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问题分析
Problem Analysis
问题一:升降机不能快速减速,且变频器不报错
1) 升降机下放重物,电机工作在发电状态,变频器应禁用Vdmax控制器,启用能耗制动,利用变频器集成的制动单元和外部制动电阻消耗能量。检查变频器接线,尤其是制动电阻的接线是否正确。检查变频器参数设置P1240/P1280,是否禁用Vdmax控制器。检查P219制动功率设置是否正确。
2) 考虑制动电阻的制动功率是否合适。
3) 实际速度与设定速度不一致时,变频器默认设置可以报A7903,且作为状态字Bit8通过通讯报文返回给PLC。需检查报警记录,并检查G120的Speed Message设置。
问题二:升降机下放到位停止时抖动
1) 考虑是否是变频器控制性能问题导致抖动。需要测试变频器从50Hz输出减速到0Hz输出(ON命令保持),观察升降机的稳定性。装置是否动态优化。
2) 考虑抱闸逻辑及机械影响。需要测试在变频器零速输出时,先抱闸再给停车命令。
4. 问题处理步骤
Problem Solving Steps
1)检查变频器接线和制动电阻接线,正确。变频器参数设置P1240=0、P1280=0,Vdmax控制器已经禁用。
2)变频器以50Hz设定值运行时,其运行曲线见图3。当速度设定值(红线)迅速下降时,编码器反馈的速度实际值(黄线)缓慢下降,直到碰到硬限位开关,电机抱闸抱紧,实际速度才变为0。图3中,设备在加速和减速转折点处的功率(浅蓝线)大,但在减速过程中一直被限制在-13.75kw左右,且减速转折点处的输出转矩(深黄线)只有-90Nm左右。
图3 闭环矢量控制 输出频率50Hz P1531=-13.75kw
采用矢量闭环控制方式时,其转矩输出除了受转矩上下限影响以外,还受电流限制值和功率限制值影响(图4)。检查P1530和P1531(图5),P1531=-13.75kw。因此可以判断:在下降过程中,变频器受功率限制值的影响,转矩输出被限制。
图4 转矩限制 图5功率限制
3)用户提到的在降低输出频率(40Hz)的情况下,不会出现速度减不下来的问题。图6为闭环矢量控制,设定频率为40Hz,P1531=-13.75kw时的运行曲线,功率(浅蓝线)仍被限制在-13.75kw左右,当设定速度(红线)下降时,实际速度(黄线)其实并不能很好的跟随减速,主要原因还是功率限制影响了转矩输出,但速度降低以后刚好输出转矩可以满足负载要求,因此速度再次受控,不会表现出明显的速度不受控现象。
图6闭环矢量控制 频率输出40Hz P1531=-13.75kw
4)图7为V/F控制方式下,输出频率50Hz,P1531=-13.75kw时的运行曲线。此时的功率(浅蓝线)不受P1531的限制,在减速转折点处功率达到-22kw左右,转矩输出(深黄线)达到-155Nm左右,因此,在闭环矢量控制时,应设置P219>22kw(P1531会自动设置为-P219)。
图7 V/F控制方式 输出频率50Hz P1531=-13.75kw
5)为电机做静态优化和带编码器的动态优化,由于升降机的驱动电机是一用一备,因此可以切换到备用电机上做动态优化,并将原来电机的编码器线安装到备用电机上,注意在Scout中设置P410=1,将编码器方向取反。做动态优化时,需要强制抱闸打开。优化完毕后将电机和编码器接线恢复,并设置P410=0,P219=25kw,参数上传保存,并copy RAM to ROM。图8为修改参数后变频器的运行曲线,在减速转折点附近的功率(浅蓝线)达到-20kw,转矩输出达到-150Nm左右。
图8 闭环矢量控制 输出频率50Hz P1531=-25kw
6)为了进一步确认P1531对闭环矢量控制下转矩输出的影响,设置P1531=-10kw(图9)。当设定频率为50Hz时,功率(浅蓝线)被限制在-10kw,转矩输出(深黄线)被限制在-62Nm左右,电机失速(实际速度大于大速度限制值1500rpm),报故障F7902,变频器OFF2停车,电机抱闸抱死。因此功率限制值P1530、P1531的设置限制了闭环矢量控制的转矩输出。
图9 闭环矢量控制 输出频率50Hz P1531=-10kw
7)在Scout中在线查看G120的Alarm History,当出现实际速度与设定速度相差很大的情况时,变频器报警A7903,但在变频器屏幕上没能及时看到此报警,因为出现的时间太短(小于1秒),但是报警点已经通过通讯报文状态字1的bit8返回给了PLC(图10),用户并没有使用此位参与控制抱闸。用户希望此报警直接变成故障输出。设置参数P2106=2197.7,利用此点激活外部故障1(F7860),变频器停止输出,电机抱闸抱死。图11为设置外部故障参数前变频器运行曲线,图12为设置外部故障后的运行曲线。
图10速度监控
图11实际速度(黄线)与设定速度(红线)差值大于P2163+P2164(150rpm+15rpm),**过P2166(200ms),抱闸无动作。
图11 设置P2106=2197.7之前
图12实际速度(黄线)与设定速度(红线)差值大于P2163+P2164(150rpm+15rpm),**过P2166(200ms),变频器停止输出,电机抱闸抱死。
图12 设置P2106=2197.7之后
8)升降机下降到位时,车盘上下抖动。首先,测试在变频器输出从50Hz减速到0Hz时的稳定性。当车盘遇到减速开关时,控制其直接减速到0Hz,On命令始终接通,图13为测试曲线,图中可以看出设定速度(红线)从高速减到0rpm时,实际速度(黄线)只在接近0rpm时经过了一个波谷(偏差<20rpm)就稳定在0rpm了,考虑到减速箱的减速比为1475/41,这个波动几乎无法察觉。变频器在0rpm时输出转矩(紫线)为110Nm左右,可以将车盘稳稳悬停。因此车盘抖动不是变频器闭环矢量控制参数的问题。
图13闭环矢量控制 0rpm输出测试
9)用户的抱闸是由PLC输出直接控制的,当变频器ON命令保持,0rpm输出时,强制抱闸输出抱紧电机时,车盘不晃动,说明抖动不是机械上的问题。需要用户查看抱闸控制逻辑,并注意抱闸动作所需时间。
10)检查用户关于变频器控制部分的程序FB101(图14)。当变频器既没有正转命令又没有反转命令时,PLC发给变频器的控制字为16#476,也就是说当车盘下降到位或上升到位时,变频器接收到的控制字为16#476(2#0000 0010 0111 0110),即PLC控制变频器OFF1停车(bit0)并脉冲封锁(bit3)。因此,在车盘下到位停止时,变频器得到脉冲封锁命令,变频没有转矩输出。变频器停止时速度设定值(红线)直接变为0,没有按P1121(2秒)斜坡下降,转矩输出(深黄线)直接变为0。车盘相当于自由停车,此时抱闸刚刚开始动作还没有抱紧,因此车盘下降速度(黄线)突然增大,而后抱闸抱紧,车盘停止,实际速度变为0rpm。