6ES7214-1BD23-0XB8常备现货

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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，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，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。

在我国石油开采中，稠油井的比例占相当大一部分，这类井原油粘度高、凝固点高、密度大、含蜡量高，难以开采。目前国内外开采这类油井的广泛效果好的采油工艺技术是稠油热采。采用空心杆电加热工艺技术，使稠油变稀，可实现稠油的顺利开采。
　　
    以前的空心杆加热技术，采用工频加热，因负载为单相，需要有一个独立的变压器，将三相输入变为单相输出，造成三相电网的不平衡，功率因数低，电能消耗大，对电网的污染大，加热效果不明显，造成电能的极大浪费。需要探讨一种先进的加热方式，以提高功效，增强加热效果。

    经过多方试验，采用我们现已掌握的较成熟的变频技术，为该加热装置提供一种电源，这就是我们公司与油田共同研发的中频加热电源。该设备可提供250——1000HZ的频率，实现了输出电压、电流的连续可调，以达到输出功率连续可调的目的，提高了加热效果，目前已在胜利油田、辽河油田应用上百台，很受油田采油工的欢迎。

一、变频加热电源的基本原理：

1、集肤效应原理：在加热理论中，有一个集肤效应原理，即：
　　S=K（1/FC）1/2
　　式中：S — 集肤效应深度
　　K — 修正系数
　　FC — 频率
　　
    由此可以看出，当FC增大时，S变小，则集肤深度越深，其交流阻抗
　　
    Z= KZC（FC）1/2也变大，在相同数值的电流作用下，负载所获得的能量也越高，而电流及线路损耗相应地也会变小，从而提高了加热效率，还可起到节约电能的目的。变频加热电源正是基于这一原理做成的，利用变频技术，可将运行频率提高到工频的数倍，加热效果会明显提高。

2、整机原理框图如图一示。

    将380V/50HZ的三相交流电经整流、滤波成直流电，经逆变电路变成频率连续可调的单相电，再经中频变压器隔离后，输送到加热电缆给油层加热。

    其主功率器件采用的是德国西门子公司的第三代大功率器件IGBT，控制器件为单片机，是8位工业专用微处理机AT89C51，它具有很强的环境自适应能力和抗干扰能力，工作可 靠，寿命长等优点。

二、变频加热电源的特点：

    1、采用了先进的移相控制技术和软起动技术，使工作更可靠。
　　
    2、人机对话的显示界面，可通过键盘的选择显示工作频率及电流，输出脉冲的占空比、电流变比等，并可显示故障状态及原因，使显示更直观，更易于操作。显示与主控板共用一个线路板，排列更紧凑，避免了信号传输过程中的干扰，工作更稳定。

    3、输出部分采用环形中频变压器，用于隔离输入、输出电压，经电容组与控制柜输出相连接，起到隔直作用，防止由于直流偏磁或过励磁产生的磁饱和，可起到串联谐振的作用。

    中频变压器为非晶钛材料，导磁率高，工作频率高，自身能量损耗极低，整机效率提高。若频率再提高，其体积可做得更小，工作效率更高。

    4、保护功能齐全。设置了过流、短路、机内温升过高及过、欠压保护，功能更齐全，工作更可靠，避免了由于各种不正常因素而造成的损坏。

三、应用效果

    我们在胜利油田滨南采油厂、辽河油田曙光采油厂等几个稠油井分布的区域内上百口井运用了该技术，通过现场调整，结合加热电缆及功率，一般将频率调至500HZ左右，比工频提高了10倍，根据功率调整电流，一般75KW的在80A左右，90KW的在100A左右，其加热效果十分明显，较之工频加热：

（1）功率因数明显提高，原工频加热，功率因数约在0、7左右，而用变频加热，经测试都在0.95以上。

（2）减少了对电网的污染。原工频加热，需三相变二相，造成变压器输入三相电压严重不平衡，对电网污染严重。应用变频器以后，功率因数提高，谐波含量明显减少，减轻了对电网的污染。

（3）加热效果明显。根据集肤效应，频率提高后，负载所获得的能量提高，线路损耗也相应减少从而提高了加热效果。据测试，变频加热可比工频加热提前1—2小时达到欲定效果，温度也要高。

（4）保护功能齐全。原工频柜因无单片机控制，其保护功能差，往往由于负载的短路、断路及电压的不稳定，造成变压器烧毁、工作不稳定。而变频柜由于单片机的控制，其保护功能齐全，避免了由于电网及负载的故障引起的问题，保证系统的稳定运行。

（5）节能效果明显。据测试，每台变频柜比相应的工频柜节电都在20%左右，有力的节约了电能，提高了工作效率，保证了加热系统的效果。

    变频加热是稠油热采的一次革命，我国的稠油资源相当丰富，我们推广该技术，是可以为我国的采油事业作出一定贡献的。