造紙機常用變頻器的主要參數(shù)和設(shè)置方法

1、.造紙機常用變頻器的主要參數(shù)和設(shè)置方法作 者 ：陜西科技大學(xué) 陳景文 吳彥銳 王紅艷摘 要 ：文章就造紙機變頻傳動控制系統(tǒng)中常用的幾類變頻器的參數(shù)選擇問題給出選擇原則及設(shè)置參考。 英文摘 要 ：This paper about how to select the parameter on the several in common use inverters for the paper machine transmission system. It gives the select principle and the consult about setting .關(guān)鍵詞： 造紙機 變頻器 參數(shù)

2、設(shè)置 1 引言我國的造紙業(yè)近幾年發(fā)展非常迅速，同樣，造紙機的傳動系統(tǒng)中變頻器的應(yīng)用也越來越廣泛，本文就幾種造紙傳動系統(tǒng)中常用的變頻器參數(shù)及設(shè)置方法作一介紹，供本行業(yè)電氣人員參考。常用變頻器可以從兩方面來理解:(1) 經(jīng)常使用的變頻器是從其應(yīng)用的廣泛性來理解;(2) 通用性，現(xiàn)在市場上能見到的變頻器種類品牌都很多。品牌如ABB、富士、西門子等。而每一種品牌又有很多種。例如西門子變頻器就有伺服型、通用型、風(fēng)機泵型。本文分析幾種應(yīng)用范圍較為廣泛品牌的通用型變頻器在紙機傳動中的主要參數(shù)及設(shè)置方法。2 造紙機變頻器參數(shù)設(shè)置原則根據(jù)造紙工藝要求，我們已經(jīng)知道紙機對變頻器的一些基本要求，現(xiàn)在絕大多數(shù)通用型變

3、頻器基本都能滿足這些條件。但是如果參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，也會影響系統(tǒng)的性能，甚至不能正常運行。對于通用型變頻器來說，其主要參數(shù)和設(shè)置可以從以下幾個方面來考慮:2.1 頻率信號參數(shù)設(shè)定變頻器運行頻率:通用型變頻器可以從以下幾個方面來獲得運行頻率。(1) 操作面板在變頻器的顯示面板上，都有頻率增加和頻率減少按鍵，通過它可以改變變頻器的運行頻率，這是一種數(shù)字設(shè)定頻率的方式，由于這種方式不能在現(xiàn)場實時修改變頻器的運行頻率，因此，其應(yīng)用范圍受到一定的限制。只能在單電機拖動且不經(jīng)常修改運行頻率的場合中使用。(2) 模擬端子通用型變頻器模擬端子基本都有電壓輸入和電流輸入兩種，電壓輸入有05VDC，010VDC，-5

4、5VDC，-1010VDC等幾種;電流輸入基本上有020mA和420mA兩種，可以任意設(shè)定其中的一種或多種輸入，變頻器內(nèi)部用10位以上的A/D把它轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。應(yīng)用這種方式設(shè)定變頻器的運行頻率可以實現(xiàn)外控操作，且在現(xiàn)場可以實時修改，但是眾所周知模擬量在傳輸過程中易受干擾，特別是電壓信號，更易受干擾，造成系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，這里建議用電流信號;另外用模擬量設(shè)定運行頻率，在紙機傳動控制系統(tǒng)中還要解決速度同步問題。(3) 數(shù)字端子這種設(shè)定頻率的方式，各種品牌的變頻器叫法不一，如ABB變頻器叫電動電位器，而富士變頻器叫上升/下降功能等，其實際上就是利用變頻器本身的多功能數(shù)字輸入端子來改變變頻器的運行頻率，

5、且升/降速的速率可調(diào)。這種方式在紙機傳動系統(tǒng)中以八缸紙機應(yīng)用最為典型。(4) 通訊方式這種以串行通訊的方式設(shè)定變頻器的運行頻率在大型紙機傳動系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛。常見的有RS-485或CAN總線等。當(dāng)然，在通用型變頻器的頻率設(shè)定方式中，常見的是以上4種，這4種方式也并非獨立存在，它們可以組合使用，例如ABB800系列變頻器在設(shè)定頻率時就可以用模擬量的代數(shù)和，多個模擬量的最大值，多個模擬量的最小值，模擬量的乘積，模擬量與通訊量的和等多種組合方式，在使用中，應(yīng)根據(jù)實際情況，靈活運用。2.2 控制命令它包括控制電機的起動/停止，電機的運行方向等。(1) 起動/停止當(dāng)系統(tǒng)準備就緒后(通電)，變頻器處于待

6、機狀態(tài)，電機并沒有運轉(zhuǎn)。要使系統(tǒng)運轉(zhuǎn)需給變頻器一個起動命令。有三種方式可以起動變頻器:l 操作面板;l 外部端子，可以是固定電平也可是脈沖信號;l 通訊方式?？梢愿鶕?jù)實際情況，選擇其中的任一種方式。變頻器停止時和起動完全一樣，只不過動作相反。(2) 電機的運行方向交流電機是通過改變其輸入三相電源任意兩相的相序來改變其旋轉(zhuǎn)方向的，在變頻中只需給它一個電平信號自動調(diào)整其兩相相序，從而改變電機的旋轉(zhuǎn)方向，在設(shè)計傳動系統(tǒng)中，根據(jù)工藝要求決定是單向或是雙向運行，在紙機傳動系統(tǒng)中，都是單方向，可以通過變頻器參數(shù)規(guī)定其旋轉(zhuǎn)方向。2.3 限幅參數(shù)限幅是規(guī)定系統(tǒng)正常運行時的參數(shù)范圍，如最大轉(zhuǎn)矩，電流頻率等對于不

7、同的系統(tǒng)來說其設(shè)置也不相同。其它除了以上三類參數(shù)之外還有輸出信號類，恒速類，加減速時間等多種，將根據(jù)不同類型的變頻器單獨介紹。3 幾種常見變頻器的參數(shù)設(shè)置ABB變頻器是應(yīng)用較為廣泛的一種品牌，現(xiàn)在主要有兩大系列:l ACS800系列，具有各種功能等級。l ACS400系列，從2.2kW到30kW范圍內(nèi)的各種功率等級。另外在小功率當(dāng)中還有ACS100系列。ABB變頻器以其穩(wěn)定的性能，低廉的價格在紙機傳動系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用，這里從我們多年來對ABB變頻在紙機傳動應(yīng)用中遇到的需經(jīng)常改動的一些參數(shù)加以說明。3.1 ACS800系列變頻器的參數(shù)及設(shè)置(1) 起動數(shù)據(jù)它是設(shè)定電機信息的一組參數(shù)，只需在第一次

8、運行時設(shè)置以后就不需要再改變了，這一組參數(shù)代碼范圍從99019910共10個參數(shù)。l 電機信息電機信息包括電機額定電壓(9905)額定電流(9906)額定頻率(9907)額定速度(9908)額定功率(9909)。這些參數(shù)的獲得是從電機的銘牌數(shù)據(jù)中得到。例如一臺四極三相異步電動機Pn=30kW，In=59A，nN=1450r/min fN=50Hz，UN=380V，則設(shè)置參數(shù)時:9906=59.0，9907=50.0, 9908=1450, 9909=30.0。l 控制模式電機控制模式(9904)ACS800系列變頻器有兩種控制模式:DTC即直接轉(zhuǎn)矩控制和SCALAR即標(biāo)量控制。在直接轉(zhuǎn)矩控制模

9、式下，系統(tǒng)中給定信號為轉(zhuǎn)矩，即使在沒有反饋的情況下(即開環(huán))也可對電機進行精確的速度及轉(zhuǎn)矩控制。而標(biāo)量控制相對來說控制精度要差一些。l 應(yīng)用宏的選擇(9902)所謂應(yīng)用宏，就是根據(jù)變頻器在一些常用的場合中所需的一些功能在出廠時已經(jīng)經(jīng)過預(yù)編程的參數(shù)集。利用這些應(yīng)用宏，用戶可以快速完成對變頻器的直動。ABB800系列變頻器的應(yīng)用宏有以下幾種:Factory(工廠宏); Hand/Auto ctrl(手動/自動宏); PID control (PID控制宏); sequential control (順序控制宏); Torque control(轉(zhuǎn)矩控制宏)。用戶以根據(jù)需要選擇應(yīng)用宏。例如在利用變頻

10、做壓力或流量控制系統(tǒng)中，就可以用PID控制宏實現(xiàn)閉環(huán)控制。(2) 變頻器控制參數(shù)這些參數(shù)主要規(guī)定了變頻器起動方式，包括:10.01 10.02起動/停機/方向的命令的信號源，在外部控制時，變頻器的起動和停止應(yīng)使用外部端子或通信的方式，而ABB800變頻器用外部端子又有多種組合，常用的可以設(shè)為DI1DI6的任何一個作用起動/停止的命令的輸入端。10.03是規(guī)定變頻器所拖動電機的旋轉(zhuǎn)方向，根據(jù)電機學(xué)我們知道三相異步電機的旋轉(zhuǎn)方向取決于輸入三相電源的相序，在需要雙向運行(如電梯、升降機等)的場合可以把這個參數(shù)設(shè)為REQUEST，由數(shù)字輸入端子來控制電機的旋轉(zhuǎn)方向。16.01允許信號:要起動變頻器將參

11、數(shù)必需設(shè)為YES。(3) 給定選擇l 外部控制選擇11.02:ABB800有兩個控制源可以選擇，即EXT1，EXT2。當(dāng)選擇EXT1時，變頻器的起動由10.01所指定的輸入端子控制，頻率由11.03所指定的方式給定。對于PID應(yīng)用宏，此時為開環(huán)控制，對于轉(zhuǎn)矩控制宏，此時為速度控制，當(dāng)選擇EXT2時，變頻器的起動及頻率來源分別為10.02,11.06; 在PID宏及轉(zhuǎn)矩控制宏下分別為閉環(huán)控制及轉(zhuǎn)矩控制 方式。l 頻率給定源的選擇10.03,11.06分別是EXT1，EXT2的給定源，對于使用模擬作為給定時可以選擇模擬輸入端子(AI1AI3)的任何一個作為給定，這里要說明的是AI1為010V DC

12、電壓信號，AI2AI3為020mA電流信號，當(dāng)然也可以通信或數(shù)字端子(即電動電位器)進行設(shè)定頻率。l 恒速，在有些場合中，如紙機在爬行時，不需要改變變頻器的運行頻率就可以用恒速功能，ABB800變頻器有15種恒速可以供用戶選擇。(4) 加、減速時間加、減速時間及積分類型的選擇十分重要，特別是在拖動大慣性負載時，如在紙機傳動系統(tǒng)中，拖動烘缸的變頻器在設(shè)置加、減速時間應(yīng)大一些，如加速時間過短，起動時電機處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，容易發(fā)生過流故障，如減速時間過短則可能發(fā)生慣性負載拖動電機，使電機處于發(fā)電狀態(tài)，則變頻器會發(fā)生過壓故障，建議在這些場合中如允許可用自由停機方式(即21.03設(shè)為COAST)。在紙機傳動

13、系統(tǒng)中，烘缸傳動加速時間20.02可設(shè)為3040s，減速時間可稍長一些，即22.03可設(shè)為4080s，其余傳動器加、減速時間均可設(shè)為2030s。對于參數(shù)22.06加速/減速積分類型選擇,有兩種:l 線型積分;l S形曲線。一般傳動系統(tǒng)中均可用線型積分，在電梯及復(fù)卷機傳動系統(tǒng)中則用S形曲線。(5) 限幅參數(shù)限幅參數(shù)主要規(guī)定電流轉(zhuǎn)矩最高運行頻率等參數(shù)，在ABB800系列變頻器中，最大輸出電流能達到200%Ihd，在轉(zhuǎn)矩控制模式下最大輸出能達300%，一般來說，在紙機傳動控制中，都能滿足要求，這些參數(shù)基本上不用修改。(參數(shù)代碼20.03 20.04)對于最高運行頻率，一般出廠設(shè)定50Hz，如果傳動系

14、統(tǒng)減速器選擇合適的話，也不用修改，如果要修改這一參數(shù)時，要注意的是在運行頻率大于50Hz時為恒功率調(diào)速，ABB800變頻器修改最高運行頻率時也設(shè)定以下幾個參數(shù)(以改為65Hz為例)99.07改為65Hz; 20.08改為65Hz; 11.05改為1950r/min(對于四極電機)。(6) 閉環(huán)控制參數(shù)閉環(huán)控制的實現(xiàn)對于ABB800變頻器有兩種途徑: 配編碼器反饋卡的速度閉環(huán)控制和過程PID控制。l 速度閉環(huán)控制此時要設(shè)定的參數(shù)有(a)50.01編碼器每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)，這一參數(shù)根據(jù)所選編碼器來確定，一般有360，500，1024，2048 規(guī)格; (b)50.02編碼器脈沖的計算，一般在紙機傳動中，

15、不需正反轉(zhuǎn)運行可以設(shè)定為單A或B輸入即可; (c)23.01速度控制器增益; (d)23.02速度控制器的微分時間。這些參數(shù)要根據(jù)具體的傳動系統(tǒng)進行整定，使穩(wěn)定的動態(tài)性能指標(biāo)均能滿足要求。(e)98.01脈沖編碼器可選模塊選擇應(yīng)設(shè)為YES。l 過程PID閉環(huán)控制在壓力流量等閉環(huán)控制系統(tǒng)中，反饋量往往是把壓力或流量通過傳感器轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號，這時就可以用過程PID控制，參數(shù)設(shè)置主要是整定PID參數(shù)(a)40.01 PID控制器增益;(b)40.02 PID控制器積分時間(c)40.03 PID控制器微分時間。當(dāng)然，ABB800變頻器的參數(shù)很多，除以上所列的6類之外還有通訊參數(shù)，故障管理等。3

16、.2 ACS400系列變頻器參數(shù)設(shè)置ACS400與ACS800變頻器相比較，其功能簡單一些，主要有:(1) 不能實現(xiàn)直接轉(zhuǎn)矩控制;(2) 不能實現(xiàn)速度閉環(huán)控制;(3) 功率等級只有2.230kW。但其參數(shù)設(shè)置基本與800系列變頻器相似，這里就不再詳細介紹，把其中紙機傳動控制系統(tǒng)中的經(jīng)常用到的參數(shù)列在表1中。表1中需要說明的內(nèi)容:*此表中參數(shù)是根據(jù)紙機傳動中多年積累所得到的經(jīng)驗值;*表中電機以7.5kW四級電機為例;*控制宏以PID控制宏為例;*表中電壓及電流均為線值。3.3 富士變頻器的參數(shù)及應(yīng)用設(shè)置富士變頻器以其優(yōu)越的性能，中文操作等優(yōu)點而深受廣大用戶的喜愛。對于400V系列可分為兩種子系列:一般工業(yè)用標(biāo)準系列，這里簡稱G系列，功率從0.4220kW;風(fēng)機泵用標(biāo)準列系列，簡稱P系列，功率從7.5kW280kW。在紙機傳動中應(yīng)用富士G系列變頻器的也較為廣泛。這里以我們設(shè)計的一臺1760/250紙機傳動為例介紹富士變頻器的參數(shù)設(shè)置，該紙機應(yīng)用速度鏈控制器以模擬量的形式給定頻率，其參數(shù)設(shè)置如表2所示。3.4 安川變頻器的參數(shù)及應(yīng)用設(shè)置在這里我們介紹智能矢量型VARISPEED-616G5系列變頻