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近年來，隨著電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)及自動控制技術(shù)的顯著進步，生產(chǎn)工藝的改進及功率半導體器件價格的降低，變頻調(diào)速在工業(yè)上的應(yīng)用愈加廣泛，在節(jié)能、省力化、自動化及提高生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量等方面都取得了顯著效果。并且變頻器的調(diào)速性能優(yōu)異，起動轉(zhuǎn)矩足夠大，能實現(xiàn)無級調(diào)速，且變頻器基本屬于免維護，所以近幾年來其在行車上的應(yīng)用也越來越廣。為了滿足快節(jié)奏的生產(chǎn)及鋼卷在吊裝過程中的質(zhì)量，對大部分行車進行了變頻更新。我們知道，行車各機構(gòu)都屬于恒轉(zhuǎn)矩負載，且起升機構(gòu)為位能性負載，所以對起升機構(gòu)的控制性能、精度要求及調(diào)試相對平移機構(gòu)就要復雜一些。對此，本文主要以起升機構(gòu)的變頻調(diào)試為入點，講述行車在變頻調(diào)試中的步驟及方法。

2 控制系統(tǒng)概述
變頻控制系統(tǒng)均采用主令控制器+plc+變頻器的控制方式，起升機構(gòu)采用帶pg速度反饋的矢量控制方式，大車采用v/f控制方式（大車兩臺電動機），小車采用無pg矢量控制方式。變頻器選用的是日本yaskawa g7 變頻器，大、小車機構(gòu)變頻器選用的是通用型變頻器，起升機構(gòu)則選用的是該系列起重專用變頻器，以提高起升機構(gòu)的控制性能、精度及安全可靠性。本文著重講述的是起升機構(gòu)變頻器的現(xiàn)場調(diào)試。其電氣原理圖如圖1所示。

3 現(xiàn)場調(diào)試
按照系統(tǒng)設(shè)計的方案，檢查變頻器的輸入輸出端及多功能（數(shù)字、模擬）端子的接線、pg速度控制卡的接線、電機的接線、plc的輸入輸出端子的接線、外圍電器元件的接線等是否緊固，并進行接線校核，確認沒有錯誤后合上電源總斷路器，用萬用表測量三相電源電壓是否平衡，確認無誤后合上機構(gòu)斷路器，再按下啟動按鈕，機構(gòu)接觸器吸合，變頻器得電。

3.1變頻器初次上電檢查
檢查變頻器數(shù)字操作面板，其“seq”、“ref”、“alarm”指示燈點亮。
（1）“seq”指示燈點亮：控制回路端子輸入運行指令有效。本系統(tǒng)設(shè)計方案的運行指令、多段速指令均是從控制回路端子輸入，故“seq”指示燈點亮。
（2）“ref”指示燈點亮：控制回路端子a1、a2輸入頻率指令有效。本系統(tǒng)設(shè)計方案的頻率指令采用變頻器內(nèi)部的頻率指令，沒有采用端子a1（主速）、a2（輔速1）輸入頻率指令及模擬量輸入端子a3（輔速2），故修改參數(shù)b1-01=0（即頻率指令來自操作器），修改后“ref”指示燈熄滅。
（3）“alarm”指示燈點亮：某個參數(shù)設(shè)置有誤。查看數(shù)字操作面板的錯誤提示，對照說明書的故障解決對策進行相應(yīng)的參數(shù)修改，修改后“alarm”指示燈熄滅。
依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的方案，“seq”指示燈點亮、“ref”指示燈熄滅、“alarm”指示燈熄滅為變頻器上電后的正常狀態(tài)。

3.2 基本參數(shù)設(shè)定
依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計方案，起升機構(gòu)采用帶pg矢量控制方式，編碼器選用增量式磁旋轉(zhuǎn)編碼器，脈沖數(shù)為600p/r，通過速度控制卡pg-b2與變頻器相連接，如圖1所示。主要設(shè)定的基本參數(shù)如表1所示，其他參數(shù)應(yīng)用出廠設(shè)定值。

學習參數(shù)設(shè)定及實施自學習矢量控制是異步電動機一種理想的控制方式，它具有很多優(yōu)點，如可以從零轉(zhuǎn)速進行速度控制，調(diào)速范圍寬；可以對轉(zhuǎn)矩進行精確控制；系統(tǒng)響應(yīng)速度快；加減速特性好等。但異步電動機進行矢量控制是以電動機內(nèi)部參數(shù)已知為前提的，除了必須準確地檢測電動機的轉(zhuǎn)速外，還必須準確掌握電動機的內(nèi)部參數(shù)m和r2，并將這些參數(shù)輸入變頻器的控制算法。若所掌握的參數(shù)值有誤差，則電動機的控制性能將直接受到影響，為了保證進行矢量控制時變頻器控制算法中所用到的參數(shù)與實際參數(shù)一致，故有必要進行電動機自學習（auto-tune）。

yaskawa g7 變頻器有三種自學習模式：旋轉(zhuǎn)型自學習模式、停止型自學習模式、只對線間電阻的停止型自學習模式。在矢量控制模式里可以選擇旋轉(zhuǎn)型自學習模式也可以選擇停止型自學習模式，只是旋轉(zhuǎn)型自學習模式必須在脫離負載的情況下才能進行，對現(xiàn)場環(huán)境不允許的情況下，選擇停止型自學習模式也可以達到和旋轉(zhuǎn)型自學習模式同等的控制性能，兩者只是自動測定電動機的參數(shù)數(shù)據(jù)的量不同，但電動機所必需的數(shù)據(jù)都是自動測定的。自學習設(shè)定參數(shù)如表2所示。
 
在設(shè)定如上表所示的參數(shù)后，操作器顯示”tunning ready ”，然后按下run鍵，變頻器開始自學習，即變頻器讓電動機在通電狀態(tài)下停止約1min，自動測定電動機所必要的部分數(shù)據(jù)，而其余的必要參數(shù)會在驅(qū)動模式中最初運行時自動設(shè)定。自學習完成后，操作器會顯示successful，表明自學習成功；若在自學習進程中出現(xiàn)故障，可以對照說明書的自學習故障對策一表進行排除，此不再詳述。自學習測定的電動機參數(shù)可以在參數(shù)e2中查看。

3.4 機構(gòu)各功能調(diào)試
經(jīng)過以上三個步驟，就已具備變頻器驅(qū)動電動機帶負載的條件。但要實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計的所有功能，還必須逐一調(diào)試機構(gòu)各項功能。
系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能：

(1) 多檔速和點動
g7變頻器共可實現(xiàn)17段速，可見yaskawa變頻器的段速設(shè)定之廣。系統(tǒng)設(shè)計有四檔速與點動，其動作頻率是由操作器設(shè)定的。四檔速是由變頻器的多功能輸入s6、s7端子組合實現(xiàn)的（如圖1 變頻器的多功能輸入端子功能設(shè)定）；點動是由變頻器的多功能輸入s8端子實現(xiàn)的。參數(shù)設(shè)定見表1，端子組合如表3所示。

(2) 外部故障
若變頻器周邊元器件出現(xiàn)故障及異常時，讓故障節(jié)點輸出動作，使變頻器停止運行。主要外部故障有：制動單元、制動電阻過熱接點；抱閘控制開關(guān)接點。

(3) 故障復位
此功能用于變頻器出現(xiàn)故障時，可在操作室進行故障復位操作，由變頻器的多功能輸入s4端子實現(xiàn)

(4) 安全行程限位
安全行程限位用于機構(gòu)在達到規(guī)定的行程時切斷變頻器的運行指令，但不切斷變頻器的電源，以防止變頻器頻繁通斷，縮短變頻器的使用壽命。此功能是通過plc編程實現(xiàn)的，即將其觸點串連在變頻器的運行指令回路中。

(5) 超速保護
設(shè)置超速開關(guān)(硬件保護)用于當機構(gòu)運行的速度超過設(shè)定的速度時，切斷變頻器電源，即將其觸點串接在變頻器前級接觸器線圈的回路中。超速故障屬于較重的故障，所以須切斷變頻器的電源，必須待查明故障原因后才能再次運行變頻器，以防出現(xiàn)安全事故。同時在帶pg矢量控制中還可以通過參數(shù)f1-08（過速度檢出值）、f1-09（過速度檢出時間）的設(shè)置，變頻器可以實現(xiàn)過速保護(軟件保護)，即當變頻器在過速度檢出時間內(nèi)檢測到機構(gòu)運行速度超過設(shè)定值時，立即報os（過速度）故障，變頻器自由滑行停止。

(6) 零位保護
當操作手柄置于零位時，禁止變頻器運行，主要是防止誤操作。零位保護功能是通過plc編程實現(xiàn)的。
限于篇幅，其他輔助功能此不在贅述。

3.5 參數(shù)優(yōu)化
變頻器的功能參數(shù)有很多，也很復雜，yaskawa g7的功能參數(shù)達300個之多，如此多的參數(shù)不可能也不必逐個需要重新設(shè)置，很大一部分參數(shù)應(yīng)用出廠設(shè)定值就可以滿足現(xiàn)場的使用要求。但是要發(fā)揮變頻控制系統(tǒng)的最佳性能，就必須對必要的部分參數(shù)進行優(yōu)化。對行車起升機構(gòu)變頻控制系統(tǒng)來說：

(1) 機械抱閘動作與變頻電氣制動之間的時序配合無疑是系統(tǒng)設(shè)計中的重點yaskawa g7起重專用變頻器，其內(nèi)部置有起重專用控制軟件，設(shè)有抱閘時序功能參數(shù)。此功能動作說明：變頻器得到運行信號后，根據(jù)內(nèi)部頻率指令、電機電流、力矩指令大小輸出“抱閘松開指令”（如圖1的m1-m2多功能輸出端子），且變頻器必須在得到一個“抱閘松開確認”（如圖1的s5端子）的反饋信號后，輸出頻率才能達到預定的頻率。
 
(2) 加、減速時間
加、減速時間設(shè)定必須遵循一個基本原則：加速時間的設(shè)定不應(yīng)使過電流失速防止回路因過電流而動作；減速時間的設(shè)定不應(yīng)使再生過電壓失速防止回路因過電壓而動作。加、減速時間的設(shè)定若用公式法計算，則比較繁瑣。通常實際應(yīng)用中，在遵循以上原則的情況下，根據(jù)工藝要求及負載的慣性，用經(jīng)驗法設(shè)定。其設(shè)定的參數(shù)為：c1-01（加速時間1）=5s；c1-02（減速時間1）=2s。

(3) 保護功能
變頻器的保護功能很強，有對電動機、外部機械的保護功能，也有對變頻器自身的保護功能。其相關(guān)的參數(shù)設(shè)置如表5所示。
 
3 調(diào)試中出現(xiàn)的主要故障及其解決對策
(1) 變頻器在上升運行時報“se2”故障
變頻器下降運行正常，但在上升運行時，抱閘接觸器不吸合，抱閘打不開。抱閘接觸器的動作主要由變頻器的抱閘松開指令控制，在plc程序監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)當上升運行時抱閘松開指令沒有成為閉合信號，顯然是在變頻器得到運行指令后，沒有檢測到足夠的正轉(zhuǎn)釋放電流和力矩，故沒有發(fā)出閉合信號。在檢查抱閘時序相關(guān)參數(shù)的設(shè)定沒有錯誤后，想到機械抱閘的調(diào)整松動也可能出現(xiàn)此故障現(xiàn)象，果不其然，將抱閘適當?shù)恼{(diào)緊后，故障消除。

(2) 不能實現(xiàn)第二、三段速
變頻器第一、四檔速運行正常，但第二、三段速輸出就是達不到預設(shè)的頻率，原以為是多段速指令的組合出現(xiàn)了錯誤，但在查看了說明書的多段速指令時序圖后，確定組合沒有錯誤，后仔細查閱，若使用d1-02、d1-03設(shè)定的頻率作為第二、三段速時，必須將參數(shù)h3-05、h3-09設(shè)為1f（h3-05：選擇多功能模擬量輸入端子a3功能；h3-09：選擇頻率指令（電流）端子a2功能；1f：不使用模擬量輸入），修改參數(shù)后，運行正常。即若系統(tǒng)設(shè)計中不使用多功能模擬量端子作為給定頻率指令時，必須將多功能模擬量端子屏蔽，以免產(chǎn)生干擾。

4 結(jié)束語
隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，近幾年來其在行車上的應(yīng)用也越來越廣。本文通過yaskawa g7 起重專用變頻器在行車起升機構(gòu)上應(yīng)用的調(diào)試，介紹了yaskawa g7 起重專用控制軟件的一些主要功能及行車變頻調(diào)試的基本方法、步驟。