鞍山新和電氣有限公司 技術部  王俊芳

鞍山新和電氣有限公司 技術部  任惠峰

摘 要：本文分析了張力開環控製模式下
，通過總線適配器TDS-PA01和SM-PROFIBUS-DP總線與上位機通訊在TD3300變頻器上的應用，並分析了解決問題的方法和如何進行參數設置。

Abstract：This article analyze when tension is working under open-loop-control mode the application of  communication between TD3300 and PC through bus adapter TDS-PA01 and SM-PROFIBUS-DP.

 

關鍵詞： 張力  TD3300變頻器  SM-PROFIBUS-DP總線控製  旋轉編碼器  參數設置

Key words: tension   TD3300 Inverter  SM-PRIFIBUS-DP   bus control  encodes  parameter setting

 

    天津華璟酸洗線成套項目：根據現場工藝要求，由於酸洗後的熱軋板寬度為850mm,厚度2.75-5mm。係統對張力要求較高
，在卷曲過程中需要恒定平穩的張力。本工程采用艾黙生TD3300-4T1320G張力控製專用變頻器與EV3000-4T0550G矢量控製變頻器相匹配組成張力開環係統
，TD3300用作係統開卷機和收卷機的驅動電機
，EV3000作為係統主牽引部分。這是艾默生變頻器首次應用於大型熱軋板卷曲，開卷張力係統中。現場操作控製方式為SM-PROFIBUS-DP總線方式
，采用此總線控製方案，操作簡單、便與維護、係統工作穩定性高、提高工作效率。

(1)現場為兩條相同的酸洗線，每條酸洗線變頻器及相對應的電機配置如下：見圖1、2

·2輥張力輥變頻器：  EV3000-4T0550G     1台；

·變頻電機           Y2VPEJS280S-61      1台
；

·5輥矯直變頻器：    EV3000-4T0550G      1台；

·變頻電機           YTSP280M-6          1台
；

·收卷變頻器：       TD3300-4T1320G      1台
；

·變頻電機：         YTSP315M2-6M        1台

；

·開卷變頻器：       TD3300-4T1320G      2台
；

·變頻電機：         YTSP225M-6          2台；

· 卷曲機和開卷機為變頻電機並加裝旋轉編碼器。

· 輔助傳動是由一台S7-400PLC並配置1台ET200遠程I/O子站實現;

· 酸洗線控製係統配置：采用SM-PROFIBUS-DP總線與總線適配器TDS=PA01通訊控製變頻器


，操作方便簡單。見圖3

(2)張力係統選擇

·采用速度差建立張力係統（速度建張）普(pu)通(tong)變(bian)頻(pin)器(qi)可(ke)以(yi)滿(man)足(zu)，張(zhang)力(li)值(zhi)不(bu)準(zhun)確(que)
，在(zai)實(shi)際(ji)工(gong)藝(yi)中(zhong)驅(qu)動(dong)板(ban)材(cai)運(yun)行(xing)的(de)張(zhang)力(li)輥(gun)和(he)卷(juan)曲(qu)軸(zhou)都(dou)是(shi)主(zhu)動(dong)輥(gun)，對(dui)速(su)度(du)匹(pi)配(pei)要(yao)求(qiu)極(ji)高(gao)，當(dang)速(su)度(du)出(chu)現(xian)偏(pian)差(cha)就(jiu)會(hui)使(shi)板(ban)材(cai)出(chu)現(xian)褶(zhe)皺(zhou)或(huo)偏(pian)中(zhong)，板(ban)材(cai)卷(juan)曲(qu)會(hui)出(chu)現(xian)鬆(song)緊(jin)不(bu)一(yi)致(zhi)，精(jing)度(du)控(kong)製(zhi)不(bu)穩(wen)。

·采用張力計檢測係統張力
，係統控製精度高

，工藝全過程要求張力閉環控製
，成本造價高
，工藝繁瑣
，不被采用。

·零速建張力係統
，在開始卷曲的同時建立起張力係統
，有足夠大的張力使板材之間繃緊
，卷起板材全過程恒張力運行，通過SM-PROFIBUS-DP總線方式控製把張力輥AO1的線速度輸出作為卷取機TD3300變頻器的線速度輸入。張力恒定速度匹配精準受到客戶的高度認同
，實現無人看守操作，控製線路維護簡單方便。

    根據工藝要求，對變頻器進行如圖3的設計本係統采用的是siemens公司的S7係列PLC與艾默生TD3300,EV3000變頻器通訊，筆者提供相應的GSD文件配置在上位機的應用程序中
，並帶有指令解析的對照表，與PROFIBUS總線接口模塊之間進行通訊連接，通過上位機“控製字”的發送和對變頻器“狀態字”的讀取來進行控製。將FF.20連接到PZD區
，對運行張力進行時時監控，使設備穩定運行。

    主速度通過總線適配器TDS-PA01與SM-PROFIBUS-DP總線網絡連接對張力輥變頻器EV3000進行給定。通過網絡信號傳輸,采樣張力輥輸出的線速度作為卷曲機變頻器TD3300-4T1320G的線速度輸入。卷曲係統工作在張力開環控製模式下

，為了更好的零速建張,使板材不出現鬆弛,把（X3)做為點動與閉環矢量切換。有卷徑計算，每次工作完成後需要把卷徑複位，故將（X2）端子設定為卷徑複位。

    zaizhanglikaihuankongzhixiaxuanzhuanbianmaqixuanzezhengqueshifenzhongyao
，bianmaqishuchuyubianpinqijiekouxiangpipei，fouzezhijieyingxiangbianpinqizhunquegongzuo。xianchangdianjiyubianpinqizhijianjuliyou130米

，對編碼器的硬件指標要求很高，選擇長線驅動型，差動型輸出，8-24V HTL型編碼器，將碼盤+V接到變頻器PGP 端子上0V與COM相連，編碼器與變頻器的A+與A+，A-與A-，B+與B+,B-與B-，相對應連接

，把CN4跳到DI側。

張力開環係統中
，電機運行有兩種狀態
，即電動狀態或發電狀態。在卷曲張力開環係統中（張力輥與卷曲機之間構成卷曲張力係統），張zhang力li輥gun在zai運yun行xing的de時shi候hou永yong遠yuan處chu於yu發fa電dian狀zhuang態tai。所suo以yi，把ba控kong製zhi張zhang力li輥gun的de變bian頻pin器qi配pei置zhi相xiang應ying的de製zhi動dong單dan元yuan及ji自zi動dong電dian阻zu，將jiang發fa電dian狀zhuang態tai下xia的de多duo餘yu能neng量liang消xiao耗hao掉diao。同tong樣yang，在zai開kai卷juan張zhang力li開kai環huan係xi統tong中zhong（開卷機與五輥矯直之間構成開卷張力係統）
，把控製開卷機的變頻器也配置相應的自動單元及自動電阻。

1.     初步檢查變頻器
，電機，旋轉編碼器的接線及參數設定。

·電機銘牌參數：

準確記錄電機參數，並把數值分別設定到F1.00-F.05中。

·旋轉編碼器：

型號：EC40A6-L6AR-1024   瑞士（宜科）

注：原旋轉編碼器型號：E6B2-CWZ6C（歐姆龍）為客戶選定

1024線輸出，工作電壓24VDC  長線驅動型，差動輸出，8-24V HTL型編碼器

注：重點檢查旋轉編碼器與變頻器的接線方式是否為差動式接線方式。

Fb.00=1024

Fb.01=0

Fb.02=0

Fb.03=5s

2.變頻器對電機的自動調諧

正確輸入電機銘牌參數

，並認真核對。

檢查電機與負載完全脫離，使電機處於完全空載狀態，對電機進行自動調諧

，以獲得被控電機的準確電氣參數，自動存入F1.11-F1.16參數組中。

注：電機運行時不能進行自動調諧。

3.在鍵盤控製模式下測試電機的驅動能力是否正常，編碼器工作是否正常。

    在(zai)開(kai)環(huan)矢(shi)量(liang)狀(zhuang)態(tai)下(xia)，用(yong)鍵(jian)盤(pan)控(kong)製(zhi)變(bian)頻(pin)器(qi)對(dui)電(dian)機(ji)進(jin)行(xing)空(kong)載(zai)旋(xuan)轉(zhuan)，觀(guan)察(cha)變(bian)頻(pin)器(qi)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)一(yi)切(qie)正(zheng)常(chang)，到(dao)電(dian)機(ji)旁(pang)，對(dui)電(dian)機(ji)進(jin)行(xing)仔(zai)細(xi)觀(guan)察(cha)
，看(kan)電(dian)機(ji)的(de)安(an)裝(zhuang)平(ping)穩(wen)狀(zhuang)況(kuang)
，電(dian)機(ji)軸(zhou)的(de)動(dong)平(ping)衡(heng)，電(dian)機(ji)是(shi)否(fou)有(you)異(yi)常(chang)的(de)聲(sheng)音(yin)。一(yi)切(qie)正(zheng)常(chang)後(hou)
，分(fen)別(bie)加(jia)不(bu)同(tong)頻(pin)率(lv)進(jin)行(xing)空(kong)轉(zhuan)。

    在閉環矢量狀態下 (F0.02=1,F3.06=3)運行，變頻器起車報E001或E010故障，轉到開環矢量狀態後就恢複正常，經過幾次測試結果相同。初步確定故障原因不在變頻器，測量編碼器開環矢量輸出脈衝電壓A，B與M之間8-13V波動，靜態輸出脈衝電壓幅值為3.5V，檢查屏蔽線接線完好，是單端接地。可能傳輸信號受幹擾，現場沒有歐姆龍編碼器E6B2-CWZ6C的說明書，為了拿出充足依據讓客戶更換編碼器，與歐姆龍客服反複溝通，得知E6B2-CWZ6C型的編碼器傳輸距離隻有10米，根本滿足不了實際需求，旋轉編碼器為TTL輸出。開路集電極輸出編碼器抗幹擾能力差，不適合遠距離工作。建議更換HTL型差動輸出旋轉編碼器傳輸距離為100米。更換編碼器後

，變頻器在閉環矢量模式下運行繼續報E010故障。測量旋轉編碼器靜態脈衝幅值電壓A與A-，B與B-之間電壓為22.5V,A、A-、B
、B-與M之間電壓為10.5V與(yu)旋(xuan)轉(zhuan)編(bian)碼(ma)器(qi)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)相(xiang)同(tong)，客(ke)戶(hu)開(kai)始(shi)懷(huai)疑(yi)變(bian)頻(pin)器(qi)有(you)問(wen)題(ti)，經(jing)過(guo)反(fan)複(fu)調(tiao)試(shi)結(jie)果(guo)不(bu)理(li)想(xiang)。詢(xun)問(wen)客(ke)戶(hu)，旋(xuan)轉(zhuan)變(bian)頻(pin)器(qi)到(dao)變(bian)頻(pin)器(qi)櫃(gui)之(zhi)間(jian)準(zhun)確(que)距(ju)離(li)，可(ke)能(neng)是(shi)不(bu)足(zu)100米，為了逐步排除故障原因，自己親自拿皮尺重新測量變頻器櫃與編碼器之間的實際距離為130米，測試另外一組卷曲係統故障相同。最後，客戶同意再次更換，把旋轉編碼器改型號為EC40A6-L6AR-1024   瑞士（宜科）。更換後測量旋轉編碼器靜態幅值電壓為20V
，運行狀態幅值電壓為A與A-，B與B-之間電壓為0V
，A、A-、B、B-與M之間電壓為10.9V符合TD3300變頻器接口的要求
，在張力開環模式下運行一切正常。

4.慣量補償的應用。

    在張力開環模式運行時，發現電機運行的不太平滑，頻率有些波動，不管怎樣調節參數的設置都無法消除。

    啟動調諧（F2.21= 1），變頻器會自動辨識係統慣量。在現場進行辨識時
，機器在加速過程中出現過流，將加減速時間延長，消除過流現象。機器兩次加速到40HZ後，獲取的係統慣量補償係數和摩擦補償係數
，分別存入FC.12和FC.10。補償之後運行發現電機經常運行到50HZ，suduyehenkuai，manzubulegongyiyaoqiu，shichangbaoguoliuguzhang。gaibianjiajiansushijianyebuqizuoyong，jianzhacanshushezhizhengque，kaolvdaobuhuiyouqitayinsuyingxiangdianjiyunxing，shizhejianshaomocabuchangfaxianxitongyunxingquyupingwen，tongshiduixitongdeguanliangbuchangyejinxingtiaojie。jingguoduocitiaozheng，dianjiyunxingpingwen，pinlvwending，dadaoyuqixiaoguo。

    幾次試車發現TD3300變頻器啟動時力矩突加較大，容易造成飛車，修改F3.12參數，使TD3300變頻器啟動時轉矩模式限製輸出轉矩的變化率，減緩啟動時力矩的突變，直到係統穩定運行。完全滿足客戶的要求
，客戶也非常滿意。