1 引言

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中,它具有調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高，起、制動平穩(wěn)、可實現(xiàn)無極調(diào)速的優(yōu)點。市面上各種品牌的變頻器控制方式大多采用磁通矢量控制(fvc)，而abb采用獨特的直接轉(zhuǎn)矩控制(dtc)方式。dtc控制方式優(yōu)于fvc控制方式:力矩階躍上升時間小于5ms，比fvc控制方式至少小一倍，動態(tài)控制精度比fvc高出一個數(shù)量級;特別在低速運行，電網(wǎng)供電質(zhì)量不好，波形發(fā)生畸變時，dtc仍然能保持較高的控制精度。

2 ABB交流調(diào)速裝置的介紹

abb的交流調(diào)速裝置分為acc和acs兩種系列，acc和acs在硬件組成和結(jié)構(gòu)上基本一樣，區(qū)別在控制軟件上;acc是專門為起重機設(shè)計的，它有一個專門制動器的標準提升應用宏，用于位能性負載，它可以做到打開制動器時電機以零速保持著重物，然后根據(jù)裝置內(nèi)設(shè)定的加、減速曲線加速到給定值，解決了溜鉤問題。acs是為風機、水泵、平移機構(gòu)等摩擦性負載而設(shè)計的，在起重機中，主要用于行走等平移機構(gòu)。

新型的acs800(或acc800)系列比起老型號的acs600(或acc600)系列有許多新的特點:具有啟動向?qū)А⒆远�義編程、更高的集成度和更緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計。啟動向?qū)У膽�用，使裝置的調(diào)試變得非常簡便，調(diào)試時根據(jù)英文提示一步步向下走即可;自定義編程就象內(nèi)置了小型的plc一樣具有更好的適應性;同時它本身內(nèi)置了電抗器，減少了外圍元件。800系列具有電機參數(shù)自檢測自適應功能，各種保護齊全:具有失壓保護、接地保護、冷卻風機異常、超頻(超速)保護、接觸器粘結(jié)、缺相等保護等。

因此在我單位為琿春電廠設(shè)計的75t/20t雙梁橋機中，選用了abb的交流調(diào)速裝置，其中主起升和副起升采用acc800，小車和大車行走采用了acs800。

3 橋機電氣系統(tǒng)的設(shè)計

琿春電廠75t/20t雙梁橋式起重機，是由兩臺橋機組合而成的，平時兩臺橋機可以單獨運行，需要抬吊大件重物時，兩臺橋機合并為一臺，在任何一臺橋機的司機室里，都可以控制兩臺橋機各機構(gòu)的協(xié)調(diào)運行，并且也可以單獨控制對方橋機各機構(gòu)的運行。因此電控系統(tǒng)采用了“plc+變頻調(diào)速+mpi網(wǎng)”三級控制方案。在這里僅對abb交流變頻調(diào)速裝置的運用作一下介紹。

3.1 變頻器的容量選擇

變頻器容量選擇應本著變頻器額定電流大于電動機額定電流的原則來選配:
ib≥id×k1×k2／k3
式中: ib—變頻器的額定電流;
id—電動機的額定電流;
k1—最大負載系數(shù)，為所需最大轉(zhuǎn)矩與電動機額定轉(zhuǎn)矩之比;
k2—余量系數(shù)，一般取k2＝1.2;
k3—變頻器過載能力系數(shù)，不同的變頻器生產(chǎn)廠家其k3值不一樣，abb、安川變頻器一般取k3＝1.5，西門子取k3=1.36。

3.2 橋機的主要機構(gòu)

兩臺橋機電氣系統(tǒng)一樣，主要由主起升機構(gòu)、副起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)、大車運行機構(gòu)傳動系統(tǒng)、橋機操作控制系統(tǒng)等部分組成。

(1) 起升機構(gòu)

主起升機構(gòu)由1臺yzpb(f)250m1-6 37kw變頻電機驅(qū)動。副起升機構(gòu)由1臺yzpb(f)225m-6 30kw變頻電機驅(qū)動。采用abb 公司專門為位能性負載設(shè)計的acc800-01-0060-3內(nèi)置制動斬波器;調(diào)速為帶編碼器的閉環(huán)控制，調(diào)速范圍為1:10，控制精度為0.5%。

主起升速度: 0.18~1.8m/min; 副起升速度:0.68~6.8m/min。系統(tǒng)采用主令檔位開關(guān)量輸入plc,經(jīng)軟件處理后,再由plc模擬量輸出模塊輸出電壓信號(dc±10v)給交流變頻器，通過交流變頻器內(nèi)部的參數(shù)設(shè)定,輸出相應的速度, 各檔速度可在plc中任意設(shè)定。主令控制器分為四檔，上下各為10%、30% 60%、100%額定速度;起動、停止和各檔速度過渡平穩(wěn)無沖擊，屬于檔位無級調(diào)速方式。

主、副鉤的操作手柄都設(shè)在右聯(lián)動臺上，可實現(xiàn)主、副鉤的同時工作和副鉤協(xié)同主鉤傾翻或翻轉(zhuǎn)起吊構(gòu)件的要求。

起升機構(gòu)的電路原理圖如圖1所示。

圖1 起升機構(gòu)電路原理圖

(2) 大、小車運行機構(gòu)

大車運行機構(gòu)有2臺yzpb(f)e132m2-4 6.3kw變頻電機驅(qū)動，兩臺電機由一套變頻器控制;小車運行機構(gòu)由1臺yzpb(f)e132m1-4 5.5kw變頻電機驅(qū)動。大、小車運行機構(gòu)屬位移性負載，所以采用abb公司 acs800-01-0025-3(大車)和acs800-01-0011-3(小車)型變頻器調(diào)速。系統(tǒng)采用開環(huán)控制，調(diào)速范圍為1:10，控制精度為0.5%。

大車運行速度:3~30m/min;小車運行速度: 1.8~18m/min。同起升機構(gòu)一樣，系統(tǒng)采用主令檔位開關(guān)量通過plc的處理，輸出模擬量給交流變頻器，再由交流變頻器輸出相應的速度, 各檔速度可在plc中任意設(shè)定。大、小車主令檔位分為五檔，各檔速度為10%、30%、50%、70%、100%額定速度;同起升機構(gòu)一樣也屬有檔位無級調(diào)速方式。大、小車運行機構(gòu)的電路原理圖如圖2所示。

圖2 大小車運行機構(gòu)電路原理圖

(3) 橋機操作控制

橋機的操作均在司機室內(nèi)進行，通過聯(lián)動臺主令控制器控制。plc輸出到變頻器再輸出給定信號來實現(xiàn)各機構(gòu)的控制需求，最終達到調(diào)速的目的;plc為核心控制器;采用西門子s7-300，i/o點數(shù)按實際需要配置，并留有一定裕量;通過mpi網(wǎng)使兩臺橋機既可以成為兩臺單獨的橋機使用，又可以合并為一臺橋機使用。

4 abb交流調(diào)速裝置的現(xiàn)場調(diào)試

4.1 變頻器acc800的主要參數(shù)的設(shè)置

首先應選擇應用宏，acc提供了兩個應用宏:crane和m/f ctrl，crane宏為不帶主/從總線功能的提升應用宏;m/f ctrl為帶主/從總線功能的提升應用宏，本機選擇crane宏。根據(jù)電動機的銘牌上額定電壓、電流、轉(zhuǎn)速、功率等設(shè)置99.5~99.9參數(shù);也可以通過cdp312控制盤的func功能鍵由啟動向?qū)У挠⑽奶崾疽徊讲竭M行參數(shù)設(shè)定;參數(shù)設(shè)定好后，即可作電機的辨識運行。在電機與其驅(qū)動的設(shè)備無法分離時，99.10參數(shù)應選擇id magn;在電機與其驅(qū)動的設(shè)備分離時，為了保證最好的控制精度，99.10參數(shù)應選擇standard;根據(jù)acc的特點，由10.1參數(shù)設(shè)定的制動應答數(shù)字輸入點一定要和實際接線相對應，此輸入點沒信號，變頻器將無法啟動;組13(模擬輸入)、組14(繼電器輸出)、組20(極限值)、組23(速度控制)和組27(制動斬波器)等參數(shù)可根據(jù)實際需要設(shè)定;本橋機起升部分采用了日本渡邊脈沖編碼器，編碼器由組50參數(shù)進行設(shè)置，與之配合的參數(shù)98.1應設(shè)為rtac-slot1,以激活脈沖編碼器，使之為可用。acc800有兩種外部控制模式:field bus模式和stand alone模式，本橋機采用外部開關(guān)量控制，因此64.1參數(shù)應選擇true。以上為acc800的主要參數(shù)設(shè)置。

4.2 變頻器acs800的主要參數(shù)的設(shè)置

橋機的大、小車運行機構(gòu)采用acs800變頻器、沒有編碼器的開環(huán)控制。參數(shù)設(shè)置比較簡單，99.4參數(shù)設(shè)置為dtc控制。根據(jù)電動機的銘牌將組99參數(shù)設(shè)置好后，即可作電機的辨識運行。電機辨識運行后，對組10、組11、組13、組14、組20、組21、組23和組27等參數(shù)進行設(shè)置，參數(shù)設(shè)置結(jié)束，整機變頻器參數(shù)的設(shè)置即告結(jié)束。

4.3 調(diào)試中出現(xiàn)的問題

在生產(chǎn)制造廠內(nèi)調(diào)試時，由于條件所限，裝置僅帶著電動機進行調(diào)試。在調(diào)試主起升時，給定信號為零，電動機卻一直沒有停下來�？紤]到?jīng)]有制動器等機械裝置配合，裝置認為電機沒有抱死，所以一直在調(diào)整。檢查裝置時，發(fā)現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速為零時，變頻器的速度顯示值還有。檢查電動機，發(fā)現(xiàn)傳感器的連接沒有固定好，因為震動等原因，使傳感器仍然有信號輸出。固定好后，上述現(xiàn)象消失。在調(diào)試副起升時，發(fā)現(xiàn)了同樣問題。檢查電機沒有問題，便考慮到編碼器是否有問題，更換之，一切正常。因此不帶機械制動的調(diào)試過程也是必要的。

5 結(jié)束語

abb變頻技術(shù)的使用，解決了舊的調(diào)速系統(tǒng)所存在的故障率高、線路復雜、不能平滑調(diào)速、維護量大等弊病，同時也簡化了設(shè)計工作，使電氣控制性能上了一個新臺階。其可靠性和先進性是舊的調(diào)速系統(tǒng)所無法比擬的，并以其優(yōu)越的性能價格比受到了用戶的歡迎。