临汾西门子S7-300代理商

一、       概述

随着人们对高速印刷高质量的印刷品需求的增大，我公司开发了一种全新的高速双面平版印刷机RBS940A。整机包括输纸机、收纸机和主机三部分。对主电机，上、下水辊电机，制动辊电机均要求无级调速。在此机型上我们选用了艾默生系列变频器对四个电机进行了控制。

二、　变频器选型

因印刷机主电机为11kW，调试时为了保障人身安全，需要频繁低频点动，要求有良好的低速特性。而且为了减少印刷过程中纸张的浪费，要求快速制动，更要求性能可靠。经过认真查阅各变频器的技术参数及价格咨询，我们选用了艾默生的EV2000-4T00110G矢量性变频器。EV2000变频器在0.5Hz可以达到180%的额定转矩，能承受150％额定输出电流1分钟，200%额定输出电流0.5秒钟，能满足我们机床2Hz时的频繁点动。EV2000具有直观的中文面板显示，方便的参数拷贝功能，更方便电气人员的操作。

水辊电机仅有0.12kW，功率较小，但要求低频时启动转矩大，选用了性价比较高的EV800-2S0002G单相变频器控制。

电机均为变频调速专用电机。

三、   控制电路设计

变频器本身具备过电流、过电压、欠电压、接地、过热、过载、缺相等多项警示及保护功能，这些功能足以构成对电动机的保护，无须另加保护环节，直接接于变频器的输出端子上即可。而变频器的电源输入端保护相对较为薄弱，在电网和电柜进线处我们加有隔离开关分断装置，在三相变频器我们加有过流保护的无熔丝断路器，单相变频器前另加变压器保护，以防止有些地区电源电压过高直接损坏变频器。变频器的动作由PLC控制，控制线直接接于PLC的输出点上，中间无一接触器控制。故障继电器输出点接于PLC的输入点上，报警时整机停止动作。

因本机有四个变频器，不可避免有干扰存在。我们布线时尽量避免控制线与电机线平行放置，无法避免时控制线尽量采用屏蔽电缆，并将屏蔽层及变频器、PLC、电机的接地端均单独良好接地。为使整机动作可靠，电柜采取强制制冷。

线路见下图：

四、   变频器调试

1．主电机变频器

（1）在主电机没有连接负载之前，首先设置FH组电机参数，正确输入电机铭牌上的数据，进行电机自调谐工作。然后输入F0组基本功能参数、F3组辅助功能参数和F7组开关量端子定义参数，调试使所有动作。

主要参数设置如下：

（2）变频器运行末端数显表转速显示

主机的转速和电流显示是在变频器的模拟输出端子上接一四位半直流电压数显表来显示相应值。因本机速度达到10000转以上，所以小数点去掉，但其不运转时仍有一小数值显示，显然这是不合适的。查看变频器说明书，多功能输出端子有三路。启用集电极YI输出，将之接入PLC的输入端子上，F7.10设为“16”变频器报警，可编程继电器输出端子TA、TC串入表的信号线上，F7.12设为“0”变频器运行，这样在保证有报警时仍有信号输入，又仅用一根短短的封头线实现了运行后才能显示数值。

2.　EV800变频器

　　EV800功能简洁实用，但操作方式和功能与EV2000有很大的不同。如我们要用到快速50Hz上水及电位器调节两种速度模式，按图的接线方式控制需将参数05设为AV.Pr 电压模拟给定频率和预置频率选择，参数11启动/停机逻辑选择设为2，参数20预置频率设为50Hz才能完成控制。

因水辊和制动辊的电机均是直连减速机，所以暂定用V/F方式控制。变频器参数输入后，低频时运行不起来，查电机接线仍为星形接法380V，因所选变频器为单相输入，输出是三相220V，应将电机改为三角形接法。正确接线后情况有所改善，但在5Hz时电机仍然无法正常运行，再上调频率时转速有些偏高。将参数42低频转矩提升值加大，此参数对电机性能影响较大，设置不当会引起过电流、过热、噪音大等不良影响，所以以能运转为准，调至7%，低速正常运行。八小时观察一切正常，调试结束。

五、   结束语

随着个大型车间、活动板房的需求量的提高，彩钢行业近年来获得了飞速的发展，因为人们普遍认识到使用钢材比土木材料更经济、环保。武汉壹鼎彩钢板业工程有限公司，就是一家具有中等生产规模的彩钢加工企业，他们所采用的是上海希明彩钢机械有限公司的压型设备，生产各种型号的彩板料，年产彩板销售额过亿。

在上海希明彩钢机械上需要装备6台小功率普传PI7600系列变频器，分别控制压胶电机、主轴电机、切割行程电机，整个设备有一台西门子S7200PLC控制，触摸屏操作，各电机之间的协调运转都有PLC发出开关量信号控制各台变频器正反运转，其中关键的一台控制行程切割电机的变频器，屡见故障，或保护，或烧坏模块给用户的正常生产造成很大的麻烦。

究其原因，这台变频器是由两种工作状态，一种是有PLC发出指令的自动状态和手动状态，切割电锯需要做往返运动，所以变频器受到两个开关量的正反转运动，而启动后，待电锯切割完毕后，各边有一只行程开关使变频器停止工作，但变频器的运行频率基本都是有键盘电位器给定，所以操作工会根据自己想要的速度来随意调节，这就存在两大隐患：

1、              随着切割板材的厚度和材质不同，电锯的负载也将不同，如果变频器的运行速度过快，即电锯行程太快，势必会造成电锯推行阻力加大，故而行程电机过流，甚至行程变频器烧毁；

2、              如果控制行程变频器速度过快，在切割一块板材之后，变频器接到行程开关的停止指令后，变频仍有较大的频率输出，当行车走到边缘是行程电机会被急停，又将是一个极大地反馈电流，变频器跳过流，或炸机。

鉴于以上两个隐患，我们对次建议设备厂家做出以下调整：

1、  设置不同板材切割模式，在较厚或较硬的板材与普通板材或较薄的板材切割时采用不同的运行行程速度，即不同的运行频率，建议厚板时设置不超过20Hz，普通板材设置不超过25Hz，这样可保护变频器长期有效运行；

2、  将靠近操作台这边的行程开关与边沿的距离加大，使变频器的停止信号提前发出，这样就不会有电机碰到边沿而引发的电机堵转情况发生。

附：参数设置

F00=0——显示给定频率，保持不要过快；

F04=0——键盘电位器给定频率；

F04=3——端子台控制起停；

F09=8——启动时间8秒；

F10=3——停止时间3秒，为了很快的时间内停下来，以免造成切割行程电机撞击边沿。

端子接法：利用FWD、REV、 COM三个端子控制正反转

1  引言

    在金属加工生产所选用的控制系统中，直流控制系统凭借其转矩特性硬、调速范围广等优势，占领了绝大部分市场，但直流控制系统也存在以下一些弱点:一次性投入大，设备维护的工作量多，对维护人员的素质要求高等等。很多小型企业常因自身技术力量不足或备件供应等原因而影响了生产的正常运行。

    由汇川高性能矢量控制变频器加普通异步电机组成的传动系统，除了具备直流控制系统的优点外，还降低了设备的初期投资成本，降低了工厂的电能损耗，使设备变得操作简单，维护方便，从而为客户创造了价值，进而获得了该领域内越来越大的发展空间。

2  镀锌生产工艺

    通常由钢铁厂生产出来的热轧钢板销售到镀锌板厂后要经过下面几道工序处理:酸洗、冷轧、退火、镀锌。镀锌生产线的工艺流程如图1所示。

    一般来说从“表面处理”到“收卷”的过程中，生产工艺对控制系统有以下基本要求:

    （1） 系统的同步性要求较高，否则会出现拉断板材的现象;
    （2） 系统的响应特性要快;
    （3） 材料表面的张力大小可由控制系统来进行调节。
    以往是通过直流控制系统来满足生产工艺的这些要求的。 

3  变频器应用在镀锌生产线上的控制方案

从“表面处理”到“收卷”的工艺过程如图2所示。

    图2中“牵引1”、“牵引2”、“牵引3”、“收卷”都采用变频器加普通异步电机来控制，下面简要介绍变频控制方案的实现过程:

    牵引变频器1、牵引变频器3工作在开环矢量控制状态下，决定整个生产线的运行速度，两个传动点的速度通过一个主动，一个从动来保证两点线速度基本一致，依靠活套的“存储”功能来平衡同步的要求。

    牵引变频器2工作在转矩控制模式下，独立运行，模拟电位器信号作为转矩控制信号，保证牵引1和牵引2之间的张力根据用户的要求，可随意设定。
    收卷部分采用带卷径计算功能的MD330变频器来进行转矩控制，保证牵引3和收卷之间的张力控制要求。

    牵引变频器1和牵引变频器3采用开环矢量的控制方式，牵引变频器2、收卷变频器采用带编码器闭环反馈的闭环矢量控制方式。

    变频器控制原理框图如图3所示。 
        

4  “牵引变频器2”转矩控制调试方法

    （1） 在电机上不带负载的情况下相关参数的设置
    在电机上不带负载的情况下，正确输入电机相关参数，进行调谐操作，相关参数设置如表1所示。

    表1  在电机上不带负载的情况下相关参数的设置
    序号 参数类型 数值      说明
     1 F1——01 实际值 输入——电机额定功率
     2 F1——02 实际值 输入——电机额定电压
     3 F1——03 实际值 输入——电机额定电流
     4 F1——04 实际值 输入——电机额定频率
     5 F1——05 实际值 输入——电机额定转速
     6 F1——11 2 将该参数设为2后，按下RUN
     运行键，进行电机完整调谐

    调谐完毕后，按下RUN运行键，通过操作面板查看电机工作电流，检查变频器开环矢量控制运行是否正常（变频器出厂设置为变频器开环矢量控制运行）;
    （2） 正确接好编码器的连线

    将F0-02设置为1，正确输入编码器脉冲数（由F2-11设定），按下RUN运行键，检查变频器闭环矢量运行是否正常。通过操作面板查看电机在高速和低速情况下的工作电流，如工作电流超过额定电流，或电机运行不起来，则检查编码器的接线是否正确，A相和B相的信号线是否接反，编码器与电机转轴是否同心，相关参数设置如表2所示。
    （3） 闭环矢量运行正常后的其它功能参数设置

    闭环矢量运行正常后，再设置其它功能参数，如表3所示。

    表3  其它功能参数设置
    序号 参数类型 数值  说明
     10 F0——02 1 端子控制有效
     11 F0-17 8 设置加速时间（根据实际情况设定）
     12 F0-18 8 设置减速时间（根据实际情况设定）
     13 F2-08 1 转矩控制有效
     14 F2-09 1 转矩上限源AI1
     15 F4-00 1 DI1设为正转指令
     16 F4-01 4 DI2设为点动信号
     17 F4-02 9 DI3设为故障复位
     18 F7-02 2 STOP键复位功能有效 
        
 5  收卷变频器恒张力控制调试方法

    根据上述方法完成变频器闭环矢量的调试工作后，再进行张力调试，张力控制参数设置如表4所示。

    表4  张力控制参数设置
    序号 参数类型 数值 说明
     1 FH-00 1 开环转矩控制模式
     2 FH-01 0 收卷控制
     3 FH-03 计算值 机械传动比
     4 FH-04 2 AI2为张力给定电位器信号
     5 FH-06 计算值 大张力
     6 FH-07 10% 零速张力提升，根据实际情况设置。
     7 FH-09 20% 张力锥度
      FH-10 0 通过线速度计算卷径
     8 FH-11 实际值 大卷径
     9 FH-12 实际值 卷轴直径
     10 FH-13 0 初始卷径源由FH-12～FH-15设定
     11 FH-27 1 线速度输入信号选择AI1，由前一
        级变频器的AO输出;
     12 FH-28 计算值 大线速度
     13 FH-33 1000 机械惯量补偿系数
     14 FH-34 7800 材料密度
     15 FH-35 1000 材料宽度
     16 FH-36 8% 机械摩擦系数补偿
    
6  调试说明

    （1） 转矩控制模式是指变频器控制的是电机的转矩，而不是频率，输出频率是跟随牵引电动机的速度而自动变化。

    （2） 根据公式F=T/R（其中F为材料张力，T为收卷轴的扭矩，R为收卷的半径），可看出，如果能根据卷径的变化调整收卷轴的转矩，就可以控制材料上的张力，这就是开环转矩模式控制张力的依据。

    （3） MD系列变频器在闭环矢量控制（有速度传感器矢量控制）下可以准确地控制电机输出转矩，使用这种控制模式，必须加装编码器（变频器要配PG卡）。

    （4） 在实际使用中张力的设定值应与所用材料、卷曲成型的要求等实际情况相对应，需由使用者设定。张力锥度可以控制张力随卷径增加而递减，用于改善收卷成型的效果。

    （5） 电机的输出转矩在加减速时，有一部分要用来克服收卷辊的转动惯量，变频器中关于惯量补偿部分可以通过适当的参数设置自动地根据加减速速率进行转矩补偿，使系统在加减速过程中仍获得稳定的张力。摩擦补偿可以克服系统阻力对张力产生的影响。

    （6） 牵引1电机和牵引3电机长期工作在发电状态，牵引1变频器和牵引3变频器必须加装制动单元和制动电阻来消耗由电机回馈回来的能量，否则变频器直流母线上的电压会超过变频器限定的电压范围而报警停机