三菱FR-A700變頻器閉環(huán)矢量控制方式的學(xué)習(xí)

三菱FR-A700變頻器在某工廠鋁連鑄連軋機(jī)上的應(yīng)用引言三菱FR-A700變頻器閉環(huán)矢量控制方式，主要用于高精度的速度控制、轉(zhuǎn)矩控制、簡單伺服控制等對(duì)控制性能要求嚴(yán)格的場合。在該方式下采用的速度傳感器一般是旋轉(zhuǎn)編碼器，并安裝在被控電動(dòng)機(jī)的軸端。通過對(duì)鋁連鑄連軋機(jī)上下輥電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩控制來實(shí)現(xiàn)鋁板的高精度軋制，并能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。1、項(xiàng)目背景某工廠鋁連鑄連軋機(jī)的主要工作是將經(jīng)原爐熔煉、靜止?fàn)t精煉后的高溫鋁液在快速冷卻的同時(shí)軋制成鋁板，最終通過卷取機(jī)卷成鋁卷。該設(shè)備主要有主軋機(jī)、鋁液位控制裝置、鈦絲進(jìn)給、鑄嘴小車、石墨噴涂及行走、平動(dòng)液壓剪、卷取機(jī)、卸卷車等，如圖1所示。該軋機(jī)的系統(tǒng)技術(shù)性能參數(shù)：最高軋制速度2.0m/min、最大卷重5000kg、卷徑6101920mm、板寬1400mm、板厚68mm，軋機(jī)上下輥電機(jī)90kW。針對(duì)鑄軋機(jī)成套電控系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)（長期穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)、一旦事故停車將造成嚴(yán)重?fù)p失），選擇高性能、高可靠性的控制元器件是滿足控制要求的關(guān)鍵?，F(xiàn)要求：軋機(jī)下輥采用速度控制，上輥采用轉(zhuǎn)矩控制，且都采用帶編碼器的變頻電機(jī)。軋機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1控制原理速度和轉(zhuǎn)矩控制是軋機(jī)上下輥傳動(dòng)電機(jī)的核心控制原理，其示意如圖2所示。M1為主傳動(dòng)，采用雙閉環(huán)速度/轉(zhuǎn)矩矢量控制方式，速度環(huán)為V速度給定和PG編碼器返回的實(shí)際速度的控制回路，其輸出值再乘以一定的比值就是M2的轉(zhuǎn)矩控制輸入值。轉(zhuǎn)矩環(huán)為內(nèi)部閉環(huán)。M2為從傳動(dòng)，速度閉環(huán)的輸出值并不直接控制轉(zhuǎn)矩，而只是限定M2轉(zhuǎn)矩的幅度，以最終保證軋機(jī)上下兩輥電機(jī)在線速度上的緊密性和同步性，M2轉(zhuǎn)矩的輸入值是來自主傳動(dòng)M1的轉(zhuǎn)矩值，以決定M2的轉(zhuǎn)矩輸出值。2.2硬件選型與設(shè)計(jì)本次軋機(jī)電機(jī)選用國產(chǎn)YVP系列變頻電機(jī)，其選用強(qiáng)制風(fēng)冷和OMRON差動(dòng)式編碼器E6B2-CWZ1X，由于三菱變頻器所選配電機(jī)基本都是國產(chǎn)電動(dòng)機(jī)，并非選用三菱電機(jī)，因此，需要了解清楚編碼器。編碼器E6B2-CWZ1X接線原理如圖3所示。 歐姆龍編碼器E6B2-CWZ1X接線端子功能定義如上圖所示，它采用5VDC電源，輸出3對(duì)A、B、Z相差動(dòng)信號(hào)。右圖為編碼器E6B2-CWZ1X接線端子功能定義2.3軋機(jī)變頻器硬件接線圖軋機(jī)變頻器硬件接線圖如下圖所示。VF1下輥?zhàn)冾l器的速度設(shè)定采用電位器，并連接了PLG差動(dòng)輸入信號(hào)作為閉環(huán)矢量控制的反饋信號(hào)，跳線設(shè)置如圖中標(biāo)識(shí)所示，同時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩信號(hào)給VF2變頻器。VF2上輥?zhàn)冾l器采用轉(zhuǎn)矩控制，其轉(zhuǎn)矩命令來自于VF1的輸出，速度限幅來自于VF1的速度。3、軋機(jī)變頻控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置VF1速度控制參數(shù)設(shè)置如表所示VF2轉(zhuǎn)矩控制參數(shù)設(shè)置如表所示。4、調(diào)試中出現(xiàn)的問題（1）軋機(jī)主傳動(dòng)M1下輥電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)。原因可能是：電機(jī)布線錯(cuò)誤； PLG規(guī)格（選擇開關(guān)FR-A7AP）錯(cuò)誤； PLG布線錯(cuò)誤；Pr.369 PLG脈沖數(shù)設(shè)定和使用的PLG脈沖數(shù)不同； PLG電源規(guī)格錯(cuò)誤或未輸入電源。解決的辦法：（a）布線的確認(rèn)。輸入正轉(zhuǎn)信號(hào)，從電機(jī)軸方向觀察，如果是逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則為正常（順時(shí)針方向說明變頻器2次側(cè)接線的相序有誤）。（b）PLG規(guī)格的確認(rèn)。確認(rèn)差動(dòng)/互補(bǔ)的PLG規(guī)格選擇開關(guān)（FR-A7AP）。（c）矢量控制設(shè)定下，在變頻器停止過程中將電機(jī)從外部逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，確認(rèn)有無FWD的顯示。顯示REV時(shí)，說明PLG的相序錯(cuò)誤。應(yīng)正確布線，或調(diào)整Pr.359 PLG轉(zhuǎn)向的設(shè)定值以保持一致。（d）參數(shù)設(shè)定值比使用的PLG脈沖數(shù)量少時(shí)，電機(jī)將不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。應(yīng)正確設(shè)定Pr.369 PLG脈沖數(shù)量。（e）確認(rèn)PLG的電源規(guī)格（5V/12V/15V/24V），輸入外部電源。（2）軋機(jī)軋制過程不穩(wěn)定。原因可能是：速度控制增益與機(jī)械不匹配；由于變頻器的加減速時(shí)間，響應(yīng)性變差。解決辦法：實(shí)施簡單增益調(diào)整；調(diào)整Pr.820，Pr.821；實(shí)施速度前饋控制，模型適應(yīng)速度控制；將加減速時(shí)間設(shè)為最佳值。5、結(jié)語有速度傳感器的矢量控制方式，主要用于高精度的速度控制、轉(zhuǎn)矩控制、簡單伺服控制等對(duì)控制性能要求嚴(yán)格的使用場合