營口門座培訓(xùn)資料

1、ddc營口門座起重機改造項目培訓(xùn)資料目 錄1. 交流調(diào)速介紹1.1 交流調(diào)速系統(tǒng)的特點1.2 交流調(diào)速的常用方案2. 變頻調(diào)速系統(tǒng)2.1 變頻器工作的基本原理2.2 變頻器的種類2.3 變頻器的組成2.4 變頻器的工作過程2.5 安川變頻器2.6 變頻器的常見故障3. ab plc介紹3.1 硬件3.2 軟件介紹4. 維護注意事項1. 交流調(diào)速介紹1.1 交流調(diào)速系統(tǒng)的特點所謂交流調(diào)速系統(tǒng)，就是以交流電動機作為電能機械能的轉(zhuǎn)換裝置，并對其進行控制以產(chǎn)生所需要的轉(zhuǎn)速。在過去的很長一段時間里，由于直流電動機的優(yōu)良的調(diào)速性能，在可逆、可調(diào)速與高精度、寬調(diào)速范圍的電力拖動技術(shù)領(lǐng)域中，幾乎都是采用直流調(diào)

2、速系統(tǒng)。然而直流電動機具有機械式換向器這一致命的弱點，致使直流電動機制造成本高、價格昂貴、維護麻煩、使用環(huán)境受限制，其自身結(jié)構(gòu)也約束了單臺電機的轉(zhuǎn)速、功率上限，從而給直流電動機的應(yīng)用帶來了一系列的限制。相對于直流電動機來說，交流電動機特別是鼠籠式異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，堅固耐用，運行可靠，維護方便，慣性小，動態(tài)響應(yīng)好，以及易于向高壓、高速、大功率發(fā)展等優(yōu)點。因此近幾十年以來，不少國家都在致力于交流調(diào)速系統(tǒng)的研究，用沒有換向器的交流電動機實現(xiàn)調(diào)速來取代直流電動機，突破它的限制。隨著電力電子器件，大規(guī)模集成電路和計算控制技術(shù)的發(fā)展，以及現(xiàn)代控制理論的向交流電氣傳動領(lǐng)域的滲透，為交流調(diào)速

3、系統(tǒng)的開發(fā)、研究進一步創(chuàng)造了有利的條件。諸如交流電動機的串極調(diào)速、各種類型的變頻調(diào)速，特別是矢量控制技術(shù)的應(yīng)用，使得交流調(diào)速系統(tǒng)逐步具備了寬的調(diào)速范圍、較高的穩(wěn)速精度、快速的動態(tài)響應(yīng)以及在四象限作可逆運行等良好的技術(shù)性能。 它完全可以與直流傳動相媲美、相抗衡，并逐漸取代。1.2 交流調(diào)速系統(tǒng)方案繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)速和同步轉(zhuǎn)速之間有如下關(guān)系： 式(1-1)n：實際轉(zhuǎn)速n0：為異步電動機的同步轉(zhuǎn)速s： 異步點動機的轉(zhuǎn)差率f1: 定子的頻率pn: 極對數(shù)由上述公式，我們可以看出，改變電動機的定子頻率、磁極對數(shù)和轉(zhuǎn)差都可以起到調(diào)速作用。1.2.1 改變電動機的磁極對數(shù)由式（1-1）可以看出，在供電頻

4、率f1固定不變的條件下，通過改變定子繞組的磁極對數(shù)pn可以改變電動機的同步轉(zhuǎn)速n0，從而達到調(diào)速的目的。這種控制方式比較簡單，只要求電動機定子繞組有出頭多個抽頭，然后通過觸點的通斷來改變電動機的磁極對數(shù)。采用這種方式，電動機轉(zhuǎn)速變化是有級的，不是連續(xù)的，一般最多只有三檔，使用于自動化程度不高的，而且有級調(diào)速的場合。1.2.2 變轉(zhuǎn)差調(diào)速改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速的方法很多，常用的方案有：異步電動機定子調(diào)壓調(diào)速和繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速等。定子調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)就是在恒定交流電源與交流電動機之間接入晶閘管作為交流電壓控制器。為了得到較好的調(diào)速精度和穩(wěn)定運行，一般采用帶轉(zhuǎn)速反饋的控制方式，可以使用測速發(fā)電

5、機、脈沖編碼器和轉(zhuǎn)子頻率反饋。定子調(diào)壓調(diào)速在冶金累起重機上使用的比較頻繁，因為大容量的調(diào)速裝置，性價比要優(yōu)于變頻調(diào)速裝置。定子調(diào)壓調(diào)速裝置的調(diào)速范圍可達1:33。繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速就是通過改變轉(zhuǎn)子回路所串電阻來進行調(diào)速，這種調(diào)速方法簡單，但調(diào)速是有級的，串入較大的附加電阻后，電動機的機械特性很軟，低速運行損耗大，穩(wěn)定性差。而且隨著負載的變化轉(zhuǎn)速變化率較高。采用該種控制方式的控制系統(tǒng)，低速檔一般作為過渡檔位工作，不可長期運行。1.2.3 變頻調(diào)速從式（1-1）中可以看出，當異步電動機的磁極對數(shù)pn一定，轉(zhuǎn)差s一定時，改變電機定子頻率可以達到調(diào)速的目的，電動機轉(zhuǎn)速n基本上與電源的頻

6、率f1成正比，因此，平滑的調(diào)節(jié)供電電源的頻率，就能平滑、無級的調(diào)節(jié)異步電機的轉(zhuǎn)速。變頻調(diào)速調(diào)速范圍大，低速特性較硬，基頻（50hz）以下為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，在基頻以上(>50hz)屬于恒功率調(diào)速，與直流電動機的降壓和弱磁調(diào)速十分相似。而且，采用變頻起動能顯著改善交流電動機的起動性能，大幅度降低電動機的起動電流，增加起動轉(zhuǎn)矩。所以，變頻調(diào)速是交流電機的理想調(diào)速方案。變頻調(diào)速技術(shù)采用了矢量變換控制方式，可以使交流調(diào)速獲得較好的動態(tài)性能?，F(xiàn)在還有一種直接轉(zhuǎn)矩控制開始在變頻控制領(lǐng)域中采用，該種方式通過對電動機的辨識（自學(xué)習(xí)）過程，在變頻器中建立電動機的模型，利用該模型計算電動機的電流與磁通，實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的

7、直接控制，使轉(zhuǎn)矩的響應(yīng)非常的快，其開環(huán)控制精度即可與矢量控制的閉環(huán)控制精度相媲美。2. 變頻調(diào)速系統(tǒng)2.1 變頻器工作的基本原理從 公式(1-1)可以看出，轉(zhuǎn)速與供電頻率近似成正比，改變電動機的給定頻率，就可以改變電動機的轉(zhuǎn)速。異步電動機感應(yīng)電勢e1為： 如果忽略了電動機的定子阻抗壓降，則端電壓u1為根據(jù)u1/f1比值的不同，可以有下面3種工作狀態(tài)1) 當u1/f1為常數(shù)時，隨著頻率的降低，電源電壓也要相應(yīng)降低，此時電動機的定子阻抗產(chǎn)生的壓降越來越明顯，所以磁通1逐漸減小，電動機輸出轉(zhuǎn)矩就要下降。2) 維持恒定的轉(zhuǎn)矩輸出，此時需要適當改變u1/f1的比值，補償定子阻抗的影響，維持磁通1的恒定。

8、3) 當頻率增加到額定頻率，要維持u1/f1為一個常數(shù)，就必須提高電動機電壓，此時超過了電動機的額定電壓，是不允許的，所以需要維持電動機給定電壓的最大值，繼續(xù)增加頻率，此時電動機磁通1下降，輸出隨之下降。但此時輸出功率近似恒定。所以是在額定頻率以下的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和超出同步速的橫功率調(diào)速。2.2 變頻器的種類2.2.1按結(jié)構(gòu)形式分1)交直交型變頻器由整流器將電網(wǎng)的交流電變成直流電，再通過逆變器將直流電變換成頻率、電壓均可變的交流電供給電動機。變頻器的輸出電壓在電動機額定電壓以下的范圍內(nèi)變化，但是輸出頻率可以超過電網(wǎng)的頻率。我們通用為交直交型變頻器。2)交交變頻器由周波變換器將電網(wǎng)的交流電變換成一個

9、頻率可變的交流電供給電動機。由于它的最高輸出頻率只能為電網(wǎng)頻率的1/2及以下，這種方式的變頻器多用于驅(qū)動低速大容量的電動機。2.2.2按處理方式分以上兩種變頻器根據(jù)負載無功分量的處理方式不同，還可以分為電流源和和電壓源型兩種形式。1)電壓源型變頻器輸出阻抗小，用電容器吸收無功分量，輸出電壓波型呈矩形，輸出電流波型接近正弦波。2)電流源型變頻器輸出阻抗高，用電感吸收無功分量，輸出電壓波型接近正弦波，輸出電流波型呈矩形。我們采用的變頻器使用的是交直交形式的，電壓源型變頻器。2.3 變頻器組成變頻器一般是由主回路和控制回路組成。主回路包含整流單元、直流母線回路、逆變單元；控制回路是用來控制整流、逆變

10、觸發(fā)以及提供必要保護的電路板組成。見下圖(1)整流單元：是將進線交流電源整流成直流，一般整流單元使用的是三相全波整流（系數(shù)：1.35）(2) 逆變單元，將直流母線上的直流電源經(jīng)過脈寬調(diào)制，轉(zhuǎn)變成頻率可變的交流電源?，F(xiàn)在的變頻器逆變單元一般采用igbt（絕緣柵門極雙極晶體管），具有驅(qū)動功率小、控制電路簡單、開關(guān)損耗小、通斷速度快、工作頻率高、器件容量大和熱穩(wěn)定性能好等特點。(3) 中間直流環(huán)節(jié)由于逆變器的負載為異步電動機，屬于感性負載。無論電動機處于電動或發(fā)電制動狀態(tài)，其功率因數(shù)總不會為1。因此在中間直流環(huán)節(jié)和電動機之間總會有無功功率的交換。這種無功能量要靠中介直流環(huán)節(jié)的儲能元件來緩沖。所以又稱

11、為中間直流環(huán)節(jié)為中間直流儲能環(huán)節(jié)。(4) 控制電路控制電路常由運算電路、檢測電路、控制信號的輸入、輸出電路和功率元件的驅(qū)動電路等構(gòu)成。其主要任務(wù)是完成對逆變器的開關(guān)控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護功能等。 現(xiàn)在的變頻器都采用數(shù)字控制方式。2.4 變頻器的工作過程2.4.1 起動狀態(tài)變頻器的起動是通過控制異步電動機的定子電壓和定子頻率來獲得所需的起動性能。在實際應(yīng)用中，我們既要限制電動機的起動電流，還要兼顧電動機的加減速時間。限制起動電流，可以減小變頻器的容量。起動時間過短，會對機械傳動鏈造成較大的沖擊，損害機構(gòu)的機械壽命。變頻器可以提供以下幾種起動方式：（1） 限流加速 對于有轉(zhuǎn)矩控制

12、功能的變頻器和矢量控制變頻器，由于有快速的電流限制功能，即使轉(zhuǎn)速指令設(shè)定成階躍指令，變頻器本身也能把電流限制在允許的范圍內(nèi)。就是說可以用變頻器的允許最大轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)盡可能快的起動過程。起動中電流可以被限制在認為設(shè)定的范圍內(nèi)。（一般不超過2倍額定電流）（2） 限時加速 u/f 控制式變頻器，多數(shù)不具備積極限制電流的功能，電流沖擊過大，可能造成電流跳閘。對于階躍式的轉(zhuǎn)速設(shè)定，往往在變頻器的內(nèi)部將其變換成隨時間線性上升的指令。為了防止過電流，常要調(diào)整起動時間，使之與生產(chǎn)機械相適應(yīng)。以期不出現(xiàn)過電流的前提下，盡量縮短起動時間，這就是起動時間設(shè)定要遵循的一般原則。 加、減速時間設(shè)定的時間是從0加速到最高頻

13、率的和由最高頻率減速到0速的時間。加速時間的設(shè)定是將電流限制在過電流容量之內(nèi)，不應(yīng)使過電流保護動作；減速時間的設(shè)定約束是防止直流回路電壓過高，不應(yīng)使過電壓保護動作。（3） s型加速 目的是使加速過程變得緩和些。2.4.1 制動狀態(tài)在變頻器、異步電機和機械負載所組成的變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)中，當電動機減速或者所拖動的位能負載下放時，異步電動機將處于再生發(fā)電制動狀態(tài)。負載未能通過異步電機轉(zhuǎn)換成電能。 逆變器的六個回饋二極管將這種電能回饋到直流側(cè)。此時的逆變器處于整流狀態(tài)。這將導(dǎo)致中間直流電容器的電壓上升。如果制動的能量不多，這部分能量將儲存在電容器里，當電動機恢復(fù)到電動狀態(tài)，這部分能量又將為負載所應(yīng)用。

14、如果制動產(chǎn)生的能量過快過高，那么這部分能量將按下列方式釋放：1) 通過制動單元和制動電阻將制動產(chǎn)生的能量消耗；2) 通過帶逆變功能的整流回饋單元回饋給電網(wǎng)；3) 通過并聯(lián)在直流回路上的其他驅(qū)動設(shè)備吸收。2.5 安川變頻器2.5.1 安川變頻器的保護功能安川變頻器的保護功能有：瞬時電流保護；過載保護；再生過電壓保護；瞬時掉電保護；對地過電流保護；冷卻風(fēng)機異常；2.5.2 安川變頻器的結(jié)構(gòu)形式1) 整流單元 ac-dc二極管整流；2) 充電限流電阻：抑制di/dt；3) 旁路接觸器mc：線圈控制過程，電壓檢測方式80%edn;4) 濾波電容c：濾波、儲能、抑制電壓突變（瞬停保護）5) f快速融斷器

15、：保護igbt，以防止故障進一步擴展；6) ac_ct1,dc_ct2：電流互感器；7) 主功率器件igbt：8) 充電指示燈：dc27v9) 冷卻風(fēng)機檢測、溫度檢測、mc輔助觸點檢測；10) pg卡11) 驅(qū)動板；12) 通訊卡；13) 制動單元，制動電阻；14) 數(shù)字編程器；2.5.3 安川變頻器的維修注意事項1) 所有維修工作必須在輸入側(cè)電源停止，且充電指示燈滅后進行；2) igbt門極開路條件下，不允許主回路通電；3) 所有電解電容（包括主控板、驅(qū)動板）冷卻風(fēng)機的拆卸等參照使用說明書；4) 變頻器的電磁場很強，容易吸收灰塵，所以需要定期為電路板等進行除塵；5) 門機震動大，線路的端子需

16、要定期緊故；2.5.4 安川變頻器的外接線 圖二 變頻器輸入輸出端子圖2.5.5 安川變頻器的參數(shù)安川變頻器可以通過前端的操作面板來修改。主要有以下參數(shù)：狀態(tài)顯示部分：u1 狀態(tài)監(jiān)視 u2 故障軌跡u3 故障記錄參數(shù)設(shè)置部分：a1 環(huán)境參數(shù)設(shè)定a2 用戶參數(shù)設(shè)定模式b1 運行模式選擇b2 直流制動b3 速度搜索b4 計時功能b5 pid控制b6 dwell功能（頻率保持）b7 droop控制（滑差設(shè)定）b8 節(jié)能控制b9 零伺服c1 加減速時間c2 s特性c3 滑差補償c4 力矩補償c5 速度控制asrc6 載波頻率d1 頻率指令d2 頻率上限、下限d3 跳躍頻率d4 頻率指令保持d5 力矩控

17、制d6 磁場控制e1 v/f特性e2 電機參數(shù)e3 電機2的 v/f特性e4 電機2的參數(shù)f1 pg速度控制卡f2 模擬量指令卡f3 數(shù)字式指令卡f4 模擬量監(jiān)視卡f5 數(shù)字量輸出卡f6 傳送選擇卡h1 多功能接點輸入h2 多功能接點輸出h3 模擬量輸入h4 多功能模擬量輸出h5 memobus通信h6 脈沖輸出入l1 電機保護功能l2 瞬時停電處理l3 防止失速功能l4 頻率檢出l5 故障復(fù)位再試l6 過力矩檢出l7 力矩限制l8 力矩極限n1 防止亂調(diào)功能n2 速度反饋檢出控制功能n3 高速滑差制動n4 速度推進n5 前饋控制o1 顯示設(shè)定/選擇o2 多功能選擇o3 拷貝功能t1 電機自學(xué)

18、習(xí)2.5.6 變頻器的常見故障變頻器可以檢測到的故障有：oc 過電流 輸出側(cè)發(fā)生短路、接地、負載過大時加減速時間過短；gf 接地 變頻器的輸出側(cè)發(fā)生接地；puf 保險絲熔斷 因短路等原因造成輸出晶體管損壞，檢測u,v,w u,v,w是否短路；ov 主回路過電壓 減速時間太短，長時間下降產(chǎn)生的能量不能完全釋放；uv1 主回路低電壓 輸入電源發(fā)生缺相，發(fā)生瞬時停電，輸入電源的接線端子松動，輸入電源的電壓變化太大uv2 控制電源異常oh 散熱片過熱 周圍溫度過高oh3 電機過熱報警oh4 電機過熱故障ol1 電機過負載 負載太大，加減速時間、周期太短ol2 變頻器過負載 負載太大，加減速時間、周期太

19、短，變頻器容量小ol3 過力矩檢出 超過l6-02的設(shè)定值，連續(xù)時間超過l6-03的值os 過速度檢出 發(fā)生上沖、下沖，指定速度太高，f1-08,f1-09參數(shù)設(shè)置不正確pgo pg斷線檢出 pg連線斷線，pg接線有誤，pg無供電電源，pg卡損壞dev 速度偏差過大 負載過大，加減速時間過短，f1-10,f1-11的設(shè)定不當2.5.7 變頻器的常見警告略。3. ab plc介紹ab公司的plc由機架、電源模塊、cpu、輸入、輸出模塊和功能模塊組成。我們使用的是slc 500tm系列產(chǎn)品。3.1 硬件圖三 plc硬件組態(tài)3.1.1 cpu (處理器)使用的產(chǎn)品目錄號是1747-l532l 16k

20、/32k字節(jié)的程序/數(shù)據(jù) 內(nèi)存；l 內(nèi)置dh-485接口；l 內(nèi)置rs-232接口，也可以通過固定設(shè)備接入dh-485網(wǎng)；l 內(nèi)置的時鐘、日歷l 鑰匙開關(guān)可設(shè)定不同的工作方式：run，remote,programl 電池后備的raml 另有flash eprom 程序/數(shù)據(jù)存儲器可選鑰匙開關(guān)在不同位置時功能：run，是程序的運行模式，此時不能在線修改；remote，此時是在線編輯模式，可以遠程起動和停止程序，也可以在線、離線修改程序；program，是離線模式，上載和下載程序。3.1.2 高速計數(shù)模塊l 1746-hscel 1746-hsce2 我們選用的是1746-hsce2模塊。該模塊必

21、須在程序中進行設(shè)定才可以工作。具體見使用說明書。3.2 軟件介紹ab slc 500tm系列產(chǎn)品使用的是“rslogix 500 english”編程軟件。編程界面比較簡單，指令比較豐富。3.2.1 常用指令基本指令： 開點，閉點，繼電器線圈，保持線圈，解鎖線圈，脈沖osr，求絕對值abs等。比較指令： 等于equ， 小于les， 大于grt， 小于等于leq， 大于等于geq， 介于之間 lim運算指令： 加add, 減sub, 乘mul, 除div時間指令： 通電延時ton, 斷電延時tof, 等等3.2.2 編程界面3.3.3 觸摸面板我們采用的是ab 2711-b6c5產(chǎn)品。供電：ac220v1 pe和plc之間用串行通訊線來連接，使用的485通訊。編程軟件采用 panelbuilder32。3.4 程序介紹 略4. 其他操作維護注意事項4.1啟動/停止按鈕作為主接觸器的吸合和斷開操作，變頻器不允許主回路頻繁的通斷電，所以要求在起重機的操作過程中盡量的的減少主接觸器的操作頻率即啟動/停止的次數(shù)；4.2 門機有多種操作狀態(tài)，吊鉤、抓斗手動、抓斗自動等。其狀態(tài)選擇是在聯(lián)動臺的右臺實現(xiàn)的。需要注意的是，每次操作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換必須是在起升機構(gòu)靜止狀態(tài)下，否則轉(zhuǎn)換無效。（所謂靜止狀