基于ACS800變頻器構建的主從控制系統的應用

李顯軍　葉坤茂

摘 要：變頻器在工業生產中的應用日益廣泛，在需要大功率輸出時由于環境和現場等其他原因單一的驅動無法滿足驅動需求，兩驅、三驅等多驅的方式就出現了。在現場工業環境中如何根據實際情況構建符合現場需求的驅動裝置并使之可靠、穩定的運行，文章以ABB ACS800變頻器在貴州開磷集團用沙壩廢石膠帶運輸系統的應用為背景，闡述在系統構建、調試、運行等環節出現的問題和現象。

關鍵詞：變頻器；ABB；膠帶

中圖分類號：TG334.9；TM921.51 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）05-0040-01

貴州開磷集團用沙壩礦年采礦量在100萬t以上，隨之產生的廢石數量很大，隨著開采深度不斷加大運輸成本不斷上升，同時傳統的汽車運輸方式會產生大量的汽車尾氣嚴重污染井下環境，采用膠帶運輸系統一方面能節約大量運輸成本，另一方面能夠較少汽車尾氣的排放改善井下作業環境。開磷集團用沙壩礦廢石運輸系統主要運輸用沙壩礦的廢石，同時可以與青用廢石膠帶銜接運輸青菜沖礦的廢石。用沙壩礦廢石運輸系統目前共涉及10條膠帶機，其中廢石主膠帶1 800 m，帶寬1 m，采用鋼絲繩芯膠帶，用液壓拉緊裝置尾部拉緊。

1 變頻調速

1.1 變頻器調速的現狀

隨著電力電子技術的發展以變頻器為代表的交流調速系統得到大范圍的應用。目前常見的變頻器都采用交流——直流——交流的方式，中間環節一般采用電容器。目前，常見的變頻器有ABB、施耐德、AB、西門子、富士等國外品牌以及臺達、安川等國內品牌。

1.2 變頻器調速的特點

變頻調速已被公認為是最理想、最有發展前途的調速方式之一，采用通用變頻器構成變頻調速傳動系統的主要目的，一是為了滿足提高勞動生產率、改善產品質量、提高設備自動化程度、提高生活質量及改善生活環境等要求；二是為了節約能源、降低生產成本。用戶根據自己的實際工藝要求和運用場合選擇不同類型的變頻器。正確選擇通用型變頻器對于傳動控制系統能夠的正常運行是非常關鍵的，首先要明確使用通用變頻器的目的，按照生產機械的類型、調速范圍、速度響應和控制精度、起動轉矩等要求，充分了解變頻器所驅動的負載特性，決定采用什么功能的通用變頻器構成控制系統，然后決定選用哪種控制方式最合適。所選用的通用變頻器應是既要滿足生產工藝的要求，又要在技術經濟指標上合理。

若對通用變頻器選型、系統設計及使用不當，往往會使同用變頻器不能正常運行、達不到預期目標，甚至引發設備故障，造成不必要的損失。

另外，為了確保通用變頻器長期可靠的運行，變頻器地線的連接也是非常重要的。

2 系統構建

2.1 驅動系統配置

用沙壩廢石主膠帶驅動系統采用兩臺YSPPK 450-6 500 kW 660 V的電機驅動，采用SEW減速機與之配套使用，配套YWZ5-630/301制動器。主電機通過ABB ACS800 變頻器驅動，每臺變頻器與一臺干式變壓器（SCB10-800/6）單獨連接，6 KV電源從獨立的高壓開關柜（KYN28-12）給出。配電室布置圖，如圖1所示。

2.2 控制系統配置

主膠帶的控制涉及變頻器的控制，減速機油泵、減速機風機、電機冷卻風機、制動器的控制以及相關的跑偏、拉繩、撕裂、打滑等保護裝置信號以及各種安保信號的的引入。2臺電機和對應的變頻器分別設置為主機（靠近機頭）和從機（遠離機頭）。主從機變頻器逆變模塊接線圖，分別如圖2和圖3所示。

3 系統調試與運行

3.1 主從配置

在ACS800 系列變頻中預設了多種應用宏程序可用選擇使用，包括工廠宏（Factory）、手動/自動宏（Hang/Auto）、PID控制宏（PID Control）、轉矩控制宏（Torque Control）、順序控制宏（Sequential Control），以及用戶宏（Usre），根據具體情況這里使用工廠宏。變頻器在設置主從控制以前，需要做電機辨識，就是給電機勵磁，并使電機朝正向旋轉到一定轉速，通過這個過程搜集電機實際參數并且建立一個針對該電機的電機模式，用于后續的電機控制。在電機沒有與聯軸器連接之前做電機辨識，并且確保電機轉向為正轉方向，否則通過負載電纜換相，實現變頻器設置為正轉，電機實際轉向為正轉。辨識有標準辨識和簡易辨識、不辨識三種方式。標準辨識方式，可以保證最大可能的控制精度，辨識大概需要1min左右，標準辨識必須使電機與驅動設備斷開連接，電機在辨識運行中的速度會達到50%～80%額定轉速；簡易辨識適用于電機不能與驅動設備斷開，機械損耗高于20%以及電機運行中，不允許減少磁通量，辨識運行中的速度會達到50%～80%額定轉速；不辨識在首次起動時，通過將電機在零速下勵磁20～60 s來計算電機模型，這適用于大多數場合。

在每臺電機都做完辨識后，分別設置主機和從機。通常將位于前端的驅動裝置命名為主機，位于后端的驅動裝置命名為從機。主機、從機之間通過專用光纜連接，分別連接在變頻器的RDCO板的CH2通道。主機變頻器參數的60.01MASTER LINK MODE 設置為MASTER，速度給定有外部給定，并且通過現場轉換開關切換開關量調頻和模擬量調頻；從機變頻器參數的60.01MASTER LINK MODE 設置為FOLLOWER，速度給定參數設置為COMM.CW。

3.2 系統調試

變頻器調試在配置成功后基本完成，系統調試還涉及低壓控制系統和配套的保護系統、輔助系統的調試。變頻器之間的主從調試，在空載狀態下一般很正常，但是隨著負載不斷增大，主從之間的電流可能會出現差異，觀察發現主從之間存在一定的速度差異，這時可以通過變頻器參數60.06按照0.2%的變化率修正他們之間的差異，最終達到轉速（SPEED）、電流（CURRENT）、功率（POWER）幾乎相同。遠程控制系統運行前確保所有進入PLC的信號可靠、完整，輸出信號有效。其他輔助系統、保護系統在正常運行前都必須做必要的試驗和測試確保系統能夠可靠停機、按需起動。

3.3 系統運行存在的問題

系統的可靠運行，需要變頻器、低壓控制、遠程控制系統、視頻監控在內的各個子系統穩定、可靠的運行。①冬季系統運行故障，顯示減速機油壓異常。檢查排除油泵故障以及壓力開關故障。原因是冷卻風扇一直運轉，地處風口的減速機潤滑油變得粘稠。②停機后無法啟動，檢查發現變頻器面板被設置為LOC模式。③其中一臺變頻器故障，可以取消主從控制，取消故障設備制動器，利用一臺變頻器減負荷運行。

4 結 語

膠帶運輸存在已久，將主從控制應用與膠帶運輸系統是一次成功的工程實踐。結合開磷礦山的具體情況，進一步完善膠帶運輸系統的保護功能和監控功能并且上傳各種運行數據，使系統運行更加可靠、穩定。

參考文獻：

[1] 原魁，劉偉強，鄒偉，等.變頻器基礎及應用[M].北京：冶金工業出版社，

2005.

[2] 張燕賓.電動機變頻調速圖解[M].北京：中國電力出版社，2003.