摘 要：通過(guò)介紹ACS800變頻器與西門子S7-200PLC在軋鋼廠成品跨行車卷?yè)P(yáng)上改造上的成功應(yīng)用案例，對(duì)變頻控制柜設(shè)計(jì)及變頻器關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置、主要電氣元件選擇、制動(dòng)參數(shù)計(jì)算和PLC部分程序進(jìn)行了充分說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：卷?yè)P(yáng) 變頻器 PLC 制動(dòng)

中圖分類號(hào)：U463 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）01（a）-0120-01

1 變頻控制柜設(shè)計(jì)

變頻柜組成：變頻柜由電源進(jìn)線空開(kāi)、接觸器、變頻器、輸出電抗器、制動(dòng)電阻、可編程控制器PLC、中間繼電器和儀表等通過(guò)電氣連接組成。

變頻器容量計(jì)算：P>=K1KPm/ηcosφ

式中：cosφ為電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)，約0.75；

η為電動(dòng)機(jī)的效率，約0.85；

K為電流波形的修正系數(shù)，PWM方式取1.05～1.10；

Pm為負(fù)載所需要的電機(jī)軸輸出功率，kW；

K1為容量補(bǔ)償系數(shù)，取1.1～1.2；

P為所需變頻器的容量，kV·A；

卷?yè)P(yáng)電機(jī)型號(hào)為YZR225M1—6，37 kW，根據(jù)公式計(jì)算可得變頻器容量為70 kV·A。

變頻器選型。

選用ABB公司的ACS800系列變頻器，變頻器型號(hào)：ACS800-04-0070-3+D150+P901，帶直接轉(zhuǎn)矩控制DTC。

輸入：上升、下降、速度編碼1檔、速度編碼2檔、速度編碼3檔、復(fù)位。

輸出：抱閘、故障、輸出電壓、輸出電流。

PLC選型。

輸入點(diǎn)11點(diǎn)：上升、下降、速度1檔、速度2檔、速度3檔、速度4檔、凸輪控制器零位、故障復(fù)位、上升限位、變頻器故障、主電源接通。

輸出點(diǎn)7點(diǎn)：上升、下降、速度編碼1檔、速度編碼2檔、速度編碼3檔、主接觸器吸合、故障復(fù)位。

出于性價(jià)比的考慮，選用S7-200系列CPU224可編程控制器，14點(diǎn)輸入，10點(diǎn)輸出，已能滿足要求。

電源進(jìn)線空開(kāi)選擇：為了避免斷路器的非正常跳閘，斷路器的容量選用變頻器額定電流的1.3倍，電磁脫扣整定值為斷路器額定值的5倍，以便在過(guò)電流或短路事故時(shí)自動(dòng)切斷電源。

進(jìn)線接觸器選擇：容量按變頻器額定電流選用，選170 A。

輸出電抗器選擇：選用與電機(jī)額定電流相等（72 A），電感量為0.059 mH的輸出電抗器。

中間繼電器選擇：選用OMRON的微型繼電器MY4NJ—DC24V。

2 變頻器設(shè)置

關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置。

電機(jī)額定電壓380 V；電機(jī)額定電流71.9 A；電機(jī)額定頻率50 Hz；電機(jī)額定轉(zhuǎn)速37 kW。

直接轉(zhuǎn)矩控制DTC；識(shí)別時(shí)，應(yīng)解開(kāi)負(fù)載，只帶電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化識(shí)別。

1檔的恒速值700 r/rpm；2檔的恒速值750 r/rpm；3檔的恒速值850 r/rpm；4檔的恒速值950 r/rpm。

恒定速度的選擇和取值DI3，4，5；速度1檔，速度2檔，速度3檔，速度4檔。

選擇直流勵(lì)磁功能=（起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大）CNST/DC/MAIN，3；電機(jī)啟動(dòng)時(shí)預(yù)勵(lì)磁時(shí)間500 ms。

加速時(shí)間（從0速到給定最大速度）0.65 s；減速時(shí)間（從給定最大速度到0速）1.2 s。

速度控制的比例增量31。速度控制的積分時(shí)間0.2 s。

加速時(shí)間（從0轉(zhuǎn)矩到給定最大轉(zhuǎn)矩） 1.0 s。減速時(shí)間（從給定最大轉(zhuǎn)矩到0轉(zhuǎn)矩） 1.4 s。

制動(dòng)電阻的電阻值80 hm；定義電阻器的熱時(shí)間常數(shù)60 s；最大連續(xù)制動(dòng)功率值50 kW。

直流電壓>極限電壓且電機(jī)給變頻器供電時(shí)工作AS GENERATOR。

制動(dòng)器打開(kāi)的延時(shí)時(shí)間0.1 s；制動(dòng)器閉合的延時(shí)時(shí)間0.2 s。

定義制動(dòng)器開(kāi)始閉合時(shí)的速度值設(shè)定450 rpm。

電機(jī)制動(dòng)器釋放點(diǎn)上的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩160%；停止時(shí)電機(jī)保持勵(lì)磁重起時(shí)間55 s。

3 制動(dòng)參數(shù)計(jì)算

3.1 制動(dòng)電壓選擇

制動(dòng)單元的電壓選擇范圍從630 V到800 V都有進(jìn)口變頻器的參數(shù)選擇可以適應(yīng)于不同電壓范圍，在國(guó)內(nèi)使用時(shí)，必須按國(guó)內(nèi)的電網(wǎng)特點(diǎn)進(jìn)行選擇。

（1）制動(dòng)電壓必須足夠高，不能因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓升高喊而使制動(dòng)單元誤動(dòng)作。

（2）制動(dòng)電壓應(yīng)該足夠低，盡量使變頻器工作在額定電壓附近，對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行有最大保證。

3.2 制動(dòng)力矩計(jì)算

要有足夠的制動(dòng)力矩才能產(chǎn)生需要的制動(dòng)效果，制動(dòng)力矩太小，變頻器仍然會(huì)過(guò)壓跳閘。制動(dòng)力矩越大，制動(dòng)能力越強(qiáng)，制動(dòng)性能越好。但是制動(dòng)力矩要求越大，設(shè)備投資也會(huì)越大。制動(dòng)力矩精確計(jì)算困難，一般進(jìn)行估算就能滿足工程要求。按100%制動(dòng)力矩設(shè)計(jì)，可以滿足90%以上的負(fù)載。對(duì)電梯、提升機(jī)、吊車，按100%；開(kāi)卷和卷起設(shè)備，120%計(jì)算。

3.3 制動(dòng)電流計(jì)算

I=P（制動(dòng)電流安培數(shù)）=電機(jī)千瓦數(shù)。

即每千瓦電動(dòng)機(jī)需要1 A制動(dòng)電流就可以有100%制動(dòng)力矩。

3.4 制動(dòng)電阻計(jì)算和選擇

制動(dòng)電阻R=700（制動(dòng)電壓）/P（電機(jī)功率）

電阻功率Q=電動(dòng)機(jī)功率P×制動(dòng)頻度Kc

3.5 制動(dòng)單元安全極限

流過(guò)制動(dòng)單元的電流值為700/R，這個(gè)電流不可以大于制動(dòng)單元允許的最大電流。

綜合計(jì)算，制動(dòng)電阻最終選用8 Ω，50 kW。

4 PLC部分程序功能

主鉤上升/正反速度1程序：

LD 主鉤上升輸入：I0.0

A 正反轉(zhuǎn)速度1：I0.2

LD 主令零位：I1.0

O 上限位：I1.2

NOT

LPS

A M21.0；正轉(zhuǎn)上升命令觸發(fā)中間變量M21.0。

= M21.0

LPP

ALD

O M21.0

= M21.0

= M10.0

TOF T33， 2；T33，從上升到零位時(shí)，延時(shí)20MS時(shí)間作為下降沿用。

TON T35， 12；上升切換下降或下降切換上升時(shí)延時(shí)120MS復(fù)位對(duì)方置位信號(hào)。

主鉤上升到零位時(shí)切換延時(shí)程序：

LD 主令零位：I1.0

A T33

ED

TOF T37， 200；T37定時(shí)器中的時(shí)間必與變頻器說(shuō)明書中42.09參數(shù)時(shí)間相對(duì)應(yīng)，時(shí)間不應(yīng)用超過(guò)45S-60S。

S M20.1， 2

5 結(jié)語(yǔ)

16 t行車卷?yè)P(yáng)變頻改造后，系統(tǒng)可靠性大大提高了，而且滿足了生產(chǎn)快節(jié)奏的要求。運(yùn)行以來(lái)，故障率明顯降低，電機(jī)壽命得到了顯著延長(zhǎng)。實(shí)踐證明改造是成功的，值得進(jìn)一步推廣。

參考文獻(xiàn)

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