電動機(jī)限位控制電路圖

1、電動機(jī)知識匿名隨著起重機(jī)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)控制技術(shù)難以滿足起重機(jī)越 來越高的調(diào)速和控制要求。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，起重 機(jī)與電子技術(shù)的結(jié)合越來越緊密，如采用PLC取代繼電器進(jìn)行 邏輯控制，交流變頻調(diào)速裝置取代傳統(tǒng)的電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的 調(diào)速方式等。在選型對比基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目電動機(jī)調(diào)速裝置采用 了先進(jìn)的變頻調(diào)速方案，變頻黑最終選型為ABB變頻器 ACS800,電動機(jī)選用專用鼠籠變頻電動機(jī)。在眾多交流變頻調(diào) 速裝置中，ABB變頻器以其性能的穩(wěn)定性，選件擴(kuò)展功能的豐 富性，編程環(huán)境的靈活性，力矩特性的優(yōu)良性和在不同場合使 用的適應(yīng)性，使其在變頻器高端市場中占有相當(dāng)重要的地位。 ACC800變頻器是AC

2、S800系列中具有提升機(jī)應(yīng)用程序的重要一 員，它在全功率范圍內(nèi)統(tǒng)一使用了相同的控制技術(shù)，例如起動 向?qū)?，自定義編程，DTC控制等，非常適合作為起重機(jī)主起升 變頻器使用。本文結(jié)合南京梅山冶金發(fā)展有限公司設(shè)備分公司 所負(fù)責(zé)維修管理的寶鋼集團(tuán)梅鋼冷軋廠27臺橋式起重機(jī)變頻 調(diào)速控制系統(tǒng)，詳細(xì)介紹ACC800變頻器在起重機(jī)主起升中的 應(yīng)用。1DTC控制技術(shù)DTC （直接轉(zhuǎn)矩控制，DirectTorqueControl）技術(shù)是 ACS800 變頻器的核心技術(shù)，是交流傳動系統(tǒng)的高性能控制方法之一， 它具有控制算法簡單，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)和魯棒性強(qiáng)的特點(diǎn)。其 實(shí)質(zhì)是利用空間矢量坐標(biāo)的概念，在定子坐標(biāo)系下建立異步

3、電 動機(jī)空間矢量數(shù)學(xué)模型，通過測量三相定子電壓和電流（或中 間直流電壓）直接計(jì)算電動機(jī)轉(zhuǎn)矩和磁鏈的實(shí)際值，并與給定轉(zhuǎn)矩和磁鏈進(jìn)行比較，開關(guān)邏輯單元根據(jù)磁鏈比較器和轉(zhuǎn)矩比 較器的輸出選擇合適的逆變器電壓矢量（開關(guān)狀態(tài)）。定子給定 磁鏈和對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)際值，可以用定子電壓和電流測量 值直接計(jì)算得到。在計(jì)算中，只需要一個(gè)電動機(jī)參數(shù)定 子電阻，這一點(diǎn)和幾乎需要全部電動機(jī)參數(shù)的直接轉(zhuǎn)子磁鏈定 向控制（矢量控制）形成了鮮明對比，極大地減輕了微處理器 的計(jì)算負(fù)擔(dān)，提高了運(yùn)算速度0直接轉(zhuǎn)矩控制結(jié)構(gòu)較為簡單，可以實(shí)現(xiàn)快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng) （不大于5ms）o2防止溜鉤控制作為起重用變頻系統(tǒng)，其控制重點(diǎn)之一是在電動機(jī)

4、處于回 饋制動狀態(tài)下系統(tǒng)的可靠性（”回饋”是指電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài) 時(shí)通過逆變橋向變頻器中間直流回路注入電能），尤其需要引起 注意的是主起升機(jī)構(gòu)的防止溜鉤控制。溜鉤是指在電磁制動器 抱住之前和松開之后的瞬間，極易發(fā)生重物由停止?fàn)顟B(tài)出現(xiàn)下 滑的現(xiàn)象。電磁制動器從通電到斷電（或從斷電到通電）需要的時(shí)間大約為016s （視起重機(jī)型號和起重量大小而 定），變頻器如過早停止輸出，將容易出現(xiàn)溜鉤，因此變頻器必 須避免在電磁制動器抱閘的情況下輸出較高頻率，以免發(fā)生” 過流”而跳閘的誤動作。防止溜鉤現(xiàn)象的方法是利用變頻器零速全轉(zhuǎn)矩功能和直流 制動勵磁功能。零速全轉(zhuǎn)矩功能，即變頻器可以在速度為零的 狀態(tài)下，保持電

5、動機(jī)有足夠大的轉(zhuǎn)矩，從而保證起重設(shè)備在速 度為零時(shí)，電動機(jī)能夠使重物在空中停止，直到電磁制動器將 軸抱住為止，以防止溜鉤的發(fā)生。直流制動勵磁功能，即變頻 器在起動之前自動進(jìn)行直流強(qiáng)勵磁，使電動機(jī)有足夠大的起動 轉(zhuǎn)矩，維持重物在空中的停止?fàn)顟B(tài)，以保證電磁制動器在釋放 過程中不會發(fā)生溜鉤。3系統(tǒng)硬件配置梅鋼冷軋橋式起重機(jī)上應(yīng)用的ACS800變頻器調(diào)速系統(tǒng)由 電控柜，大小車變頻控制柜，起升變頻控制柜，聯(lián)動控制臺等 組成。主起升采用1臺ACC800變頻器驅(qū)動1臺起升專用電動 機(jī)，并在電動機(jī)軸尾安裝1臺速度編碼器，做速度反饋用。該速度編碼器用來提高低速狀態(tài)下電動機(jī)模型的速度和轉(zhuǎn) 矩計(jì)算精度，保證轉(zhuǎn)矩驗(yàn)證

6、，開閉閘等功能。主起升采用斬波 器加制動電阻實(shí)現(xiàn)制動功能，斬波器與制動電阻串聯(lián)后接入變 頻器整橋與逆變橋之間的直流回路中，并由變頻器根據(jù)中間直 流回路電壓高低控制斬波器接通與否（即控制制動電阻的投 切）。變頻器配有RPBA201接口卡件，提供標(biāo)準(zhǔn)的Profibus2DP 現(xiàn)場總線接口，用于與PLC通信控制，并接收PLC發(fā)來的開, 停車命令和速度設(shè)定值等控制參數(shù)。4起升變頻器功能參數(shù)設(shè)置ABB變頻器在出廠時(shí)，所有功能碼都已設(shè)置。但是，起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的要求與工廠設(shè)定值不盡相同， 所以，ACC800中一些重要的功能參數(shù)需要重新設(shè)定。（1）起動數(shù)據(jù)（參數(shù)組99）參數(shù)99102 （用于提升類傳動，但

7、不包括主/從總線通信功 能）：CRANE;參數(shù)99104 （電動機(jī)控制模式）：DTC （直接轉(zhuǎn) 矩控制）；參數(shù)9910599109 （電動機(jī)常規(guī)銘牌參數(shù)）：按照電 動機(jī)的銘牌參數(shù)輸入。（2）數(shù)宇輸入（參數(shù)組10）參數(shù)1010110113 （數(shù)宇輸入接口預(yù)置參數(shù)）：按照變頻器 外凰接口定義進(jìn)行設(shè)置，限于篇幅，不再贅述。（3）限幅（參數(shù)組20）Domain： dnf 輔助 Morc:d2gs2f 參數(shù)20101 （運(yùn)行范凰的最小速度）：-1000 r/min （根據(jù)實(shí) 際電動機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定）；參數(shù)20102 （運(yùn)行范圍的最大速度）： 1000r/min （根據(jù)實(shí)際電動機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定）；參數(shù)2010

8、3 （最大 輸出電流）：120%;參數(shù)20104 （最大正輸出轉(zhuǎn)矩）：150%;參 數(shù)20104 （最大負(fù)輸出轉(zhuǎn)矩）:-150%；參數(shù)20106 （直流過壓控 制器參數(shù)）：OFF（本例中ACC800變頻器使用了動力制動方式, 此參數(shù)設(shè)為OFF后，制動斬波器才能投入運(yùn)行）。（4）脈沖編碼器（參數(shù)組50）參數(shù)50101 （脈沖編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)）：1024；參數(shù)50103 （編碼器故障）：FAULT （如果監(jiān)測到編碼器故障或編碼器通 信失敗時(shí)，ACC800變頻器顯示故障并停機(jī)）。（5）提升機(jī)（參數(shù)組64）參數(shù)64101 （獨(dú)立運(yùn)行選擇）:FALSE; 64103 （高速值1）: 98%; 64106

9、 （給定曲線形狀）：0 （直線）；參數(shù)64110 （控制類 型選擇）：FBJOYSTICIC. （6）邏輯處理器（參數(shù)組65）參數(shù)65101 （電動機(jī)停止后是否保持電動機(jī)磁場選擇）： TRUE （在電動機(jī)停止后保持電動機(jī)磁場為nON"）;參數(shù)65102 （ON脈沖延時(shí)時(shí)間）：5s. （7）轉(zhuǎn)矩驗(yàn)證（參數(shù)組66）參數(shù)66101 （轉(zhuǎn)矩驗(yàn)證選擇）：TRUE （轉(zhuǎn)矩驗(yàn)證有效，要 求有脈沖編碼器）。（8）機(jī)械制動控制（參數(shù)組67）參數(shù)67106 （相對零速值）：3%;參數(shù)67109 （起動轉(zhuǎn)矩選 擇器）：AUTOTQMEM （自動轉(zhuǎn)矩記憶）。（9）給定處理器（參數(shù)組69）參數(shù)69101 （對

10、應(yīng)100%給定設(shè)置電動機(jī)速度）：980r/min （根據(jù)實(shí)際電動機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定）；參數(shù)69102（正向加速時(shí)間）： 3s；參數(shù)69103 （反向加速時(shí)間）：3s；參數(shù)69104 （正向減速時(shí) 間）：3s；參數(shù)69105 （反向減速時(shí)間）：3s. （10）可選模塊（參 數(shù)組98）參數(shù)98101 （脈沖編碼器模塊選擇）：RTAC2 SLOT2 （脈沖 編碼器模塊類型為RTAC,連接接口為傳動控制單元的選件插 槽2）;參數(shù)98102 （通信模塊選擇）：FIELDBUS （激活外部串 行通信并選擇外部串行通信接口）。5試運(yùn)行變頻調(diào)速系統(tǒng)的功能參數(shù)設(shè)定完后，就可進(jìn)行系統(tǒng)試運(yùn)行。 應(yīng)先在變頻器操作盤上進(jìn)行

11、速度給定，手動起動變頻器，讓起 升電動機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，并且這種試運(yùn)行可以在5, 10, 15, 20, 25, 35, 50Hz等幾個(gè)頻率點(diǎn)進(jìn)行，注意觀察電動機(jī)的 運(yùn)轉(zhuǎn)方向是否正確，轉(zhuǎn)速是否平穩(wěn)，顯示數(shù)據(jù)是否正確，溫升 是否正常，加減速是否平滑等O單臺變頻器試運(yùn)行正確后，再接入脈沖編碼器模塊進(jìn)行 速度閉環(huán)調(diào)試，試運(yùn)行起升機(jī)構(gòu)變頻調(diào)速系統(tǒng)。起升變頻器手動運(yùn)行無誤后，就可接入PLC控制系統(tǒng)，進(jìn) 行整機(jī)聯(lián)調(diào)。整機(jī)聯(lián)調(diào)中，關(guān)鍵要注意觀察變頻器起動與停止 時(shí)，主起升機(jī)械制動器的開閉反應(yīng)是否快速，鉤頭是否存在溜 鉤現(xiàn)象等。其次還要注意觀察鉤頭在下降過程中，制動單元和制動電 阻投運(yùn)后，其溫升是否正常。在

12、重物下放過程中，重物的勢能 會釋放出來，此時(shí)電動機(jī)將工作在反向發(fā)電狀態(tài)。在鉤頭下降 過程中，電動機(jī)通過逆變橋向變頻器中間直流回路充電，當(dāng)直 流回路的電壓高于變頻器系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)，變頻器控制斬波器接 通，進(jìn)而使制動電阻投入工作，以消耗變頻器中間直流回路多 余的電能，確保變頻器中間直流回路電壓穩(wěn)定在一個(gè)特定電壓 范圍內(nèi)。隨著起重機(jī)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)控制技術(shù)難以滿足起重機(jī)越 來越高的調(diào)速和控制要求。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，起重 機(jī)與電子技術(shù)的結(jié)合越來越緊密，如采用PLC取代繼電器進(jìn)行 邏輯控制，交流變頻調(diào)速裝置取代傳統(tǒng)的電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的 調(diào)速方式等。在選型對比基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目電動機(jī)調(diào)速裝置采用 了先進(jìn)

13、的變頻調(diào)速方案，變頻黑最終選型為ABB變頻器 ACS800,電動機(jī)選用專用鼠籠變頻電動機(jī)。在眾多交流變頻調(diào) 速裝置中，ABB變頻器以其性能的穩(wěn)定性，選件擴(kuò)展功能的豐 富性，編程環(huán)境的靈活性，力矩特性的優(yōu)良性和在不同場合使 用的適應(yīng)性，使其在變頻器高端市場中占有相當(dāng)重要的地位。 ACC800變頻器是ACS800系列中具有提升機(jī)應(yīng)用程序的重要一 員，它在全功率范闔內(nèi)統(tǒng)一使用了相同的控制技術(shù)，例如起動 向?qū)?，自定義編程，DTC控制等，非常適合作為起重機(jī)主起升 變頻器使用。本文結(jié)合南京梅山冶金發(fā)展有限公司設(shè)備分公司 所負(fù)責(zé)維修管理的寶鋼集團(tuán)梅鋼冷軋廠27臺橋式起重機(jī)變頻 調(diào)速控制系統(tǒng)，詳細(xì)介紹ACC8

14、00變頻器在起重機(jī)主起升中的 應(yīng)用。1DTC控制技術(shù)DTC （直接轉(zhuǎn)矩控制，DirectTorqueComrol）技術(shù)是 ACS800 變頻黑的核心技術(shù)，是交流傳動系統(tǒng)的高性能控制方法之一， 它具有控制算法簡單，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)和魯棒性強(qiáng)的特點(diǎn)。其 實(shí)質(zhì)是利用空間矢量坐標(biāo)的概念，在定子坐標(biāo)系下建立異步電 動機(jī)空間矢量數(shù)學(xué)模型，通過測量三相定子電壓和電流（或中 間直流電壓）直接計(jì)算電動機(jī)轉(zhuǎn)矩和磁鏈的實(shí)際值，并與給定 轉(zhuǎn)矩和磁鏈進(jìn)行比較，開關(guān)邏輯單元根據(jù)磁鏈比較器和轉(zhuǎn)矩比較器的輸出選擇合適的逆變器電壓矢量（開關(guān)狀態(tài)）。定子給定 磁鏈和對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)際值，可以用定子電壓和電流測量 值直接計(jì)算得到。

15、在計(jì)算中，只需要一個(gè)電動機(jī)參數(shù)定 子電阻，這一點(diǎn)和幾乎需要全部電動機(jī)參數(shù)的直接轉(zhuǎn)子磁鏈定 向控制（矢量控制）形成了鮮明對比，極大地減輕了微處理器 的計(jì)算負(fù)擔(dān)，提高了運(yùn)算速度0直接轉(zhuǎn)矩控制結(jié)構(gòu)較為簡單，可以實(shí)現(xiàn)快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng) （不大于5ms）o2防止溜鉤控制作為起重用變頻系統(tǒng)，其控制重點(diǎn)之一是在電動機(jī)處于回 饋制動狀態(tài)下系統(tǒng)的可靠性（”回饋”是指電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài) 時(shí)通過逆變橋向變頻器中間直流回路注入電能），尤其需要引起 注意的是主起升機(jī)構(gòu)的防止溜鉤控制。溜鉤是指在電磁制動器 抱住之前和松開之后的瞬間，極易發(fā)生重物由停止?fàn)顟B(tài)出現(xiàn)下 滑的現(xiàn)象。電磁制動器從通電到斷電（或從斷電到通電）需要的時(shí)間大約

16、為016s （視起重機(jī)型號和起重量大小而 定），變頻器如過早停止輸出，將容易出現(xiàn)溜鉤，因此變頻器必 須避免在電磁制動器抱閘的情況下輸出較高頻率，以免發(fā)生” 過流”而跳閘的誤動作。防止溜鉤現(xiàn)象的方法是利用變頻器零速全轉(zhuǎn)矩功能和直流 制動勵磁功能。零速全轉(zhuǎn)矩功能，即變頻器可以在速度為零的 狀態(tài)下，保持電動機(jī)有足夠大的轉(zhuǎn)矩，從而保證起重設(shè)備在速 度為零時(shí)，電動機(jī)能夠使重物在空中停止，直到電磁制動器將 軸抱住為止，以防止溜鉤的發(fā)生。直流制動勵磁功能，即變頻 器在起動之前自動進(jìn)行直流強(qiáng)勵磁，使電動機(jī)有足夠大的起動 轉(zhuǎn)矩，維持重物在空中的停止?fàn)顟B(tài)，以保證電磁制動器在釋放 過程中不會發(fā)生溜鉤。3系統(tǒng)硬件配置

17、梅鋼冷軋橋式起重機(jī)上應(yīng)用的ACS800變頻器調(diào)速系統(tǒng)由 電控柜，大小車變頻控制柜，起升變頻控制柜，聯(lián)動控制臺等 組成。主起升采用1臺ACC800變頻器驅(qū)動1臺起升專用電動 機(jī)，并在電動機(jī)軸尾安裝1臺速度編碼器，做速度反饋用。該速度編碼器用來提高低速狀態(tài)下電動機(jī)模型的速度和轉(zhuǎn) 矩計(jì)算精度，保證轉(zhuǎn)矩驗(yàn)證，開閉閘等功能。主起升采用斬波 器加制動電阻實(shí)現(xiàn)制動功能，斬波器與制動電阻串聯(lián)后接入變 頻器整橋與逆變橋之間的直流回路中，并由變頻器根據(jù)中間直 流回路電壓高低控制斬波器接通與否（即控制制動電阻的投 切）。變頻器配有RPBA201接口卡件，提供標(biāo)準(zhǔn)的Profibus2DP 現(xiàn)場總線接口，用于與PLC通

18、信控制，并接收PLC發(fā)來的開, 停車命令和速度設(shè)定值等控制參數(shù)。4起升變頻器功能參數(shù)設(shè)置ABB變頻器在出廠時(shí)，所有功能碼都已設(shè)置。但是，起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的要求與工廠設(shè)定值不盡相同， 所以，ACC800中一些重要的功能參數(shù)需要重新設(shè)定。（1）起動數(shù)據(jù)（參數(shù)組99）參數(shù)99102 （用于提升類傳動，但不包括主/從總線通信功 能）：CRANE;參數(shù)99104 （電動機(jī)控制模式）：DTC （直接轉(zhuǎn) 矩控制）；參數(shù)9910599109 （電動機(jī)常規(guī)銘牌參數(shù)）：按照電 動機(jī)的銘牌參數(shù)輸入。（2）數(shù)宇輸入（參數(shù)組W）參數(shù)1010110113 （數(shù)宇輸入接口預(yù)置參數(shù)）：按照變頻器 外圍接口定義進(jìn)行設(shè)置，限于

19、篇幅，不再贅述。（3）限幅（參數(shù)組20）參數(shù)20101 （運(yùn)行范凰的最小速度）：-1000 r/min （根據(jù)實(shí) 際電動機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定）；參數(shù)20102 （運(yùn)行范圍的最大速度）： 1000r/min （根據(jù)實(shí)際電動機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定）；參數(shù)20103 （最大 輸出電流）：120%;參數(shù)20104 （最大正輸出轉(zhuǎn)矩）：150%;參 數(shù)20104 （最大負(fù)輸出轉(zhuǎn)矩）:-150%；參數(shù)20106 （直流過壓控 制器參數(shù)）：OFF （本例中ACC800變頻器使用了動力制動方式, 此參數(shù)設(shè)為OFF后，制動斬波器才能投入運(yùn)行）。（4）脈沖編碼器（參數(shù)組50）參數(shù)50101 （脈沖編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)）：1024；

20、參數(shù)50103 （編碼器故障）：FAULT （如果監(jiān)測到編碼器故障或編碼器通 信失敗時(shí)，ACC800變頻器顯示故障并停機(jī)）。（5）提升機(jī)（參數(shù)組64）參數(shù)64101 （獨(dú)立運(yùn)行選擇）:FALSE; 64103 （高速值1）: 98%; 64106 （給定曲線形狀）：0 （直線）；參數(shù)64110 （控制類 型選擇）：FBJOYSTICIC. （6）邏輯處理器（參數(shù)組65）參數(shù)65101 （電動機(jī)停止后是否保持電動機(jī)磁場選擇）： TRUE （在電動機(jī)停止后保持電動機(jī)磁場為nON"）;參數(shù)65102 （ON脈沖延時(shí)時(shí)間）：5s. （7）轉(zhuǎn)矩驗(yàn)證（參數(shù)組66）參數(shù)66101 （轉(zhuǎn)矩驗(yàn)證選擇）：TRUE （轉(zhuǎn)矩驗(yàn)證有效，要 求有脈沖編碼器）。（8）機(jī)械制動控制（參數(shù)組67）參數(shù)67106 （相對零速值）：3%;參數(shù)67109 （起動轉(zhuǎn)矩選 擇器）：AUTOTQMEM （自動轉(zhuǎn)矩記憶）。（9）給定處理器（參數(shù)組69）參數(shù)69101 （對應(yīng)100%給定設(shè)置電動機(jī)速度）：980r/min （根據(jù)實(shí)際電動機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定）；參數(shù)69102（正向加速時(shí)間）： 3s；參數(shù)69103 （