变频器在频繁正反转运行设备上的应用

　　工厂中频繁正反转运行的设备很多。如龙门刨、铣、磨床等，本文介绍用于钢坯表面的修磨机。开初使用如下图所示的方案：扁、方形钢坯工件放置在轨道小车上。来回频繁的运行，砂轮磨头垂直压下。恒压压在工件上，横向调节进给量。这样。来回对钢坯表面进行修磨，最后得到一个完整光洁的表面。

　　台车电机在这种频繁、反复启动的场合中。存在启动冲击电流大的问题。在没有使用变频装置时。最早采用变流机组，进而采用可控硅装置，或者用绕线电机配变阻器的方案。使用中存在发热量大、能耗高、故障率高等缺陷。现在采用变频装置克服了上述毛病。取得了稳定运行的效果。
　　
　　最初只想到变频器适于这种工作条件，可以克服启动电流大的弊端。工作情况是：当台车走到头时，正向限位使其停止，并反转。台车走到另一头时，反向限位使其停止，并正转，往复循环不止。

　　试车时，载料台车到头时，正向限位切断变频器的正向命令，台车惯性滑行一段，对应电机按off1方式停止。此时，反向命令接通，电机开始反向旋转。如果电机正向斜坡下降时间还未结束，电机便处于反接制动的状态，迅速制动，并开始反转。在反接制动过程中，变频器常出现过流跳闸，故障显示F001（西门子MM420系列）。修改斜坡下降时间，缩短到5s，上升时间增长到15s，效果要好些，偶尔跳闸。试车几个小时后，电机有些发热，一时没有仔细琢磨这个问题，也没有好的解决办法，便认为电机工作在频繁正反启停的恶劣条件下，发热是正常的。便将台车电机功率由3kW改到5.5kW.对应变频器容量匹配为7.5kw，问题得到解决。
　　
　　后来仔细分析觉得有问题，为什么不增加一个时间继电器，在斜坡下降时间结束后，再让反向命令接通呢?这样，反接制动电流不是减小了吗?从控制的角度来说，应该行得通。马上动手修改了电气控制系统。再试车，果然，电机电流减小了，没有跳闸现象出现，问题好像解决了。

但实际运行中，发现还有问题，就是每次停止时。滑行的长短距离不等，台车不能准确定位。因为，电机的斜坡下降时间，对应台车的滑行惯性。设置P1121=5S是个定数，电机从当时的最高速度下降，而每次的这个最高速度是不相等的（电位器的不同调节位置）。另外台车上负载的轻重也是一个变数，只能找一个相对合适的位置，暂时对付。

　　后来终于想到，在滑行快结束的阶段，进行直流能耗制动，达到台车的准确停车。现场布置方案见下图，再次采用接近  开关，作定位点的检测信号。

 

　　接近开关的具体接线图见下图。西门子S7-300变频器的信号接收4～10v的电平，所以接近开关用直流24v的PK型。输出近+20V的高电乎，而没有分压，是因为S7-300输入端能够承受32V以下的电压，只用R1、C1降低灵敏度和增加抗干扰。二极管作信号指向和隔离，所以可以直接接到PLC的端子上，省掉小继电器的转接。如果采用图3中的小继电器，则可用NK型接近开关。　　

　　实际整个控制部分采用了PLC结构。这里为了分析方便，抽出来改画成继电器控制结构，控制原理局部见下图。两者控制思路是一样的。
　　
　　对应继电器回路中，按动按钮SA01，小继电器KA01闭合自保，台车开始向左运行（正转）。快到头时，正向减速接近开关SQO1感应到信号，带动小继电器KA03闭合。切断变频器的正向指令，台车按斜坡下降速度滑行。滑行到正向制动接近开关SOO1处，小继电器KA04动作。变频器开始注入直流制动，台车很快停止运行。定位准确。直流能耗制动时间到，变频器得到反向指令，小继电器KA02闭合，台车开始向右运行（反转）。

　　模拟信号输入由变频器的1、2、3、4端子输入。人工电位器设定。端子18和20为变频器的故障信号输出，复位按钮SA02上含信号灯，作故障显不。
　　
　　变频器的模拟输出1接一个数字转速表DP3，外形尺寸96mmx48mm.以便工人在操作台可以观察电机的转速。数字转速表DP3的输入信号为0-20mA，工作电源220V。
　　
　　变频器的5～9数字端子。作正、反、复位、直流制动等功能。直流制动信号进入数字端子4，设定P0704=25，直流剌动的功能使能P1232=50％-120％（电动机额定电流的百分数），百分数越大，制动效果越好，但相应电机发热量越大，此处设为70％，制动效果基本满足工艺要求。P1233=4S（制动持续时间），P1234=8Hz（制动的起始频率）。同理。数字越大，制动效果越好，但电机相应越容易发热，需现场反复调节确定。
　　
　　开始调试时，插上BOP操作面板，变频器送电。置P0010=1，按“快速调试”清单设置完电机参数和其他参数。然后进行电机参数自动检测，P1910=1时，会产生一个报警信号A0541然后自动开始检测，P3900=1结束“快速调试”。再设P0700=1，用BOP上的薄膜操作键启动电机，按“△”、“V”键调节电机的频率，观察电机运转是否正常。并用功能键Fn查看频率、电流、电压、直流电压等参数。电机的控制模式，选P1300=1带磁通电流控制（FCC）的V／f控制。如果有条件。采用MM440矢量控制模式最好。这里采用MM420.是为了减低成本。在启动的过程中，观察电机是否振荡、是否平稳启动。然后修改P0700=2，在操作台上使用。电机运转也正常。最后还需反复修改斜坡上升时间和下降时间参数，使电机的启动、运行、制动、停止等过程调到最佳状态。工作一段时间后，检查电机温升，如不高，说明工作正常。

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