编码器SBR板



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