AB PowerFlex700变频器在起重机上的特色应用.doc

AB PF700变频器在起重机改造中“一机多用”
1引言：

起重行业变频调速控制系统在国内的应用起步较晚，但经过多年的实践和应用，加之高性能变频的出现，目前，其应用控制技术已日臻完美。而各大知名变频器生产商的竞争重点不但于局限产品的基本或通用功能上，而更是是强调各自产品的与众不同功能和应用特色上.
本文介绍AB PowerFlex700变频器在起重机改造中的实际特色应用。

2 控制系统和硬件设计

2.1工程背景与工况介绍
我公司机加工车间新购一批德国精密磨床，该厂房原料搬运先前采用的是起重量为20/5t绕线电机控制的常规桥吊，各机构运行在运行时，电机皆为定子全压配合转子切电阻方式启动方式，启停相对较“猛”，冲击较大。 由于该吊车不具备调速功能，不能实现低转速满转矩下的长期运行；尤其物料在需要在低速慢放定位时非常困难，吊车司机难于操控，往往对数控机床造成很大伤害，且存在安全隐患。鉴于以上情况公司决定对该吊车电控进行变频升级改造
在充分考虑此次改造经济性,实际工况要求以及技术性能和特色后，我们最终选择AB 公司 PowerFlex700变频器，充分利用了该变频器起升转矩校验功能以及能够存储三组完全独立用户参数（包括辨识电机模型）的特点，智能切换调用各运行机构参数，实现吊车控制工艺要求。
2.2系统方案和硬件组成
2.2.1系统方案原理（一台变频器分别控制主钩、副钩、小车三个机构）
①切换变频输出侧3个接触器实现三机构电机选择，见图1。图1.控制系统主回路原理图

②三机构切换条件及抱闸控制逻辑原理图，见图2。
图2.机构选择及抱闸控制原理图

③数字量输入给定与调用存储器三组独立用户参数，分别控制三机构，见图3。
图3. 速度指令给定及三组用户参数切换原理图

2.2.2系统硬件组成

变频器： 2220BC072AOAYNANCO+20-HIM-A3+20B-ENC-1
（配内置制动单元，数字操作面板，编码器模块）
主钩电机：YZR225M-8M，加装编码器HLE-1024L-3LY*AC
副钩电机：YZP180L-6，
小车电机：YZP132M2-6，
低压电器：断路器、接触器、继电器、电抗器、操作主令、转换开关、限位开关、快速熔断器等。
制动电阻：不锈钢材质

3变频器的参数设置
3.1.设置步骤
步骤一：变频器上电后先将P196#参数设置成1，再按照User set 1中的参数进行设置。
步骤二：设置完成后将P61#参数设置成1，然后启动变频器对小车进行静态自整定（此过程要保证变频器与小车电机之间的接触器处于闭合状态）。
步骤三：自整定完毕后，通过P199将参数保存在变频器的User set 1中。
步骤四：将变频器恢复出厂值，恢复出厂之后变频器将会报故障，按操作面板的停止按钮清楚故障。
步骤五：在变频器的start-up选项中完成对主钩的动态自整定和转动惯量测试（此过程要保证变频器与主钩电机之间的接触器处于闭合状态）。
步骤六：将P196#参数设置成1，按照User set 2中的参数进行设置
步骤七：完成第六步后，通过P199将参数保存在变频器的User set 2中
步骤八：将变频器恢复出厂值，恢复出厂之后变频器将会报故障，按操作面板的停止按钮清楚故障。
步骤九： 在变频器的start-up选项中完成对副钩的动态自整定和转动惯量测试（此过程要保证变频器与副钩电机之间的接触器处于闭合状态）。
步骤十：将P196#参数设置成1，再按照User set 3中的参数进行设置。
步骤十一：完成第十步后，通过P199将参数保存在变频器的User set 3中
步骤十二：将P204#参数的bit0位设置成1，设置完成
3.2参数设置注意事项与优化
①P204#参数bit0位设置成1之后，变频器的任何参数将不允许再进行改动。
②三组参数组的6个数字量输入必须设置完全一致，否则在P204#参数bit0位设
置成1时变频器将会报警。
③更改User set X中的参数时，先通过P198再将参数从User set X调出，更改完
后，通过P199再保存在User set X中，然后再将P204#参数bit0=1。
④对于起升机构，在无编码器时：;P56# bit8=1否则转矩校验使能后将报故障F28；P81应设置为2～3倍电机滑差频率,P606应设值应为P81的2～3倍；P600# bit5=1取消抱闸验证中的溜钩检测环节。
⑤斜坡减速停车（P155=1）时，减速时间P142应设为<2S(必要时可以辅助直流制动停车P159)；再生能量限制值P153应设为最大值；P163=1(外部制动电阻)。
3.3变频三组参数设置表
文件名称
参数号
参数名称
默认值
小车参数值
主钩参数值
副钩参数值
备注
电机控制
P41
电动机电压
＊
380V
380V
380V
按电机铭牌
P42
电动机电流
＊
9.2A
55A
34.7A
按电机铭牌
P43
电动机频率
＊
50HZ
50HZ
50HZ
按电机铭牌
P44
电动机转速
＊
950RPM
708RPM
735RPM
按电机铭牌
P45
电动机功率
＊
3.7KW
26KW
15KW
按电机铭牌
P49
电动机极数
＊
6
8
6
按电机铭牌
P53
电机控制模式
0
0
4
4
0=无速度传感器矢量控制,4=磁通矢量控制
P56
补偿
＊
＊
bit8=0
bit8=1
1=无编码器的转矩校验
P61
自整定
3
1
2
2
1=静态调节,2=旋转调节
速度命令
P80
反馈选择
0
0
3
1
0=开环控制,1=无编码器反馈,3=编码器反馈
P81
最小速度
0
3HZ
0HZ
3HZ

P90
速度基准值A选择
11
11
11
11
预置速度1（低速档位）
P93
速度基准值B选择
11
14
14
14
预置速度4（高速档位）
P101
预置速度1
5.0HZ
10.0HZ
10.0HZ
10.0HZ
1档速度值（低速档位）
P104
预置速度4
30.0HZ
50.0HZ
50.0HZ
50.0HZ
2档速度值（高速档位）
动态控制
P140
加速时间1
10s
4s
3s
3s
加速时间1
P142
减速时间1
10s
4s
1.5s
1.5s
减速时间1
P148
电流限制值
IeX1.5
15
80
50

P153
再生能量限制值
-50%
-800%
-800%
-800%
当使用外部动态制动时，将此值设置为最大。
P145
停机动态制动
0
1
1
1

P155
停机模式
1
1
1
1
1=斜坡运行
P159
直流制动时间
0s
0s
2s
2s

P161
母线调节模式A
1
2
2
2
2=动态制动
P163
动态制动电阻类型
0
1
1
1
1=外部制动电阻
实用
P196
参数访问级别
0
1
1
1
1=高级参数访问模式
P198
下载用户参数
0
1
2
3
上载用户参数时设置此参数
P199
保存到用户参数组
0
1
2
3
下载用户参数时设置此参数
P204
动态用户设置配置
bit0=0
bit0=0
bit0=0
bit0=0
bit0=0: 禁止用户组参数调用功能
bit0=1
bit0=1
bit0=1
bit0=1: 使能用户组参数选择功能
P205
动态用户设置选择
bit0=0
bit0=1
bit0=1
bit0=1
bit0=1:使能用户设置选择1
bit1=0
bit1=1
bit1=1
bit1=1
bit1=1:使能用户设置选择2
输入&输出
P361
数字量输入选择1
4
8
8
8
8=“正向运行”
P362
数字量输入选择2
5
9
9
9
9=“反向运行”
P363
数字量输入选择3
18
15
15
15
15=“高速选择”
P364
数字量输入选择4
15
2
2
2
2=“清除故障”
P365
数字量输入选择5
16
41
41
41
41=“用户设置选择1”
P366
数字量输入选择6
17
42
42
42
42=“用户设置选择2”
P380
数字量输出1选择
1
10
60
60
10=选择"达到频率”（抱闸时变频输出频率）
P381
数字量输出1级别
0
5HZ
0
0
P384
数字量输出2选择
4
1
1
1
1=选择"变频故障”（变频器状态输出检测)
P388
数字量输出3选择
4
3
3
3
3=选择"变频待命”（参数切换时变频状态)
P390
数字量输出3闭合时间
0.0S
1.0S
1.0S
1.0S
应用
P600
转矩校验组态
bit0=0
无
bit0=1
bit0=1
bit0=1：使能转矩校验功能
bit1=0
无
bit1=0
bit1=1
bit1=1：使能无编码器选项
bit5=0
无
bit5=0
bit5=1
bit5=1：无编码器反馈时取消溜钩检测环节。
P602
速度偏差带范围
2HZ
无
2HZ
2HZ
无编码器时,该功能无效
P603
速度偏差带积分时间
60MS
无
60MS
60MS
无编码器时,该功能无效
P606
悬停偏差范围停时间
0．2HZ
无
0.2HZ
5.0HZ
无编码器时应为等于P81最小频率的2～3倍
P607
抱闸设置时间
0.1S
无
0.2S
0.2S

P608
转矩限幅变化率
10.0S
无
10.0S
10.0S

P609
抱闸偏差数
250
无
250
250

P610
溜钩报警行程
1.0Revs
无
1.0Revs
1.0Revs
无编码器时,该功能无效
4总结：
转矩校验功能的应用，确保无“溜钩”现象发生，启制动平稳，抱闸安全性得到显著提高；编码器闭环最大的优点是可以做到零速满转矩输出的悬停控制；因此电机起车抱闸打开之前，不必产生过大的电流；停车时可以作到零速时关闭抱闸，避免对机械的冲击；并且由于具有悬停功能，在频繁起停时，可以不关闭机械抱闸；同时由于具有速度反馈，可以做到速度偏差大时的溜钩保护。一定条件下的普通绕线电机的变频改造亦能实现理想的变频调速效果。
独立的电机自辨识参数、建立真实的电机数学模型，控制精度较高，一机多用，单台变频器切换控制三不同机构电机，完全独立的参数存储调用。大大降低了设备整机配置成本，提高了产品竞争力。
起重机变频调速系统配置，提高了起重设备安全平稳可靠的性能，消除了传统起重机变速系统存在的问题及隐患。通过本次改造再次感受到由于各品牌变频器性能和特色功能差异较大，选择时还需慎重对待。尤其应用于起升机构的变频装置。