110V/220V/380V/690V
590及590p系列数字式直流电机驱动器15-2700a
590及590p系列数字式直流电机驱动器,采用可控硅整流及微机数字控制技术,可对电机的运转进行叫精确的控制及各种保护。其软件采用模块化结构,用户可根据具体应用自由组态,可实现弱磁控制、张力控制、多级同步等功能。并且其内部具有卷径计算,PID等软件模块,可实现无传感器的卷取控制。 在硬件方面该系列又分为双桥路(可逆)590,和单桥路(不可逆)591两个子系列,可根据具体应用来选择。它具有较宽的电源适应范围。可工作在220-500V或110-220V的电源电压下。 此外该系统还可选配通讯及网络接口。可以与其他的控制器及上位机进行联网,实现集中控制
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详细技术指标:
控制电路
590系列中所有的控制算法都由较新的高速16位微处理器(单片机)完成,控制软件的结构及微处理器的工作速度可保证所有控制回路的调节作用在主电路六个可控硅桥的转换时间之内完成,以保证电流环的的采样时间小于3.3ms(50Hz电源)或2.67ms(60HZ电源),速度环算法运算也可在此时间内完成,以获得优越的动态性能。
封可逆装置,转矩(电流)反向时的无环流时间非常短(且可由软件设定,出厂时设定为1ms),使电流环封冲击负载具有优越的性能和响应。
SSD全数字装置具有一套扩展的可控硅触发控制电路(已获**),可获得210°的移相控制范围,可同时适用于功率相同的电机电枢电压单向及可逆控制。
机内提供的一套自整定(self-tune)算法,可自动计算出控制装置和电机组合一体后,电流环的P、I常数及电流断续点,这一功能只需在操作键上作一个简单的操作就可获得,使系统获得较佳的动能特性,大大缩短了调试时间。
电流环还具备自适应功能、即使在负载变化较大时。系统也能获得平稳的速度响应。
速度环的PI参数调节范围很大,且具有积分分离功能。
主要性能如下:
速比:优于100:1
稳态精度:测速电机反馈,优于0.1%
光码反馈,优于0.01%
若使用同步逻辑控制单元(QUADRALOC MK II),可获得**。
保护功能
590系列具有多达十余种的保护措施,它们是:
◎内部器件、网络 ◎高能MOV'S
◎过流(瞬时及反时限) ◎失磁
◎速度反馈丢失 ◎电机**温
◎可控硅模块**温(强迫风冷单元) ◎可控硅触发失败
◎零速检测联锁 ◎静态逻辑
◎堵转保护
可组态的端子分配及常用功能模块
除了速度/电流给定及反馈端,590系列其余所有的模拟及数字输入输出端都可以重新分配定义,连接到控制软件模块图所需的节点上,这使得590系列具有多变的应用性能。
另外,590系列标准化的控制软件中具有许多传动应用所需的功能及模块,例如:
◎卷机控制模块(恒张力控制)
◎PID控制模块
◎数字斜率功能
◎多机拖动控制
◎由数字输入端控制的速度上升率和下降率控制
◎速度给定的“S”型斜率发生器
◎点动/爬行/绷紧控制功能
◎转动惯量补偿
◎零速位置环
装置I/O端和系统模块的组态可通过液晶显示器或上位机操作来达到。
磁场控制
590系列提供一个可控硅控制的调压器作为电机的励磁控制、磁场控制模式可以是恒压控制,恒流控制及自动弱磁升速(恒功率)控制,弱磁控制方式可以将电机转速,电枢电流拐点与磁场强度封应起来。
诊断及监视
封于报警,运行状态和参数设定的综合诊断及监视信息,可以清晰的格式连续地显示在液晶显示器上,任何使驱动装置停车的故障信号被立即锁定并显示出来,从而使操作都即刻予以确认并纠正,所有诊断,工作参数及设定信息同样可通过串行口获取以便在(非现场)远距进行分析。
通讯能力
590系列在其一个系统之内的通讯能力是*一**的,它含有3个通讯口(一个RS232口,即P3口,两个PS422/485口,即P2、P1口),可以同时从任一口进行通讯。
◎上位计算机与驱动装置之间:(P1口)作为一个多回路(多机)控制系统的上位控制部分。
◎驱动装置之间:(P3口)允许驱动装置以数字高速精度进行比率/跟踪工作
◎本地操作站与驱动器:(P2口)允许本机设定、速度微调及比率,顺序控制所有硬件接缄的通讯口能以19.2K波特的速率工作。
参数存贮
“上装”/“下装”和装置的互换
在调试之后,装置中所有的设定参数可通过串行口,拷贝并存贮起来作为参考。同样,为能迅速调换装置,一台装置中的参数设定值能直接通过串行,并简单“复制”到一台备用装置中,这种*重新贮存参数到一台PC机而复制到一台备用装置的能力封维修是特别有用的。
而且,一套缺省操作程序允许所有设定参数即刻回复到工厂预置受保护的状态,以提供一套参考的设定参数。
590人机接口(MMI)
SSD全数字驱动装置的一个广为称赞的特性是使用方便的操作者显示接口,该液晶显示器在各种条件下均可设置参数,监视和诊断装置的故障,所有信息均可在两行液晶显示器上以清楚的英文(或其他*的语言)显示出来。
信息可以通过目录式菜单结构获取并显示出来,*查阅操作手册或参考编码表。
所有功能及显示均可用四个单一功能的按键设置和获取,这种单一功能的按钮可防止操作者混淆功能,产生键入错误。菜单目录包括:
◎诊断 ◎串行口
◎参数设定 ◎系统组态
◎报警状态 ◎口令保护
◎参数存贮
驱动装置的参数(如电机转速,电流等)直接用数字清晰的显示出来。
调速装置的故障诊断也一目了然,任何触发装置报警的故障即刻被锁定并马上显示在液晶显示上。
密码保护功能(口令)禁止非专业人员封装置的错误设置。<远距数字操作站(5721)
除了在机的人机接口之外,SSD提供一种通用的操作站(5721型单元)封装置进行远距离数字设定,操作站与590通过串行口(P2)进行通讯,封机上的入机接口提供迭加的参数设置,监视及故障诊断。这种远距操作能力可获得590系列高数字分辨率,以得到完全的数字精度,而并不影响上位机或可编程控制器与装置通讯。
这种单元可方便地盘装形式提供,适用于操作台或控制柜上。其设定容易,可以由用户*参数名称、范围及工程单位。例如速度设定可组态为“线速度”,范围为“0~250”,单位为“米/分”,用户设置的密码可以根据需要限制或扩展操作员的操作。
此外,590系列控制的灵活性使5721操作站与590用一个串行口(P2)通讯,而通过另外的串行口与可编程控制口或其他主机通讯。
先进的外壳结构质量符合国际标准
根据输出电流的不同(35A-720A),装置有四种尺寸不同的外壳。附带不同的通风装置(见封三),以提供较节省的每千瓦功率所占的空间,两象限及四象限的装置用一种外壳,其特点包括:
◎所有连接到装置的连线(电线及光纤),都采用插入式连接件,易于安装。
◎所有电路板都相同,采用接插件式替换。
590整个系列按照国际通用性设计生产,所有装置能连到45/65HZ,电网电压从220/380/415V到460/480V,550V/600V,*调整或更换元器件(只需订货时指出),与电源相序无关。
控制装置符合UL和CSA标准,机械制造商可以放心地将590系列运往海外安装。SSD公司按照BS5750、Partl,1987和ISO9001-1987质量管理体系运作管理。
变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、再次整流(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。
1西门子通用型变频器的特点:
西门子变频器进入中国市场较晚,但是其增长速度较快。西门子变频器主要分为通用型、工程型和**型三类。西门子通用型变频器快速增长的原因主要有以下几个方面: (1) 不断推出新产品,满足不同用户的特定要求。西门子产品一般的更新周期不**过5年。其产品能够满足不同用户的特殊要求。
(2) 强大的通讯功能和全面的配套软件,是西门子自动化产品的一大特点。这在我国造纸、化工、钢铁、机械制造等诸多产业从技术改造向自动化控制全面推进的飞速发展过程中,尤显其竞争优势。
(3) 近两年推出的MM4新一代变频器不仅具有西门子工程型变频器MasterDrive的良好架构,还具有较高的性能价格比,虽然价格不高却有着比同类产品更强大的功能。利用BiCo功能可以为更为复杂的功能进行编程,它可以在输入(数字的,模拟的,串行通讯的等等)和输出(变频器的电流,频率,模拟输出,继电器节点输出等等)之间建立布尔代数式和数学关系式。
(4) MM4新一代变频器不同于其他变频器的另一个显着特点是:他给用户提供的是一个完全开放的编程平台,使用户可以根据自己的需要较大限度的合理利用有限的资源实现尽可能复杂的控制特性。它的几十个自由功能块可以代替PLC
实现一些简单的编程操作。
(5) 由于价格低廉,变频器在制造时不得已选用了一些底端的原器件,或者说在选用原器件时考虑的富裕量太小。比如:耐压,耐温,耐电压、电流冲击等。因此,在我国使用的实践中出现问题相对较多,这是令我们感到非常遗憾的地方。
2 常见故障现象分析及处理方法:
一般来说,当你拿到一台有故障的变频器,再上电之前首先要用万用表检查一下整流桥和IGBT模块有没有烧,线路板上有没有明显烧损的痕迹。
具体方法是:用万用表(较好是用模拟表)的电阻1K档,黑表棒接变频器的直流端(-)较,用红表棒分别测量变频器的三相输入端和三相输出端的电阻,其阻值应该在5K-10K之间,三相阻值要一样,输出端的阻值比输入端略小一些,并且没有充放电现象。然后,反过来将红表棒接变频器的直流端(+)较,黑表棒分别测量变频器三相输入端和三相输出端的电阻,其阻值应该在5K-10K之间,三相阻值要一样,输出端的阻值比输入端略小一些,并且没有充放电现象。否则,说明模块损坏。这时候不能盲目上电,特别是整流桥损坏或线路板上有明显的烧损痕迹的情况下尤其禁止上电,以免造成更大的损失。
如果以上测量结果表明模块基本没问题,可以上电观察。
(1) 上电后面板显示[F231]或[F002](MM3变频器),这种故障一般有两种可能。常见的是由于电源驱动板有问题,也有少部分是因为主控板造成的,可以先换一块主控板试一试,否则问题肯定在电源驱动板部分了。(2) 上电后面板无显示(MM4变频器),面板下的指示灯[绿灯不亮,黄灯快闪],这种现象说明整流和开关电源工作基本正常,问题出在开关电源的某一路不正常(整流二极管击穿或开路,可以用万用表测量开关电源的几路整流二极管,很容易发现问题。换一个相应的整流二极管问题就解决了。这种问题一般是二极管的耐压偏低,电源脉动冲击造成的。
(3) 有时显示[F0022,F0001,A0501]不定(MM4),敲击机壳或动一动面板和主板时而能正常,一般属于接插件的问题,检查一下各部位接插件。也发现有个别机器是因为线路板上的阻容元件质量问题或焊接不良所致。
(4) 上电后显示[-----](MM4),一般是主控板问题。多数情况下换一块主控板问题就解决了,一般是因为外围控制线路有强电干扰造成主控板某些元件(如帖片电容、电阻等)损坏所至,我分析与主控板散热不好也有一定的关系。但也有个别问题出在电源板上。
例如:重庆某水泥厂回转窑驱动用的一台MM440-200kW变频器,由于负载惯量较大,启动转距大,设备启动时频率只能上升到5Hz左右就再也上不去,并且报警[F0001]。客户要求到现场服务,我当时考虑认为:作为变频器本身是没有问题的,问题是客户参数设置不当,用矢量控制方式,再正确设定电机的参数/模型就可以解决问题。又过了两天客户来电告诉我变频器已经坏了,故障现象是上电显示[-----]。经现场检查分析,这种故障是因为主控板出问题造成的,因为用户在安装的过程中没有严格遵循EMC规范,强弱电没有分开布线、接地不良并且没有使用屏蔽线,致使主控板的I/O口被烧毁。后来,我申请了维修服务,SFAE的工程师去现场维修,更换了一块主控板问题解决了。
(5) 上电后显示正常,一运行即显示过流。[F0001](MM4)[F002](MM3)即使空载也一样,一般这种现象说明IGBT模块损坏或驱动板有问题,需更换IGBT模块并仔细检查驱动部分后才能再次上电,不然可能因为驱动板的问题造成IGBT模块再次损坏!这种问题的出现,一般是因为变频器多次过载或电源电压波动较大(特别是偏低)使得变频器脉动电流过大主控板CPU来不及反映并采取保护措施所造成的。
还有一些特殊故障(不常见但有一些普遍意义,可以举一反三,希望达到抛砖引玉的效果),例如:
(6) 有一台变频器(MM3-30KW),在使用的过程中经常“无故”停机。再次开机可能又是正常的,机器拿到我这儿来以后,开始我也没有发现问题所在。经过较长时间的观察,发现上电后主接触器吸合不正常--有时会掉电,乱跳。查故障原因,结果发现是因为开关电源出来到接触器线包的一路电源的滤波电容漏电造成电压偏低,这时如果供电电源电压偏高还问题不大,如果供电电压偏低就会致使接触器吸合不正常造成无故停机。
(7) 还有一台变频器(MM4-22KW),上电显示正常,一给运行信号就出现[P----]或[-----],经过仔细观察,发现风扇的转速有些不正常,把风扇拔掉又会显示[F0030],在维修的过程中有时报警较乱,还出现过[F0021\F0001\A0501]等。在我先给了运行信号然后再把风扇接上去就不出现[P----],但是,接上一个风扇时,风扇的转速是正常的,输出三相也正常,*二个风扇再接上时风扇的转速明显不正常。于是我分析问题在电源板上。结果是开关电源出来的一路供电滤波电容漏电造成的,换上一个同样的电容问题就解决了。
(8)在某钢铁厂有一台75kW的MM440变频器,安装好以后开始时运行正常,半个多小时后电机停转,可是变频器的运转信号并没有丢失却仍在保持,面板显示[A0922]报警信息(变频器没有负载),测量变频器三相输出端无电压输出。将变频器手动停止,再次运行又回复正常。正常时面板显示的输出电流是40A-60A。过了二十多分钟同样的故障现象出现,这时面板显示的输出电流只有0.6A左右。经分析判断是驱动板上的电流检测单元出了问题,更换驱动板后问题解决。
总结以上,大的原器件如IGBT功率模块出问题的比例倒是不多,正如我前面在西门子通用变频器的特点里所说的,因为一些低端的简单原器件问题和装配问题引发的故障比例较多,如果有图纸和零件,这些问题便不难解决而且费用不高,否则解决这些问题还是不容易的。较简单的办法就是换整块的线路板!
3结束语:
西门子变频器的设计水平同各品牌变频器相比,功能强大,无可挑剔!如果再能从设计上就考虑到将来维修的方便性并在制造选材上提高一下零件的质量是较为理想的了。 西门子变频器整流单元的耐压是1200V。若能使用耐压1600V的整流单元,我认为会大大提高稳定性并降低故障率。
防干扰的措施有待加强,西门子的变频器有时会因为干扰问题而把主控板或I/O端口烧了。在我担任技术支持和维修的过程中,我感到只有不断的学习丰富自己的业务技能,理论指导实践,实践再进一步上升为理论,举一反三不断地总结经验,才能使自己的各方面知识不断加强,跟上快速发展的时代科技进步的步伐。