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AB700S變頻器在升降大負載小車上的應(yīng)用

倩倩 ? 來源: 電氣新科技 ? 2020-01-22 15:14 ? 次閱讀
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本文分析了AB700S變頻器在升降大負載小車上的應(yīng)用,主要介紹為防止小車溜鉤、定位失控、墜落事故的發(fā)生而對編碼器的同步判斷、零速滿轉(zhuǎn)矩與抱閘的同步控制在PLC程序中的實現(xiàn)及變頻器一些重要參數(shù)的手動設(shè)置,這些技術(shù)在類似的位能大負載設(shè)備的控制上可以得到廣泛的推廣與應(yīng)用。

衡陽鋼管有限公司Φ720分廠的芯棒循環(huán)小車,總負載60噸左右,最高行走速度1.5m/s ,定位精度±1mm , 最高升降速度0.3m/s ,定位精度±2mm ,分別由一臺250KW升降電機,一臺132KW行走電機,3臺55KW夾鉗電機來控制,均由AB700S變頻器驅(qū)動。

它有11個工位,每個工位的行走與升降距離都不一樣,控制相當(dāng)復(fù)雜。而對于這樣的位能大負載不僅要求運行平穩(wěn)、定位精確,保證其安全可靠,防止溜鉤與意外墜落事故也是尤為重要,否則后果不堪設(shè)想。

在調(diào)試、試生產(chǎn)過程中由于變頻器參數(shù)未得到優(yōu)化、PLC程序設(shè)計不合理及未采取恰當(dāng)?shù)谋Wo措施而使小車出現(xiàn)了溜鉤、定位失控與墜落事故。后來我們對變頻器進行了手動優(yōu)化,對程序進行了重新設(shè)計即編碼器的同步判斷、零速滿轉(zhuǎn)矩與抱閘的同步控制等,經(jīng)反復(fù)調(diào)試后,至今運行效果良好。

1、設(shè)備結(jié)構(gòu)圖如下:

圖1設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

2、PLC程序的設(shè)計

2.1、絕對值編碼器與增量式編碼器同步的比較

圖2 絕對值與增量式編碼器比較程序原理

控制原理,如圖2所示。

程序①②:DB100.DBD4為測量升降機構(gòu)升降距離的絕對值編碼器的值,ID804為電機尾部速度增量式編碼器的值(編碼器進AB700S變頻器,通過 profibus與PLC通訊)由于程序編在循環(huán)中斷組織塊OB33中,故程序?qū)⒏鶕?jù)500MS的固有周期對兩個編碼器的值進行采樣與計算。

程序③:MD816的值除以100(雙整數(shù)除法)這是因為增量式編碼器裝在電機尾部由于存在編碼器脈沖數(shù)、機械減速箱的問題故需將其換算與絕對值編碼器的值保持一致。

程序④⑤:將MD820、MD804分別轉(zhuǎn)換成實數(shù)并取絕對值。

程序⑥:將換算后的增量式編碼器的值與絕對值編碼器的值進行比較,MD824大于MD828(絕對值編碼器丟脈沖)時則報升降編碼器計數(shù)錯誤的故障通過程序立即將變頻器給零速并機械抱閘,只有查清故障并手動將M606.5復(fù)位后才能再次工作。

在試生產(chǎn)過程中幾次由于絕對值編碼器故障造成定位失控而撞壞設(shè)備,通過編制以上程序?qū)蓚€編碼器的值作比較可以判斷絕對值編碼器是否工作正常、與增量式編碼器同步與否等,有效地防止了升降小車溜鉤與定位失控事故的發(fā)生。

2.2、零速滿轉(zhuǎn)矩與抱閘的同步控制

一般的位能負載控制設(shè)計采用零速滿轉(zhuǎn)矩或抱閘單獨控制,但各有優(yōu)缺點,我們開始采用零速滿轉(zhuǎn)矩控制,在試生產(chǎn)過程中由于變頻器、編碼器、供電電源等外界因素的影響而造成小車墜落幾次。

我們分析:由于總負責(zé)有60噸左右,加速度、慣性很大,當(dāng)小車失控意外墜落過程中,抱閘總會有滯后而且無法抱住失控的升降小車,我們決定采取零速滿轉(zhuǎn)矩與抱閘同步控制,程序原理如下圖3所示:

圖3 零速滿轉(zhuǎn)矩與抱閘同步控制程序原理

參數(shù)說明:如圖3所示。

AB700S變頻器狀態(tài)字 L0.2-準備就緒 L1.1-運行 L1.7-故障 L0.5-零速 #Enable-變頻器使能(來自WICC畫面)#Fw-正轉(zhuǎn) #Bw-反轉(zhuǎn) #Valve_抱閘閥 #Control-變頻器控制字 #Speed_Out-給變頻器速度 #E_Stop-外部急停 M606.5為編碼器計數(shù)錯誤。

控制原理:如圖3所示。

程序①:在變頻器準備就緒、沒運行、無故障、無外部急停的情況下通過點擊WICC畫面#Enable將W#16#2控制字與“0”速度送給變頻器,這時變頻器建立磁場與轉(zhuǎn)矩(零速滿轉(zhuǎn)矩)。

程序②:當(dāng)收到變頻器運行信號(L1.1)1秒后,如果PLC有正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)指令則打開抱閘(#Valve),確保打開抱閘前零速滿轉(zhuǎn)矩已建立; 當(dāng)PLC撤除正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)指令時只有收到變頻器零速信號(L0.5)后才關(guān)閉抱閘,確保關(guān)閉抱閘前小車處于靜止?fàn)顟B(tài),防止抱閘磨損。

程序③:當(dāng)撤除WICC畫面#Enable時,抱閘(#Valve)立即關(guān)閉并在5秒鐘后才給變頻器發(fā)W#16#1停止指令,確保抱閘關(guān)閉前變頻器處于零速滿轉(zhuǎn)矩狀態(tài),防止了溜鉤的發(fā)生。

程序④:當(dāng)PLC無正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)指令或升降編碼器計數(shù)錯誤故障時則將“0”速度送給變頻器。使變頻器處于零速滿轉(zhuǎn)矩狀態(tài),與抱閘一起控制來防止溜鉤、墜落事故的發(fā)生。

3、變頻器參數(shù)的手動設(shè)置

AB 700S是高性能的工程型變頻器,它提供了高性能的傳動控制,有卓越的性能,我們將控制模式設(shè)為Field Oriented Control(磁場定向控制)簡稱FOC 是帶有電壓自調(diào)整的感應(yīng)電動機控制,能將定子電流分解成磁場電流和轉(zhuǎn)矩電流,因此雖然是交流電動機的電流,也能夠作為直流量進行控制,與輸出頻率無關(guān),能夠更好的進行高性能控制。

但當(dāng)我們將電機自優(yōu)化運行后,帶上負載時(總重量60噸左右)出現(xiàn)溜鉤、定位失控現(xiàn)象,說明控制這樣的位能大負載需對變頻器的一些參數(shù)作手動優(yōu)化,我們修改參數(shù)說明如下:

總慣量[Total Inertia] :2→5 額定電動機轉(zhuǎn)矩下,帶負載的電動機從零速加速到基速時所用時間秒數(shù)。其目的是改善加減速和恒速運行時的沖擊大負載的運行特性;

電源掉電模式[Power Loss Mode]:0→2 可選值0 使變頻器在掉電時間內(nèi)滑行而不提供電動機電流,可選值2 使變頻器在掉電時間內(nèi)連續(xù)”正?!惫ぷ鳎@樣可以防止溜鉤、墜落;

電源掉電時間[Power Loss Time]:2s→0.1s 在檢測到故障之前,設(shè)置使電動機維持在掉電模式下的時間。這樣可以縮短檢測掉電到報故障的時間,以便立即抱閘;

電源掉電幅值[Power Loss Level]:22.1→46.6 設(shè)置母線電壓幅值,當(dāng)母線電壓低于該幅值時則變頻器報故障,程序控制立即抱閘;

正向轉(zhuǎn)矩限幅[Torque Pos Limit]:2→8設(shè)置正向轉(zhuǎn)矩基準值的外部轉(zhuǎn)矩限幅;

負向轉(zhuǎn)矩限幅[Torque Neg Limit]:-2→-8 設(shè)置負向轉(zhuǎn)矩基準值的外部轉(zhuǎn)矩限幅 ;

再生功率限幅[Regen Power Lim]:-0.5→-8 ;

母線低電壓組態(tài)[BusUndervoltCnfg]:1→3 組態(tài)變頻器對直流母線電壓下降到最小值以下時響應(yīng)。由原來的報警改為故障并且斜坡停車 ;

速度調(diào)節(jié)帶寬[Spd Reg BW]:10→100 設(shè)置速度調(diào)節(jié)器的帶寬,單位為rad/S。小信號的時間響應(yīng)大約為1/帶寬,并且是到達設(shè)定點63%的時間值。改變該參數(shù)值將自動更新速度調(diào)節(jié)比例系數(shù)P增益、積分系數(shù)I增益。這樣速度調(diào)節(jié)的比例系數(shù)與積分系數(shù)將自動調(diào)整,加快了響應(yīng)速度。

通過我們修改以上參數(shù)后,運行時起、制動平穩(wěn),定位準確,有效地防止了溜鉤、定位失控等現(xiàn)象。

4、實際速度、電流曲線圖

圖4 升降電機運行的實際速度、電流曲線

圖4是升降電機運行時的實際速度、電流曲線圖,紅色為速度曲線,黑色為電流曲線。

5、結(jié)束語

由以上圖4的實際速度、電流曲線可以看出:通過我們重新設(shè)計PLC程序、手動修改變頻器參數(shù)后,設(shè)備運行速度平穩(wěn),準確定位后零速滿轉(zhuǎn)矩與抱閘共同控制著60噸左右的位能大負載。這些技術(shù)的采用與創(chuàng)新能有效地防止溜鉤、定位失控、墜落事故的發(fā)生,運行效果相當(dāng)理想。對變頻器、PLC控制的類似位能大負載升降小車有很好的借鑒作用。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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