FR-500 及 AEG 变频器频率设置的工程实例分析

2017-06-04 77 0

【实例1】FR-500 系列变频器的频率设置方法

根据实际应用需要,变频器频率设置的方法有不同类型。以日本三菱公司 FR-500 系列变频器为例说明几种频率设置的特点。

(1)用外接电位器进行频率设置。FR-500 系列变频器 10 号端子提供标准 10 V 直流电压、2 号端子是频率设定输入端、5 号端子是模拟量输入公共端子。调整外接电位器 R 的阻值即改变 2 号端子输入电压值、也就改变频率设定值。该方法优点:①接线简单,只需把电位器三端分别接到变频器电压输入端、电压输出端与公共端;②频率设置简单、操作方便,轻轻转动电位器旋钮即可;③安装灵活,可根据需要把电位器安装到任何位置进行远距离操作。缺点是:①有温漂现象,电阻值受温度影响、温度变化时频率设定值也随之变化;②抗干扰能力低,周围有强电磁干扰时连接电缆内会产生感应电压、使 2 号端子电压变化、影响设定频率稳定;③电位器安装距离受限,安装太远时连接电缆压降使 2 号端子电压达不到 10 V、输出频率达不到最高设定值。故该法一般用在调速精度低、周围干扰小、环境温度变化小的场合及变频器与控制单元距离不远的场合。

(2)利用变频器控制端子设定。通过设置变频器内部参数,可使端子 RH、RM 成为电动电位器:RH 与公共端 SD 接通时输出频率上升、RM 与 SD 接通时输出频率下降,达到频率设置目的。相比第一种方法优点:①频率设置精度高——电位器法属模拟量设置、频率变化范围为最大输出频率 ±0.2% 以内,而电动电位器设为最大输出频率 0.01% 以内;②抗干扰能力强——设定只是开关信号输入、不受周围电磁干扰;③无温漂——取消外接电位器、不受环境温度影响;④安装灵活——连接 RH、SD 与 RM、SD 的按钮 SB1、SB2 可安装到任何位置;⑤同步性能好——可同时实现多台变频器频率升高与降低。

【实例2】AEG 公司变频器的频率设定

AEG 公司 Multiverter 系列为中型功率变频器(22~275 kVA),Micoverter 系列为小功率变频器(1.4~10.5 kVA)。Multiverter 系列频率设定可通过开关量输入、模拟量输入,也可挂接现场总线或局域网通过网络输入;而 Micoverter 系列只能通过开关量与模拟量输入、无网络通信能力。

(1)固定频率设定。Multiverter 系列共可设定 4 级频率(固定频率 1~4),数值通过面板输入设定;通过两个开关量输入点 DIN1、DIN2 组成二进制编码选择这 4 个频率,如表10-1 所示。

表10-1 Multiverter 二进制编码固定频率图表

一般情况下没有模拟量输出或网络设备时,选择开关量输入设定频率具有方便、简单、故障点少的优点,且 4 级速度一般可满足调速要求。只要速度调节不是跟随性调节或无级调节,选择固定频率输出是一种很好的频率设定方法。

(2)模拟量输入。模拟量输入设定是控制精度较高的方法,其 A/D 转换为 20~29,可供选择的模拟量输入有 0~10 V、0~20 mA、4~20 mA、-10~+10 V。如图10-3 所示,当跳线 2、3 相连时输入信号为电压信号,跳线 1、2 相连时为电流信号。选择 0~10 V、0~20 mA、4~20 mA 输入时,必须通过端子输入使能“左转”或“右转”才能使电动机正转或反转;选择 -10~+10 V 时,通过端子使能“右转”,正电压时电动机磁场正转、负电压时反转;通过端子使能“左转”时将翻转以上方向。

图10-3 模拟量输入

Multiverter 共有两个模拟量输入端子(主端子与附加端子),附加端子也可输入以上各种模拟量,并可设定为主端子与附加端子输入叠加作为频率设定,也可单独控制变频器,使其控制方法具多样性。

(3)通信输入。Multiverter 可挂接现场总线或局域网通过网络信息交换,主要有 Bit bus、PROFIBUS、Modbus Plus、Modnet l/D 等,对应不同网络及总线形式、必须配专用接口卡。其数据传送特征为:

其中对 PROFIBUS 总线为 2 个实际值。通过网络设定频率是高精度设定,具有通信速率高、稳定可靠、接线简单的优点;而模拟量控制时输出端经数模转换器、导线、进入输入端又经模数转换器才参与控制,两个转换器位数不同和导线损耗都可能造成误差,通信传递直接是数字量不需转换、没有误差、传输过程不造成损耗,响应速度率也高。

(4)实际应用。1)固定频率设定——如小型轧钢辊道应用中几段输送辊道使用固定频率设定、实际为恒速,采用 Multiverter 设置一级固定频率,可提高系统定位精度、适应频繁起停,每台变频器配用制动电阻、在实际使用中起到很好效果。2)模拟量输入——轧钢电气传动控制系统中因控制设备不同、模拟量输入设定方式较多、具体使用各有不同:如轧钢加热炉区入炉辊道和炉内出炉辊道由 Modicon 984 型 PLC 的 B872-200 模块提供 0~10 V 电压信号(对应数字量 20~210);冷床出口辊道、三段链、活套旁路辊由 AEG Logidyn-D 系统 DAU085.3(数模转换模块)提供 -10~+10 V 模拟量,二进制 12 位、20~210 为数值位、211 为符号位(1 负 0 正);料筐、出炉辊道由 CCU132(通用处理器模块)提供 -10~+10 V 模拟量、二进制 16 位、20~214 为数值位、215 为符号位、精度最高。

3)通信设定——如轧钢旁路辊道和裙板辊道、1 号轧机和 3 个剪子入口夹送辊都使用 Modnet l/D 网络通信。Modnet l/D 是高速现场总线、采用 Bit-bus 通信协议,专门用于构成 Logidyn-D 系统与驱动级之间高速数据通信,采用主从式通信规则,每站传递或接收最多 8 个报文、每报文含 8 个 32 位字长的数,可打包成二进制位序列、长整形数或浮点数。辊道通信信息如 TCS(工艺控制系统)为主站、旁路辊道变频器为从站,主要通信信息两种:a. 浮点数(主要为设定速度、实际速度、实际电流等);b. 开关量(主要是分合闸指令及状态、一些故障报警指示等)。主站接受从站报文如图10-4(a)、主站向从站发送报文如图10-4(b) 所示。

图10-4 通信系统配置

以上信息如用普通导线传输约需 18 根导线,用网络通信只使用一条同轴电缆就完全传递,故网络通信在防干扰、扩展及精确度上的优点非常明显。

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