G120變頻器在傳動試驗器潤滑系統中的應用

喻 杰

(中國航發湖南動力機械研究所，湖南 株洲 412002)

0 引言

直升機傳動系統某型號尾減速器的溫度場以及干運轉考核試驗中，要求試驗件滑油溫度穩定保持在某幾個較高值，在前期各種型號的試驗中，尾減速試驗件并未外接潤滑加溫管路，若依靠試驗件本身在考核載荷下進行運轉，遠遠達不到試驗溫度要求。試驗器初期購買的潤滑系統中雖然帶有加溫以及散熱功能，但并未接泵及電機，而尾減速器試驗件本身又不帶滑油泵，因此需要對原潤滑系統進行設備改造，在加溫以及散熱管路中增加供油泵及電機以達到試驗件循環供油的目的，同時需要對供油泵電機進行調速，以給試驗件提供適當壓力和流量的滑油。

電機及變頻器通常由PLC實現啟停以及進行調速，但由于此次試驗任務迫切，準備時間較短，且試驗并不屬于長時間運行的常規試驗，在不改變現有PLC程序結構以及無其他多余PLC控制器的情況下，可以采用以下三種方法實現啟停控制：①使用西門子變頻器自帶的Bop面板；②在上位機安裝變頻器配套的STARTER軟件；③在變頻器端子排外接啟停按鈕及調速電位器。由于變頻器離操縱間距離較遠，前兩種方法的通訊電纜長度滿足不了要求，因此選擇使用外接電氣元件的形式實現。而目前車臺現有物料中有電位器、不帶自鎖功能的點動按鈕、指示燈、斜坡面板、多芯屏蔽電纜等，因此控制方案也需要按照該物料清單進行設計。

1 控制的實現

本文采用的西門子變頻器G120控制單元CU240E-2是根據預定義接口宏來設置命令源和指定源的，在其所有預定義接口宏的端子排的基本控制功能中，均沒有通過一個或者多個點動信號來實現啟停控制的，如在出廠設置宏12的接口設置和原理圖中，啟停信號采用的是一個帶自鎖的按鈕實現的，因此若在該宏設置情況下要實現使用兩個點動按鈕分別實現啟動和停止功能時，需要使用西門子變頻器的高級功能，即二進制互聯BiCo技術和內部自由功能塊FFB[1]，將相關數字量輸入點BiCo使能后，與變頻器內的RSR自由功能塊(RS 觸發器，復位支配)進行連接，再配合相關的參數設置才能完成。

電機啟動以后，相關數字量輸出信號連接的運行指示燈亮，接著需要對試驗件潤滑系統供油泵電機進行調速，本文采用變頻器端子排上外接電位器的形式實現，系統搭建完成后，根據后續調試，給定變頻器以約 20 Hz的頻率值運行，即可以滿足試驗需求。

斜坡面板上打孔安裝有點動啟停按鈕兩個，運行指示燈一個，調速電位器一個，如圖1所示。斜坡面板上的電氣元件與變頻器端子之間的接線如圖2所示。

圖1 斜坡面板上的電氣元件

圖2 變頻器端子接線圖

2 變頻器設置

2.1 基本參數設置

采用西門子變頻器自帶的Bop面板可以方便地對變頻器參數進行設置。先設置電機參數、變頻器命令源、速度設定源等基本參數，如下所示：

p1300[0]=0：變頻器為線性V/F控制；

p100=0：電機為國產IEC電機；

p304[0]=380 V:電動機的額定電壓為380 V；

p305[0]=2.8 A，電動機的額定電流為2.8 A；

p307[0]=1.1 kW：電動機的額定功率為1.1 kW；

P0308[0]=0.81：電動機的額定功率因數為0.81；

p311[0]=1 490 rpm：電動機的額定轉速為1 490 r/min；

P0015=12，預定義接口宏為12；

p1080[0]=0；電機最低轉速為0 r/min；

p1082[0]=1 500 rpm，電機最高轉速為1 500 r/min；

p1120[0]=30 s：斜坡上升時間為30 s；

p1121[0]= 30 s：斜坡下降時間為30 s；

p840[0]= r20189，設置指令源，啟動命令設置為r20189，該參數為自由功能塊RSR 0 的數字量輸出信號。

p1070[0]=r755[0]：將模擬量輸入AI0作為轉速主設定值。

p730=r52.2：將數字量輸出信號DO 0作為運行使能信號輸出。

完成變頻器基本參數設置后，為了取得良好的控制效果以及構建準確的電機模型，選擇對電機進行靜態識別檢測[2]，檢測后無故障，說明以上各項參數設置與電機實際情況相符。

2.2 RSR自由功能塊及其參數設置

RSR自由功能塊如圖3所示，RSR自由功能塊各參數設置如下：

(1)輸入參數：

p20188[0]=r722.0：將數字量輸入DI0設置為置位信號；

p20188[1]=r722.1：將數字量輸入DI1設置為復位信號。

(2)執行組參數：

P20191=1，設定其執行組參數為1；

r20001[1]=8 ms：執行組1的采樣時間為8 ms。

(3)執行順序參數：

p20192 =520：RSR自由功能塊在執行組1中的執行順序為520。

(4)輸出參數：

r20189用于BiCo互聯，為電機啟動命令。

根據RSR自由功能塊的工作原理，同時結合圖3，(其中用S表示置位命令Set，用R表示復位命令Reset，RSR輸出用Q表示)，當S=1時，Q=1；R=1時，Q=0；S=R=0時，Q保持不變；S=R=1時，Q=0。

圖3 RSR自由功能塊

同時結合參數設置與圖2變頻器端子接線圖，當點動啟動按鈕時，即圖2中DI0=1，根據BiCo互聯技術，r722.0為C0/BO參數，表示的即為數字輸入DI0的狀態，而之前已經將RSR自由功能塊的輸入信號p20188[0]設置為r722.0了，故此時p20188[0]=1，即置位命令S=1，Q=1，RSR輸出r20189=1，而之前已經將RSR自由功能塊的啟動命令信號p840[0]設置為r20189了，故p840[0]=1，電機啟動，運行指示燈亮，此時可以進行電位器調速；再點動停止按鈕時，即圖2中DI1=1，根據BiCo互聯技術，r722.1為C0/BO參數，表示的即為數字輸入DI1的狀態，而之前已經將RSR自由功能塊的輸入信號p20188[1]設置為r722.1了，故此時p20188[1]=1，即R=1，Q=0，RSR輸出r20189=0，p840[0]=0，電機停止，運行指示燈熄滅。

3 結論

使用西門子G120變頻器自由功能塊實現了用兩個點動信號分別進行啟停控制，使用電位器調速滿足了試驗控制需求，此方案不需要PLC控制，有效節約了成本，同時系統集成化程度高，可方便地進行整體拆卸以及轉移，可以運用于其他試驗器需要實現類似功能控制需求中。