ACS800变频器

ACS800变频器（精选7篇）

ACS800变频器 第1篇

1 变频器的定速控制 (ACS800)

ACS800变频器有两个用户宏程序和5个正规宏程序运转。在转速定速方面主要运用的是工厂宏。在其控制下, 整个变频器的所有命令和参数的设置等都可以透过外部控制传达信息, 传达为速度控制的方式。就速度控制的主要方式来讲, 分为以下两种。

1.1 模拟控制变速模式

在外部的控制之下, 通过改变模拟量AI1的值来完成。控制地为EXT1, 给出信号后连接AI1, 根据4-20 m A信号来进行调速控制。这就是变频器最常用的一种模拟调速方式控制, 能够实现额定转速下的稳定调速。

1.2 定速控制模式

所谓定速控制模式就是可以通过数字输入来实现。运用定速功能之后就不会受到外部控制速度控制定速的影响。通过输入数字DI1来控制单元的起停, 之后的DI4、DI5以及DI6可以用来选择定速的度值, 以此来实现定速控制模式。

1.3 ACS800变频器的点动功能

我们常说的电动功能主要的实际运用就是可以有效的控制机械的周期运动。简单的一个按钮或者一个按键就可以轻松控制其传动单元。例如:当它启动后, 传动单元跟着随之启动, 而且以我们预定的速度快速加速到设置的速度值;当它关闭时, 传动单元也跟着关闭, 以预设的速度迅速减速到零。

注意:

点动速度优先于恒定速度。

ACS800点动功能相关参数:

10.05控制点动开/关的输入信号

12.15点动速度

20.10逆变器IGBT工作的切断延时, 该延时使变频器在短暂停止期间仍可以工作, 并使其能重新平稳地启动。

22.04 22.05点动传动期间的加速以及减速时间

22.06图中加速和减速的斜坡构成时间, 在电动传动关闭期间设置为零。

2 ACS800变频器的定速控制在我厂的作用

2.1 设备介绍

压块机给料机 (英文名称FEEDER) 是大项目化工部处理装置的给料机, 它就是由ACS800变频器进行调速控制, 接着控制模式就是所谓的定速控制。

2.2 定速控制

压块机给料机的主要运作就是给料, 其主要有两种控制方式可分为:自动和手动点动控制。

2.2.1 自动定速控制模式

上面已经提到自动定速控制是通过输入数字DI1来控制单元的起停, 之后的DI4、DI5以及DI6可以用来选择定速的度值, 以此来实现定速控制模式。系统发出信号之后机械接到命令以最快的速度启动进行给料运作, 会提示系统的重量在不断增加, 当系统重量达到一定设定值之后, 系统就会发出信号, 让变频器改变速度, 并以低速运行, 一次一轮一轮进行循环;12.01激动定速的选项, 可以通过输入数字DI1来控制单元的起停, 输入DI3, DI4, DI5和DI6组合来进行恒速选择。

2.2.2 手动点动控制模式

在手动控制时, 按下点动, 给料机以设定的速度恒速运行, 松开后给料机停止运行。相关点动控制的设置参照上述的ACS800的点动功能。

3 ACS800变频器在定速控制调试中常出现的问题

3.1 压块机给料机在定速控制调试中常出现的问题

压块机给料机在要求自动运行时, 有ACS800变频器来控制其运行状态。但是在平常的调试过程中, 压块机给料机只能够全速运行, 有的甚至还不能运行, 因此研究者对这一问题进行了研究。

在压块机给料机的控制中, 变频器采用的是定速控制方式。通过输入数字DI1来控制单元的起停, 输入DI4, DI5和DI6来实现这三个设定的速度, 然而这是三个设定值是通过实地现场的几个继电器来实现的, 继电器又是有压块机的PLC进行控制, 既可以看出问题, 在其对应的情况之下, DI4, 是全速运行;DI5是低速运行;DI6是停止运行;通过研究, 造成压块机给料机不能运行的的最终原因在于: (1) 在继电器和变频器对应数字上面有误; (2) 在原先设定的参数设置的速度值不符合不对应。

3.2 压块机给料机在点动控制中常出现的问题

压块机给料机的点动传动主要应用在其生产线停止运作以后排除给给料机的余料, 把自动调制为手动, 比如手动为MAN, 按下JOG键压块机给料机开始运行, 松开即停止。但是问题就出现在此, 不管是将开关设为手动还是自动, 压块机给料机的运作都是一样的效果, 所以点动控制就起不到任何作用, 经过研究, 终于发现其原因, 如下图所示, 无论是MAN还是AUTO, 通过数字输入DI1都为“1”, 因此, 传动单元得不到命令, 所以电动功能就起不到作用了。对此, 研究者进行修改, 把手动和自动分开, 手动时让其与电动串联, 这样电动控制就正常运行了。

4 结语

通过分析发现压块机给料机调试中出现的问题, 在该文中, 研究者对ACS800变频器进行了深入学习, 也逐步解决了出现的各种问题, 让我们对ACS800变频器的使用有了更进一步的了解。该文通过介绍ACS800的恒速控制和点动控制方式, 以及相关的参数设置, 并结合我厂的实际应用进行简要的阐述, 希望通过我的介绍, 使大家对ACS800的恒速控制有所了解。

摘要：变频调速在石油化工领域已经被广泛的应用。ACS800变频器在目前的运用中, 调速控制主要通过模拟量420m A信号来控制, 实现电动机的无级调速, 在电机的额定转速范围内得到各种需要的速度。但ACS800变频器还有恒速控制模式, 该实际使用中较少, 本文主要介绍ACS800变频器恒速控制原理以及在某厂的实际应用。

关键词：变频器,恒速,逆变器,继电器,点动,PLC

参考文献

[1]ACS800标准控制程序7.X[S].北京:ABB电气传动系统有限公司, 2008

[2]ACS800标准应用程序7.x固件手册[S].北京:A B B电气传动系统有限公司, 2006.

ACS800变频器 第2篇

在兖矿国泰化工有限公司的化工生产中,ABB变频器ACS800系列集中应用在各类调速系统,包括液氧泵、母液循环泵、给煤机、捞渣机、冷渣机等等。大部分设备的调速都是通过控制室输出一个4~20mA的电流信号来控制,但部分设备启动运行时也需要能在现场调速,根据设备实际运行状况来做相应的手动调整。根据化工工艺要求,结合ACS800变频器外部控制连接图,很容易想到在现场控制箱或操作柱上加装一个大于1kΩ,小于10kΩ的电位器R来实现。变频器接线图如图1所示。

主要参数设置如下:10.01 DI1P,2P;11.02 DI3;11.03AI1;11.06 AI2;13.01 0V;13.02 10V;13.06 4 mA;13.07 20mA;14.03 FAULT;16.01 YES;20.03电机最大电流值;20.07 0;20.08 50;99.04 SCALAR;99电机铭牌参数。

电机的启停通过SB1、SB2来实现。使用电位器R调速,操作方便、简单耐用,但电阻值容易受环境影响,长期使用,电阻旋钮容易受力过劲,绞断电阻引出线。由于电阻引出线都是焊接的,因此更换修复极不方便。

2 加减速按钮实现调速

ACS800系列变频器现场调速,除了通过上面改变模拟量A I 1的值来完成外,还可以通过数字输入来实现。变频器接线图如图2所示。

主要参数设置如下:10.01 DI1;11.03 DI3U,4D(R);13.06 4 mA;13.07 20mA;14.03 FAULT;16.01 YES;20.03电机最大电流值;20.05 ON;20.07 15;20.08 50;22.01 ACC/DEC1;22.02 10;22.03 10;99.04 SCALAR;99电机铭牌参数。

电机的启停通过控制回路中的KA中间继电器来实现,KA得电吸合变频器启动,KA失电松开变频器停止。通过SB1和SB2按钮来进行现场加减速。

3 结语

变频器现场调速方法的选择,可根据现场环境的实际状况加以选择,2种方法的实际应用效果都很好。

摘要：介绍ABB变频器ACS800系列2种现场调速方法,既可以通过改变模拟量AI1的值来完成,又可以通过数字输入来实现。

ACS800变频器 第3篇

安丰150 t转炉工程包括转炉倾动、氧枪升降、氧枪横移、电动推杆、电动挡火门、活动烟罩、汽化冷却、主厂房OG等设备,采用1套控制站和3台监控站实现整个转炉本体生产流程的过程控制,控制系统采用德国SIEMENS S7-400大型控制系统,采用以太网实现与散装料控制系统、OG风机房控制系统、余热锅炉控制系统、循环水控制系统通讯。转炉控制系统网络构架如图1所示。

2 工艺特点

根据工艺要求,转炉炉体需能进行±360°的倾动。一般情况转炉处于平衡力矩工作状态,也就是说炉体本身重量集中在炉体下部,即钢水所在的位置。这样就可以确保事故状态下炉体能实现自复位功能,倾动机构可以平衡惯性势能负载。因此,系统必须达到以下要求:

(1) 1#电机、2#电机、3#电机、4#电机能同时正转运行,有了变频器运行反馈信号后,电机抱闸打开,转炉可以倾动; 操纵杆回零位,则4台电机停止运行,电机抱闸闭合,转炉停止倾动。电机速度以操纵杆给定的模拟电压大小运行,所有电机输出的转速偏差小于4.8 r/min,单体电机转矩偏差小于输出转矩的1.8%。

(2) 针对倾动机构的特点,当炉体处于较低速时,变频器要有较大的力矩输出;电控系统和倾动制动系统须紧密结合,当4台电机输出足够力矩时,抱闸才能松开。

(3) 输出转矩要确保炉体的平稳,尤其是在启动和停止阶段。启动时,无明显的滞后现象;炉体转动时无冲击现象,响应迅速;停止时,炉身无振动现象。当频繁操作时,炉身始终运行平稳,4台电机输出力矩曲线圆润,主从电机曲线跟随度高。

3 变频器设计思路

变频器的类型有很多,其控制方式也多种多样。近几年来,随着传动技术的发展,矢量控制和直接转矩控制(DTC)成为两种主要的电机控制方式,由于控制系统不同,其性能也不相同,因此所能达到的控制效果也不一样。转炉的倾动机构具有平衡惯性势能负载的特性,因此,要求电气系统在转炉运行过程中应具有较快的转矩响应,并且要有较大的启动输出转矩。

根据上述的工艺特点,经过分析,认为选用直接转矩控制(DTC)系统最为恰当。不同于矢量控制,DTC具有电机参数变化鲁棒性好、控制结构简单、转矩动态响应快等诸多优点,解决了矢量控制中结构复杂、计算量大、对参数变化敏感等问题。直接转矩控制的特点是以空间矢量为概念,通过检测到的定子电压、电流,直接在定子坐标系下计算与控制电机的磁链和转矩,从而获得转矩的高动态性能。DTC系统结构如图2所示,其中,ω*r为转速指令值,ωr为转速反馈值,ψ*1为定子磁链模值的给定信号,T*e为电磁转矩的给定信号,ψ1、Te为ψ*1和T*e的反馈信号,i1和u1为定子电流和定子电压的检测值,iα1和 iβ1为定子电流转换值,uα1和uβ1为定子电压转换值,ψα1和ψβ1为定子磁链估算值。3ϕ/(α-β)为 3-2变换,就是把三相静止坐标系中的Ua 、Ub 、Uc转换为两相垂直坐标系中的Ud 、Uq,对于本文就是将i1转变成了iα1和 iβ1,用定子磁链模值的给定信号ψ*1和电磁转矩的给定信号T*e与ψ1和Te反馈信号做差值,根据差值的大小速度调节输出转矩增、减控制信号DT。开关状态选择是由转矩DT、磁链滞环比较值Dψ1和磁链位置检测值θ(N)三者而定。由此可见,DTC控制省去了大量的矢量计算,大大提高了系统的响应时间,符合转炉倾动机构的工艺特点。

为此,确定选用ABB公司推出的ACS800变频器,该变频器动态转矩响应时间已达到<2 ms,在带速度传感器PG时的静态速度精度达±0.001%,在不带速度传感器PG的情况下同样可以达到±0.1%的速度控制精度。而且该变频器可以多级调速,控制方式灵活简单,具有可编程功能,能很好地满足倾动的工艺需求。

4 ACS800的调速原理

ACS800变频器主要采用交—直—交方式,先将工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电机。它主要由整流(交流变直流)、滤波、再次整流(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成。ACS800变频器内部电路图如图3所示。

5 变频控制方式

4台变频器采用主从控制方式,增量式编码器开环,与西门子PLC系统DP通讯,即PLC发送控制字给主变频器(初始化、启停,速度4级给定),变频器的状态字送给PLC(实际电流、实际转矩、实际转速)。正常生产时为一主三从,如果从变频器出现故障,可以一主一从继续生产,如果主变频器出现故障,可切换另一台为主,一主二从仍可以继续生产,处理完故障后,恢复一主三从。这些控制都可在画面上操作,每台变频器通过开关量点对用户宏1、2作主从选择。

6 结论

经生产运行,4台变频器在工作时的转矩及速度基本一致,炉体启动及停车非常平稳,4台变频器的电流都在120 A～160 A左右,负载分配平衡,到位即停。ACS800的主/从控制功能对于多电机同轴驱动负荷平衡找到了控制方式,操作方便。该系统的设计、选型满足了安丰150 t转炉倾动系统的要求。

参考文献

[1]马小亮.高性能变频调速及其典型控制系统[M].北京:机械工业出版社,2010.

ACS800变频器 第4篇

1 测试系统配置

液压泵、液压电机综合性能测试试验台,系统结构图如图1所示。该测试系统由以下4个部分组成。

1)被测液压泵和电机。

2)动力传动装置,其中包括ABB驱动电机1台,国产高速负载电机3台。

3)ABB变频器,其中包括:①ABB可逆整流单元1个,为驱动电机供电或补充电能;②ABB逆变器4个,分别与其对应的负载电机相配套。驱动电机与各负载电机之间,经过直流排形成内部电封闭。

4)测控系统和辅助系统。主要完成参数的采集、数据分析处理、设备的协调控制、参数调节、现场监视和安全保护等功能。

2 变频器及通讯硬件的选择

2.1 变频器选择及连接

在试验系统中,驱动电机使用转速控制的方法在电动机工况下带动液压泵运转,3台高速负载电机使用转矩控制方法在液压电机的驱动下作发电机工况运行,所以在选择变频器时就兼顾其转速控制和转矩控制两方面的性能。我们所选用的ABB公司的ACS800系列变频器采用直接转矩控制(DTC) 技术,具有很宽的功率范围,优良的速度控制和转矩控制特性,其直接转矩控制的优点在于不仅精度高,不用编码器动态精度就可达到1% ,而且响应快,转矩响应时间<5 ms。

测试系统要求驱动电机可以带动多路负载电机。如果采用传统的一个整流单元配合一个逆变单元带动一台电机的配置,势必造成设备连接的复杂和输入电能的浪费,因此我们选用了ABB 多传动的连接方式。整个能源系统采用直流公共母线运行方式,驱动部分和加载部分组成电功率闭环,负载电机将产生的电能回馈到母线乃至电网,实现能量循环利用,且这种连接方式更加节约电缆、安装和维护的成本。ABB多传动变频器结构示意图如图2所示。

2.2ABB多传动变频器通讯硬件的选择及连接

ABB多传动变频器支持的两种控制模式:外部控制和本地控制。其中,外部控制模式包括:现场总线控制方式及传动系统I/O控制方式。本地控制模式包括:CDP 312R控制盘控制; Drive Window软件控制;基于ABB提供的DriveOPC服务器开发的OPC客户端监控软件控制。在本试验系统中,CDP 312R控制盘仅用于调试时使用,在进行手动试验时,采用I/O控制方式,进行自动试验时,采用编制的OPC客户端监控软件实现对变频器的运动控制和状态监视。

通讯硬件连接时,在每个逆变器的电机控制板RMIO的可选模块3的插槽上插入用于光纤通讯的RDCO-DDCS模块,该模块支持DDCS(分布式传动通讯系统)通讯协议,它分为4个通道: CH0～CH3, 其中CH3支持连接上位机的DriveWindow和DriveOPC监控软件。在上位机的PCI扩展槽里插入型号为NDPA-02的光纤通讯适配卡,适配卡连接型号为NDPC-02的光纤收发器。数据传输介质为光纤,传输速率可达到10 Mb/s。连接时采用环形连接的方式,将每个逆变器作为一个站点(站点号1～4)组成变频器光纤通讯网,具体连接如图3所示。

3 ABB多传动变频器通讯软件设计

3.1OPC技术

OPC(OLE for process control),是建立在OLE/COM和DCOM之上的一种专门适用于工业控制过程的标准,采用客户/服务器模式。在其诞生之前,智能设备之间及智能设备与控制系统软件之间的信息共享主要是通过驱动程序来实现的,因此软件开发者们在驱动程序的开发上不得不投入大量的精力。而OPC技术的诞生很好地解决了这个问题,硬件开发商为自己的硬件产品开发统一的OPC接口程序,从而软件开发者可以免除开发驱动程序的工作。这样避免了开发的重复性,也提高了系统的开放性和互操作性。

开放OPC 的数据访问对象是由如图4所示的分层结构构成的。即一个OPC服务器对象(OPCServer)具有一个作为子对象的OPC组集合对象(OPCGroups)。在这个OPC组集合对象里可以添加多个的OPC 组对象(OPCGroup)。各个OPC组对象都具有一个作为子对象的OPC标签集合对象(OPCItems)。在这个OPC标签集合对象里可以添加多个的OPC标签对象 (OPCI tem)。此外,OPC服务器对象还可以包含一个OPC浏览器对象(OPCBrowser)。

3.2ABB的DriveOPC软件功能说明

DriveOPC是ABB公司为了方便用户进行二次开发,实现上位机应用程序和ABB工业传动之间的控制通讯的PC机软件包。它使用基于DDCS通讯协议的高速光纤网络进行通讯。这种连接方式使得PC机和传动之间的通讯速度非常快,且光纤通讯网络具有安全性高,抗外界干扰能力强的特点。

上位机安装上ABB公司提供的DriveOPC服务器软件后,它自动就会在后台运行,通讯软件中利用DriveOPC软件提供的OPC接口,可读到的信息有:1)传动状态:本地、运行、方向、故障、警告、给定值;2)信号和参数;3)故障记录器内容;4)事件记录器内容;5)通用传动信息;6)数据记录器设置、状态和内容。

可写入的信息有:1)传动控制:本地、启动、停止、正向、反向、斜坡停车、故障复位、接触器开/关、给定值;2)参数;3)故障记录器清空;4)数据记录器初始化、启动、触发和清空。

3.3Labview的DataSocket技术

DataSocket是NI公司推出的一项基于TCP/IP协议,用于测量和自动化中共享和发布实时数据的新技术,可实现一个计算机内或网络间多个应用程序之间的数据交换。它提供了3种数据目标:file,DataSocket Server和OPC Server,并可以支持多进程并发。

在通讯软件中,需要用到的Datasocket控件主要有:DataSocket Open Connection.vi,DataSocket Write Boolean.vi,DataSocket Write Double.vi,DataSocket Update Data.vi,DataSocket Read Boolean.vi,DataSocket Read Double.vi,DataSocket Close Connection.vi。其中,DataSocket Open Connection.vi 中统一资源定位符URL是用来说明使用的通讯协议和数据资源的位置的。下面举例说明资源定位符各项含义,如表1所示。此外,还可以用DataSocket Select URL.vi来打开DriveOPC的服务器浏览各项参数。用该控件打开DriveOPC服务器可看到的服务器参数树形结构如图5所示。

3.4 变频器通讯软件的编制

一般而言,ABB的单传动变频器多选用标准软件,而多传动变频器多选用系统软件。因为系统软件对于转速/转矩的切换更为灵活些,所以在试验台中,ACS800多传动变频器的控制板上选用了系统软件。

在本试验台的光纤网中选用环形总线结构,而ACS800默认的光纤网为星形总线方式(需另配置光纤星形总线分支单元)。在使用DriveOPC作为服务器进行通讯前,需用控制面板设置一些通讯参数,才能保证光纤网络的使用和联通。需更改的变频器参数为:

1)参数98.02 COMM MODULE=1( NO );

2)参数70.20 CH3 HW CONNECTION=0 (RING)选择环形连接的方式;

3)参数70.05 CH3 NODE ADDR=1,2,3,4; 设置每台变频器在环网中的站地址。

修改完以上参数后,重新上电,环形网络就可以使用了。

为了保证试验的安全运行,在自动控制前需要在软件上作一定的保护,对转速和转矩的正反方向的最大值作一定的限制。需设置的变频器参数为:

1)参数 20.01 MINIMUM SPEED;

2)参数 20.02 MAXIMUM SPEED;

3)参数 20.05 MAXIMUM TORQUE;

4)参数 20.06 MINIMUM TORQUE。

对DriveOPC服务器的操作:先建立与DriveOPC服务器所需项的连接,建立连接后,循环查询当前是否有故障和报警存在,并使用事件驱动机制,在获得本地控制的控制权后,等待读写各DriveOPC服务器项事件的发生。采用事件驱动的机制,不仅简化了代码,也使得事件响应更加及时。接收到“当前值获取”的通知事件后,从OPC服务器中读入当前的转矩,转速值,并存入数据库中,以便作下一步的数据分析处理。当查询到故障和警告的标志位为真时,可以进一步查明具体的故障和警告信息,对其统计并显示解决故障和报警的方法。对DriveOPC服务器访问的流程如图6所示。

ACS800多传动变频器有多种控制方式,某一时刻只能有一种控制方式生效,即获得本地控制权,上电默认是I/O控制模式。CDP 312R控制盘上的LOC/REM键可以进行本地/远程切换, 而通过给定DriveOPC服务器上的控制字Control.Local的真假值也在上位机上实现同等功能。要对OPC服务器中Control组中任何项参数进行写操作时,必须获得本地控制权。DriveOPC服务器获得了本地控制后,必须至少每5 s对Control.Local参数写一次以保持本地控制权不丢失。而对OPC中的参数和当前状态进行读操作时,可以不用获得本地控制权,即无论此时处于何种控制方式,都可以进行OPC服务器中参数和当前状态的查询。

对于ACS800变频器来说,任何一种控制方法在未获得“本地控制”权时都可发出“紧急停止”请求,由于在DriveOPC服务器中没有“急停”的控制项,所以在系统中采用一种间接的方法,利用系统默认I/O口的数字输入口DI1为急停控制的功能,通过硬件连接将 I/O口的数字输出DO1连接到数字输入DI1上,需要急停时,只要设置数字输出DO1为真,即可实现“急停”的功能。液压泵-电机综合测试试验台的软件界面和DriveOPC服务器通讯的数据如图7所示。以下是DataSocket编程中对变频器监控需设置的部分参数:

1)获得/放弃本地控制权

opc://localhost/ABB.SMP/{0}{1}Control.Local=TRUE/FALSE;

2)转速/转矩给定

opc://localhost/ABB.SMP/{0}{1}Par.26.1=2(转速给定)/3(转矩给定);

opc://localhost/ABB.SMP/{0}{1}Control.Reference=转速值/转矩值;

opc://localhost/ABB.SMP/{0}{1}Control.Forward=TRUE(正转);

opc://localhost/ABB.SMP/{0}{1}Control.Reverse=TRUE(反转);

opc://localhost/ABB.SMP/{0}{1}Control.Start=TRUE;

3)实时转速值获取

opc://localhost/ABB.SMP/{0}{1}Par.1.01;

4)实时转矩值获取

opc://localhost/ABB.SMP/{0}{1}Par.1.07;

5)故障代码获取

opc://localhost/ABB.SMP/{0}{1}Par.8.1的

bit3=TRUE(有故障)/FALSE(无故障);

opc://localhost/ABB.SMP/{0}{10}Par.9.1和

opc://localhost/ABB.SMP/{0}{10}Par.9.2;

6)急停输出

opc://localhost/ABB.SMP/{0}{1}Par.14.02=5301

opc://localhost/ABB.SMP/{0}{1}Par.14.03=0

opc://localhost/ABB.SMP/{0}{1}Par.53.01=0/1(不急停/急停);

7)故障清除

opc://localhost/ABB.SMP/{0}{1}Control.Reset=TRUE。

4 结束语

目前,本实验台已完成调试工作,投入到我校的液压系统测试和实验教学中。系统试验结果表明,使用DriveOPC的OPC接口和Labview的DataSocket技术,能方便可靠地实现上位机与现场变频器的通讯。环形光纤网络的组建,保障了数据的高速、可靠传输,实现了电机运动控制、变频器状态控制及监视的实时性和准确性,为整个测试系统的安全可靠运行提供了充分的保障。因此,本文所提出的利用OPC技术和Labview软件强大的后台功能快速有效地搭建工业控制上位机和ABB变频器通讯链路的方法完全可以在其它工业控制系统中推广。

摘要：提出了在液压泵电机综合性能测试系统中利用ABB公司提供的变频器接口软件DriveOPC的OPC接口和Labview的DataSocket编程技术实现上位机和ACS800多传动变频器数据通信的方法。阐述了变频器及通讯硬件的选择,开放式标准接口OPC技术及DriveOPC的特点,并介绍了从通讯硬件连接到软件设计实现ABB变频器对电机进行运动控制和状态监视的整个过程,实验结果证明了此方法的可行性和实用性。

关键词：ACS800多传动,DriveOPC,Labview,DataSocket,工业光纤通讯

参考文献

[1]雷振山.Labview 7 Express实用技术教程[M].北京:中国铁道出版社,2005

[2]郑立.OPC应用程序入门[M].北京:OPC(中国)促进委员会,2003

[3]北京ABB电气传动系统有限公司.ABB ACS800固件手册[Z].北京:北京ABB电气传动系统有限公司,2005

[4]乔毅,栾美艳,袁爱进.基于Labview和OPC的数据通信的实现[J].控制工程,2005,12(2):153-155

[5]北京ABB电气传动系统公司.ACS600 MultiDrive DriveOPCUser′s Manual[Z].北京:北京ABB电气传动系统有限公司,2001

ACS800变频器 第5篇

关键词：高炉,探尺,变频器,编码器

0 引言

高炉探尺是用于检测高炉内焦炭和矿石等物料料面, 并对高炉内物料下料过程进行观测和控制的设备。探尺从原理上可分为雷达探尺和机械探尺。由于雷达探尺探测精度较低、稳定性较差, 而机械探尺探测更精准、直观、稳定, 因此后者在高炉上应用更为广泛。 本文将以安钢#3高炉#1机械探尺为例, 阐述ACS800变频器在探尺电机控制中的应用。

1 探尺的组成及工作过程

1.1 探尺组成

机械探尺主要由电机、 减速机、 主令控制器、 编码器、卷扬机、吊锤等组成, 如图1所示。

1.2 探尺工作过程

利用高炉探尺检测炉内物料料面的具体操作步骤可分为放尺、跟尺及提尺。

探尺检测到炉内物料下放到设定料面或出现塌料而达到强制提尺距离时, 自动提升到顶部, 物料则依据工艺设定值向高炉内排放。物料排放完毕, 探尺从顶部自动下放到炉内物料料面后, 由于受到物料的支撑, 速度减至料面下降速度, 并跟随物料下放, 直到再次检测到炉内物料下放到设定料面才自动提升。如此循环往复, 探尺始终稳定在一个料面高度。

2 ACS800变频器应用

2.1 过程控制分析

变频器接收到放尺命令后, 对电机进行转矩控制。虽然探尺电机保持恒定的提升转矩运转, 但是因吊锤受到的提升力和阻力小于其自身重量, 故探尺加速下降。探尺下降速度由电机内部的增量编码器反馈到变频器, 当下降速度超过设定负向极限值υ0时, 变频器会增大电机输出转矩来减小下降速度, 最终探尺以恒速υ0降至料面。

探尺接触到料面后, 受到料面向上的浮力、电机提升力和自身重力, 并保持平衡。 此时变频器退回到转矩控制, 探尺相对于料面静止, 其下降速度与料面下降速度相同。探尺跟随料面运动的同时通过位置编码器将实际位置反馈给PLC, 达到实时测量料面的目的。

探尺降到设定的下限位或收到提尺命令时, 变频器采用速度控制方式使探尺恒速快速提升到待料位, 等待下轮命令。

整个探尺控制过程如图2所示。

2.2 变频器接线及参数设定

安钢#3高炉#1机械探尺电机控制以ABB ACS800系列变频器为核心, 电抗器L01采用NOCH0016-60型, 制动电阻RB01采用SACE08RE44型。变频器接线如图3所示, 输入信号有PLC给出的提尺、 放尺信号, 制动器动作反馈信号以及测速编码器反馈信号; 满足一定条件时, 变频器输出制动器打开信号, 变频器运行、 故障信号, 参与到过程连锁控制中。

变频器基本设定如下。

(1) 采用外部控制模式, 通过数字输入DI1、DI2控制电机的启停及转向。

(2) 设定电机的速度范围为-200~600r/min, 包括提尺时的正向恒速和放尺时的反向限速。反向速度设定不宜过大, 否则吊锤接触料面时会埋进料面, 影响料面的探测甚至烧毁探尺。

(3) 放尺时, 变频器输出恒定转矩设定过大会延长放尺时间, 影响探尺响应速度;设定过小会导致吊锤陷入料面, 不能正确反映料面位置, 甚至可能烧毁链条和吊锤, 或者导致吊锤粘料而在提尺时电机过载保护动作。通常, 探尺向上张力约为其重力的60%~70%时运行效果较为理想。

(4) ACS800变频器速度反馈由50ENCODER MOD-ULE参数组决定。编码器每转脉冲数为1 024, 通道A对脉冲上升沿计数并换算为速度, 通道B反映旋转方向, 监控延时设为1 000ms, 与变频器通过CH1通道进行通信。

(5) 电机启动参数设置包括电机基本参数、 应用宏程序选择、电机控制模式等。在该应用中选用转矩控制宏程序、直接转矩控制模式。

3 常见故障分析

3.1 探尺常见故障分析

(1) 放尺速度慢。机械原因或高炉炉况改变导致探尺放尺阻力增大, 此时需要检查减速机、探尺箱、电机轴承的润滑, 制动器在放尺时是否完全打开, 电机提升转矩是否合适。

(2) 滑尺。滑尺时, 需要检查电机制动器制动力矩是否过小, 制动器直流电源是否正常。制动力矩过小时, 重新调整制动器间隙或者更换新摩擦片; 制动器电源异常时, 更换制动器整流电源。

3.2 变频器常见故障分析

(1) 故障代码FF74:制动器确认信号丢失, 检查制动接触器是否吸合, DI输入中的制动器确认信号是否存在。

(2) 故障代码2330:负载不平衡, 检查电机电缆和电机的绝缘情况。

(3) 故障代码7310:编码器信号丢失, 检查编码器及其接线, 检查编码器模块及其接线。

(4) 故障代码7121:电机堵转, 检查电机制动接触器是否吸合, 检查电机制动器是否打开。

(5) 故障代码2310:电机过流, 检查电机负载、电机加速时间、电机及电机电缆。

(6) 故障代码2340:电机电缆或电机短路, 逆变单元输出桥故障。

4 结束语

以ACS800变频器为核心的探尺电机控制系统可以很方便地实现高炉探尺的提尺、放尺和跟尺控制, 能够满足高炉生产工艺的要求, 同时该系统因具有简单、稳定且易于维护的特点而得到高炉操作人员和维修单位的肯定。

参考文献

ACS800变频器 第6篇

1 改造方案

连退机组选用的是ABB提供的ACS800是目前最先进的交流异步电机的控制方式, 能够在没有编码器或测速机反馈的条件下, 精确控制电机的速度和转矩。故此次改造选用的变频器为320KVA级的ACS800的07系列单传动, 具体型号为ACS800-07-0320-3。ACS800-07提供广泛的内置特性和可选件。典型的可选件包括扩展I/O和现场总线模块、进线接触器、EMC滤波器、共模滤波器和du/dt滤波器, 所有可选件都安装在柜内。

热风干燥风机改为变频器控制, 包括柜体、变频器、相关控制板卡、PROFIBUS电缆、电源电缆等。连退机组热风干燥风机风量可调节, 保证机组平稳运行。改造的工艺、技术设计范围包括以下部分。

用变频控制柜更换现有的MCC控制柜, 通过变频控制风机转速以达到热风干燥风量可调节。更换屏蔽电缆, 减少电缆对附近设备的干扰与被干扰。硬件软件组态, 修改和优化热风空气的控制程序, 符合控制最优。HMI画面修改, 满足自动控制和手动控制方式。

2 设备组成和功能说明

2.1 软件选型

HMI为WINCC软件, 在炉子控制系统基础上添加相关控制显示页面。PLC软件为西门子Step7, 在热风干燥风机控制系统中添加并更改相应的控制程序。

2.2 L1的接口

RPBA-01适配器模块是用于ABB变频器的可选现场总线适配器模块之一。ACS800变频器通过RPBA-01, 作为系统一个从站, 挂入现有的炉子控制系统传动网络。PROFIBUS-DP是现场总线PROFIBUS中广泛应用的一种协议、主要用于现场级的主从通信, 实现现场级控制系统与分布式I/O及其他现场级设备之间的通信, 它有极好的抗电磁干扰性能。

2.3 HMI操作功能

HMI上反映系统流程画面 (总画面及各分画面或子画面) 、设备运行状态 (启动、停止) 信号及各仪表检测参数、主要设备运行状态等, 设备故障及检测参数越限时报警, HMI上集中控制采用“远程手动”加“远程自动”两种方式。

2.4 热风干燥风机控制方式

利用现有总管的设备:一套压力变送器, 检测管内空气的压力;一个压力开关, 用以监测管内空气的压力不低于安全值。

首先通过一个压力测量装置来对管内压力进行测量, 然后将PV测量值传给PLC, PLC将当前的控制设定的SP设定值与PV测量值进行比较, 并将比较的结果传送给可调速的风机, 通过风机的转速变化, 保证管道内压力的稳定。在设计中对管道压力控制设置死区范围, 进行连续调节, 从而稳定管道压力在设定范围。

在本项目采用的是典型的PID控制原理, 把空气管道压力控制设定值作为PID调节的设定值, PID的输出值转换后作为变频器的设定频率, 通过改变设定频率来调节热风干燥风机的转速, 从而保证热风干燥系统中管道压力稳定。

2.5 L1操作方式

操作方式设计自动方式、手动方式两种操作方式。热风干燥风机的集中控制设置在连退操作室内。热风干燥风机的控制采用"远程:手动/自动"控制方式。自动方式指控制系统根据程序预先给定的设定值或者选定的控制模式, 对整个系统进行自动控制;手动方式也叫远程手动方式, 指通过HMI画面对单个设备或过程进行手动操作。

2.6 系统组成

依照“可靠, 先进, 实用, 经济”的系统设计原则, 本系统是在现有炉子控制系统中完成本系统的部署和设计。

系统实施平台如下:使用现有管道中的压力开关, 流量开关以及压力变送器等传感器元件。新增1台变频器, 对热风干燥风机进行变频控制。更换屏蔽电缆, 减少电缆对附近设备的干扰与被干扰。对网络进行重新组态, 添加HMI画面, 并编写和优化相应控制程序, 以达到控制要求。

3 结语

热风干燥风机经过半年的实际运行, 体现了变频调速的优越性, 不仅提高了风机的运行稳定性, 减少了维修工程量和维修成本, 还大大降低了该风机的电能消耗量, 节电效益显著。

摘要：本文对冷轧厂连退机组加热炉出口淬水段热风干燥风机进行分析, 该风机是通过调节入口的挡板开度来调节给风量, 其输入功率大, 且大量的能源消耗在挡板的截流过程中, 造成电能的浪费。针对以上问题进行变频技术改造, 改造后, 大大降低了该风机的电能消耗量, 节电效益显著。

关键词：风机,变频技术,节电效益

参考文献

[1]ACS 800选型手册.北京ABB电气传动系统有限公司, 2007.7.23.

ACS800变频器 第7篇

1 轧机电动压下系统介绍及其功能

1.1 轧机电动压下系统介绍

唐钢集团唐钢中厚板有限公司中厚板生产线采用了先进的可逆轧机, 轧机根据不同的板材规格, 对每块钢坯进行五道次、七道次等不同的奇数道次的轧制。每个道次轧制结束后, 上位机 (TDC) 下发下一道次轧机压下量的设定值, 并由压下电机驱动负载完成道次间的辊缝初次设定。当在轧机咬钢时, 轧机的AGC液压缸来进行微调并提供所需的轧制力;当在轧机抛钢后, 压下电机驱动压下蜗杆蜗轮转动, 压下蜗轮带动压下丝杠进行旋转, 从而再次改变辊缝。

1.2 压下电机的主要功能

(1) 压下电机的主要功能:轧机工作辊辊缝的设定、两侧辊缝的调平。换辊时把辊缝调整到设定位置以及换辊后的辊缝标定。辊缝的设定在轧机工作过程中最为重要的环节。根据轧钢工艺的基本要求, 电动压下在轧制道次之前进行对轧机工作辊辊缝设定。 (2) 当轧机辊缝设定期间, 传动侧和操作侧的压下丝杠各由一台400kw的交流变频电机驱动, 传动侧电机和操作侧电机速度和转矩保持同步, 两侧采用刚性连接, 并且两台电机保持转矩和转速完全一致。系统要求对上位机下发的给定具有较快的速度响应, 同时具备良好的跟随性能且不能有速度超调。

2 ACS800变频器的控制原理以及特殊功能

2.1 直接转矩控制 (DTC)

直接转矩控制控制系统是继矢量控制系统之后发展起来的另一种高动态性能的交流电动机变压变频调速系统。在它的转速环里面, 利用转矩反馈直接控制电机电机的电磁转矩, 因此得名。

直接转矩控制的基本原理是充分利用电压型逆变器的功率器件的开和关的两个状态, 通过不断的切换电压状态, 使定子磁链的轨迹逼近圆形 (实际正六边形) , 并通过零电压矢量的穿插调节来改变转差频率, 以控制电机的转矩及其变化率, 从而使异步电机的磁链和转矩同时按要求快速变化。在传统的电机控制中, 往往要根据电机的各种参数来计算, 而直接转矩控制只是通过定子电阻及能够方便测量得到的电压及电流值就能把磁链、转矩估算出来, 所以相比传统控制而言, 直接转矩控制电机的电磁转矩, 系统的转矩响应比较迅速, 而且控制系统实现起来也较为方便、简洁。另外在ACS800变频器直接转矩控制系统中, 转矩和磁通比较器中有滞环比较器的存在, 使得系统在低速时转矩脉动较大, 因此在某些场合中, 低速时需要增大相对比例增益、减小积分时间, 从而改善电机的低速性能。而在ACS800变频器特意设置了速度控制器的自适应功能, 改善系统在低速时的不足。

ACS800变频器对电机的控制是基于基于直接转矩控制 (DTC) 。系统通过调节逆变器功率半导体器件IGBT的开关变化已达到到期望的定子励磁电流和电机转矩电流。当实际转矩和定子励磁的值与其给定值的偏差超过允许的磁滞时, 开关频率将发生改变。速度控制器的输出或外部的信号源作为转矩控制器的给定值。系统要求测量直流电压和电机两个相电流来提供必要电机控制模型的计算。通过在矢量场积分电机电压来计算定子励磁。定子励磁和转子电流的乘积得到电机的转矩。变频器通过使用电机模型辨识, 来提高定子励磁估值。而电机的控制不需要实际电机轴速度。传统的矢量控制和DTC之间的主要不同是:转矩控制与功率开关控制 (25微秒) 相同的时间级。没有单独的电压和频率控制的PWM调节器。开关的所有选择基于电机的电磁状态。

2.2 直接转矩控制与矢量控制的优缺点

直接转矩控制系统和矢量控制系统是当前以获实际应用的高性能交流调速系统。二者都采用转矩 (转速) 和磁链分别控制, 但是在控制性能上却各不相同。矢量控制是强调电磁转矩与转子磁链的解耦, 有利于分别设计转速与磁链调节器;实行连续控制可获得较宽的调速范围;但按转子磁链定向受电机转子参数变化的影响, 降低了系统的鲁棒性。直接转矩控制系统则是对电磁转矩和定子磁链的砰-砰控制, 避开了旋转坐标变换, 简化了控制结构;而控制定子磁链不受转子参数变化的影响;但其采用的砰-砰控制不可避免的产生转矩脉动, 低速性能较差, 调速范围受限。

2.3 ACS800变频器的简单调试方法

(1) ACS800基本参数设置。

根据压下电机参数:额定电压380V, 额定电流811A, 额定功率400 kW, 额定转速7 4 3 r p m, 额定频率5 0 H z, 系统选用A C S800-104-1030-3变频器。

(2) ACS800变频器进行电机优化。

直接转矩控制需基于在电机启动期间所建立的精确的电机模型。在首次启动电机时, 会自动进行电机辨识励磁。期间, 称为ID MAGN, 电机在零速时励磁数秒钟以建立电机模型。这种辨识方法适用于大多数应用情况。在要求严格的应用场合, 还要执行一次单独的辨识运行。相关参数9907, 选择电机辨识运行。

(3) ACS800变频器主从控制参数设置

2.4 ACS800变频器的特殊功能

(1) 欠压控制。

如果电网电压瞬间丢失, 传动单元将利用电机旋转的动能继续维持运行。只要电机旋转并给传动单元提供能量, 传动单元就会正常工作。如果主电流接触器保持闭合状态, 传动单元在电源恢复后, 可以立即投入运行。

(2) 直流抱闸。

使用直流抱闸保持功能可将电机转子锁定在零速。当速度给定和电机速度均降到预设的直流保持速度以下时, 传动单元使电机停止并将直流注入电机。当速度给定再次超过直流保持速度时, 传动单元重新开始正常工作。相关参数:17.01为激活直流抱闸功能;17.02为直流抱闸速度;1703为直流抱闸电流。

(3) 电机堵转保护。

传动单元具有电机堵转保护功能, 防止电机长时间处于堵转而烧损电机。可以调整监控极限值 (转矩, 频率, 时间) 并选择传动单元在电机堵转发生时的动作 (报警指示/故障指示和停止传动单元/不动作) 。堵转极限值由参数20.04 MA XIMUM C UR RENT及20.10 TR EF TOR Q MIN来定义。转矩和电流极限值必须根据使用的最大负载来设置。注意:堵转极限值由内部电流限制值TORQ_INV_CUR_LIM来限制。当使用中达到堵转极限值并且传动的输出频率低于堵转频率时经堵转时间延时后激活故障MOTOR STALL。

(4) 接地故障和电流不平衡保护。

接地故障保护检测电机、电机电缆或逆变器输出出现的接地故障。接地故障保护基于总的测量电流 (100微秒时间等级) 。传动接地故障 (故障显示&传动停车/报警显示) 的动作可由非并联逆变器来选择。接地故障跳闸值可由非并联逆变器模块选择。靠监视逆变器输出电流的不平衡度来反映是否出现接地故障 (由AINT板测得) 。相关参数:30.20为选择接地故障条件监控, 30.25为选择接地故障值。

3 结语

自生产线投产以来系统运行稳定, 其性能完全满足了中厚板轧钢生产线工艺的要求。一级下发给电动压下系统传动侧和操作侧的电机速度给定, 轧机电动压下系统的位置反馈值能够很好地响应和跟随给定值, 采用脉冲编码器 (PLG) 进行速度反馈提供给控制系统, 使得电机在低频段也保证了较好的转速精度和转矩值。

摘要：为了满足唐钢中板厂的工艺的要求, 提高电机控制性能, 轧机压下传动系统采用了ABB ACS800系列变频器。本文重点介绍了直接转矩控制原理、ACS800系列变频器的优点以及应用特殊功能。另外, 此系统采用主从控制方式, 电机控制精度得到很大的提高。

关键词：直接转矩控制,刚性连接,同步,电机优化

参考文献

[1]ACS800固件手册系统软件手册.ABB公司, 2005.

[2]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].3版.北京:机械工业出版社, 2005:142.