艾默生網絡能源有限公司  劉宏鑫 毛新建 肖資江

摘  要：本文提出采用TD3100電梯專用矢量控製變頻器實現的高精度定位控製的幾種方法，重點論述了該係統的原理及應用實例。
關鍵詞：距離控製 定位控製  變頻器  
Abstract: The methods of high-accuracy position control are presented in this paper, in which the  high

performance vector control inverters TD3100 are used. The control theory

and  application of the methods  are discussed in detail.  
Keywords: Distance control ，Position control , Inverter
一
、引言
    在zai機ji械xie加jia工gong和he製zhi造zao行xing業ye中zhong，經jing常chang需xu要yao高gao精jing度du位wei置zhi控kong製zhi，一yi般ban采cai用yong直zhi流liu或huo者zhe交jiao流liu伺si服fu來lai解jie決jue
，但dan是shi成cheng本ben較jiao高gao。本ben文wen針zhen對dui這zhe一yi情qing況kuang
，提ti出chu了le采cai用yong艾ai默mo生sheng網wang絡luo能neng源yuan有you限xian公gong司si生sheng產chan的deTD3100變頻器的實現方案。
二、TD3100距離控製原理簡介
    TD3100是我司在高性能矢量變頻器TD3000基礎上開發的電梯專用變頻器，深受電梯廠家的青睞。其中的距離控製功能，實現了樓層距離自學習
、直(zhi)接(jie)高(gao)精(jing)度(du)停(ting)靠(kao)功(gong)能(neng)
，用(yong)戶(hu)無(wu)需(xu)進(jin)行(xing)減(jian)速(su)點(dian)的(de)計(ji)算(suan)，簡(jian)化(hua)了(le)用(yong)戶(hu)的(de)軟(ruan)件(jian)設(she)計(ji)工(gong)作(zuo)量(liang)，在(zai)電(dian)梯(ti)和(he)立(li)體(ti)倉(cang)庫(ku)方(fang)麵(mian)得(de)到(dao)了(le)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)。變(bian)頻(pin)器(qi)將(jiang)各(ge)個(ge)樓(lou)層(ceng)的(de)高(gao)度(du)信(xin)息(xi)通(tong)過(guo)編(bian)碼(ma)器(qi)學(xue)習(xi)記(ji)憶(yi)在(zai)存(cun)儲(chu)器(qi)中(zhong)
，在(zai)運(yun)行(xing)過(guo)程(cheng)中(zhong)，如(ru)果(guo)是(shi)給(gei)定(ding)樓(lou)層(ceng)距(ju)離(li)控(kong)製(zhi)，變(bian)頻(pin)器(qi)會(hui)自(zi)動(dong)計(ji)算(suan)減(jian)速(su)點(dian)減(jian)速(su)停(ting)車(che)。目(mu)的(de)樓(lou)層(ceng)信(xin)息(xi)通(tong)過(guo)樓(lou)層(ceng)使(shi)能(neng)端(duan)子(zi)FLE有效時，從F1~F6端子獲取。如果是給定REQ請求信號的距離控製，變頻器會自動計算每層的減速點，可以通過Y1~Y4可編程輸出端子，提前輸出給控製器，控製器在接收到每層的減速信號後，如果需要停車，就給出停車請求信號REQ給變頻器，變頻器就按照減速曲線正常減速停車。兩種距離控製的時序如圖1所示。

圖1  TD3100變頻器距離控製時序

三、采用TD3100實現兩點距離固定的定位控製方法
    duiyuliangdiangudingdedingweikongzhi，xiangdangyudiantizhiyouliangcengloudeqingkuang
，xuyaozailianggeduandiananzhuangxianweikaiguan，zhiyaozailiangdianzhijianjinxingjulizixuexi
，zhijieanzhaogeidingtingcheqingqiudejulikongzhi。
1
、自學習
    自學習連接線路如圖2（a）所示。將UPL和DWL短接，左限位與右限位並聯
，當作平層信號輸入到UPL

、DWL，自(zi)學(xue)習(xi)開(kai)始(shi)的(de)位(wei)置(zhi)應(ying)該(gai)從(cong)左(zuo)端(duan)或(huo)者(zhe)右(you)端(duan)的(de)限(xian)位(wei)外(wai)的(de)位(wei)置(zhi)開(kai)始(shi)，如(ru)果(guo)不(bu)能(neng)夠(gou)離(li)開(kai)限(xian)位(wei)的(de)位(wei)置(zhi)
，可(ke)以(yi)先(xian)自(zi)學(xue)習(xi)後(hou)

，在(zai)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)時(shi)通(tong)過(guo)調(tiao)整(zheng)平(ping)層(ceng)距(ju)離(li)調(tiao)整(zheng)F4.07或者層高1 F4.09來保證位置精度。設定F4.00為2
，F4.01根據位置寬度來設定，用於自動計算分頻係數。自學習時
，將FWD、SL端子合上，即開始自學習，注意在運行到限位開關動作後
，去除FWD命令
，學習完成。查看F4.08和F4.09的值，看看是否正確記錄。如果加減速時間太長或者過短，可以通過調整F3.11~F3.16來解決。

圖2 采用TD3100實現兩點距離固定的定位控製

2
、正常運行
    根據式1計算設定F1.07
，式中D為控製線速度處的輥輪直徑
， 為機械減速比。設定F5.00=15，選擇X1端子為距離控製使能功能，根據工序需要的運行效率調整S曲線。最後通過調整F3.02和F3.21可以調整停車的位置精度。

    根據圖2（b）接線，控製FWD
、REV、INS三個命令
，正常運行時隻需控製FWD/REV信號。INS為點動命令
，點動運行時，將INS先有效，然後控製命令FWD/REV有效即可控製點動左運行或右運行。
3、在玻屏移載機中的應用
    玻屏移載機的結構如圖3所示，采用2.2kW電機驅動，電機額定電壓380V
，額定工作頻率50HZ
，額定電流5.0A，額定轉速1420r/m，減速比1：17，安裝有2個接近開關，其中1#和2#接近開關之間距離大約1400~1800毫米，移載平台帶負荷約150~170kg左右。移載機要求在兩個限位開關之間運動和定位，定位精度誤差要求3毫米以內，單行程移動完成時間大約2-3秒，即從1#限位開關加速到恒速，再到減速停止在2#限位點的時間要求在2-3秒內完成。

圖3 玻屏移載機結構示意圖

    按照圖2（a）接線，設定F4.00=2
，先通過INS與REV閉合將車開到一側
，再通過FWD與SL端子閉合，完成自學習過程。為了提高運行效率，將S曲線有關參數設置最大，將抱閘控製延遲時間F7.00、F7.01設置為零，啟動頻率與啟動等待時間F3.00
、F3.01=0設置為零
，S曲線參數F3.02、F3.11、F3.12、F3.14、F3.15均設定為2.400m/ ，F3.10、F3.13
、F3.21均設定為2.00m/ ，F3.02設定為0.3m/ 。結果是運行平穩，完全滿足工藝精度要求，達到采用伺服控製的定位效果。 
四
、采用TD3100實現多點距離固定的定位控製方法
    對於立體倉庫
、立體車庫這樣需要X、Y、Z三維多點定位運動控製的場合
，采用TD3100實現，可以大大簡化電路，降低成本，提高可靠性。由於最高層數可以達到128層，因此采用給定目的樓層的距離控製，使用異常簡單。采用TD3100立體倉庫的係統如圖4所示
，圖中UPL與DWL信號可以使用用戶的平層開關信號，也可以直接將UPL與DWL與COM短接。FLE為目的層使能端子
，當其有效時，F1~F7的給定層信號有效
；INI為當前層初始化端子，其有效時，恢複當前層為F1~F7的(de)給(gei)定(ding)層(ceng)。從(cong)圖(tu)中(zhong)對(dui)比(bi)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)，采(cai)用(yong)通(tong)信(xin)控(kong)製(zhi)
，線(xian)路(lu)簡(jian)單(dan)
，節(jie)省(sheng)資(zi)源(yuan)，節(jie)省(sheng)成(cheng)本(ben)。需(xu)要(yao)注(zhu)意(yi)一(yi)點(dian)的(de)是(shi)，目(mu)前(qian)該(gai)功(gong)能(neng)需(xu)要(yao)非(fei)標(biao)定(ding)製(zhi)。當(dang)然(ran)該(gai)係(xi)統(tong)在(zai)應(ying)用(yong)前(qian)還(hai)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)層(ceng)高(gao)自(zi)學(xue)習(xi)，自(zi)學(xue)習(xi)方(fang)法(fa)同(tong)上(shang)節(jie)描(miao)述(shu)
，隻(zhi)需(xu)要(yao)將(jiang)總(zong)層(ceng)數(shu)F7.00按照實際情況設定即可。

圖4 采用TD3100變頻器的立體倉庫係統

五、采用TD3100實現兩點距離變化的定位控製方法
    TD3100在(zai)實(shi)現(xian)兩(liang)點(dian)距(ju)離(li)變(bian)化(hua)的(de)定(ding)位(wei)控(kong)製(zhi)的(de)時(shi)候(hou)，使(shi)用(yong)方(fang)法(fa)基(ji)本(ben)同(tong)兩(liang)點(dian)距(ju)離(li)固(gu)定(ding)的(de)定(ding)位(wei)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa)，唯(wei)一(yi)的(de)區(qu)別(bie)是(shi)必(bi)須(xu)在(zai)停(ting)車(che)方(fang)式(shi)下(xia)，手(shou)動(dong)或(huo)者(zhe)自(zi)動(dong)改(gai)變(bian)層(ceng)高(gao)1 F4.09deshuzhi，ranhouyunxingjike。youyushoudonggenggaikunnan
，yibanxuyaotongguoshangweijijinxingtongxinkongzhilaishixian。lingwai，youyuweijuligeidingkongzhi，weilefangzhishangxiahuozhezuoyoudaoweichanshengjixiechongji，xuyaolianggexianweikaiguanyongyuweizhidaoweidepanbie。
    該功能的典型應用主要應用在類似智能數字舞台控製這樣的多電機多軸高精度距離控製係統中。采用PROFIBUS-DP現場總線控製的現代舞台驅動係統如圖5所示。該係統采用PC機控製，內置西門子插卡式PROFIBUS主站控製板CP5611或者CP5412均可，實現手動和自動控製。適配器采用EMERSON生產的PROFIBUS-DP適配器TDS-PA01與TD3100直接接口。采用PROFIBUS控製的目的是
，由於舞台控製電機較多

，可以達到較高的實時控製精度和較快的響應時間，達到既快又準的目的。

圖5 采用PROFIBUS-DP現場總線控製的現代舞台驅動係統

六、結束語 
    TD3100除chu在zai電dian梯ti方fang麵mian的de應ying用yong外wai
，通tong過guo靈ling活huo的de配pei置zhi，可ke以yi應ying用yong在zai多duo種zhong需xu要yao定ding位wei和he距ju離li控kong製zhi的de場chang合he，同tong時shi可ke以yi有you效xiao地di減jian少shao用yong戶hu硬ying件jian設she計ji成cheng本ben和he軟ruan件jian設she計ji工gong作zuo量liang，提ti高gao控kong製zhi係xi統tong可ke靠kao性xing。
參考文獻：
1、  TD3100變頻器產品說明書
2、  TDS-PA01適配器說明書