产品描述
西门子模块6ES7322-1BL00-0AA0详细说明
一、概 述
随着电力电子技术的快速发展以及传动控制对自动化要求的不断提高,采用可控硅为主要器件、单片机为控制核心的智能型电动机起动设备-----软起动器,已在各行各业得到越来越多的应用,由于软起动器性能优良、体积小、重量轻,并且具有智能控制及多种保护功能,而且各项起动参数可根据不同负载进行调整,其负载适应性很强。因此电子式软起动器将逐步取代落后的Y/Δ、自耦减压和磁控式等传统的减压起动设备成为必然。
西安西驰电气公司是电动机软起动器的专业生产厂家,我公司生产的CMC系列电动机软起动器经投放市场以来并经过多年的推广应用和不断更新,无论在性能还是价位上均显示出**的优越性。目前投放市场的CMC软起动器的功率覆盖范围从7.5KW~500KW。系列产品主要有:
1.CMC-P 普通型电动机软起动器
2.CMC-G 标准电动机软起动器装置柜
3.CMC-L 数码节能型电动机软起动器
4.CMC-S 液晶显示智能型电动机软起动器
5.CMC-H 高压电动机软起动器
二、CMC软起动器的原理和特点
CMC系列电动机软起动器基本原理如图所示,其控制核心采用CPU单片机芯片,主电路采用三对反并联的可控硅组成相控形式,通过控制其导通角θ的大小,达到改变输出电压大小的目的,从而实现交流电动机的平滑起动。CMC软起动器具有以下特点:
1.*特的结构设计使软起动器的内部布局更为合理、简便,体积小巧,安装方便,易于集成到已有系统中;
2.由于CMC软起动器采用功率器件无级调压,所以电动机起动过程更为平滑,与传统的起动设备相比,避免了采用直接起动、Y/Δ、自耦减压和磁控式等所到来的机械与电气冲击,而且CMC软起动器的初始力矩可根据负载情况进行调整,因而其负载的适应性更强,更适用于重载及大型负载的起动;
3.CMC软起动器的主控电路采用单片机技术,使得硬件电路结构简单,控制单元中的信号传输采用光电隔离,同时依靠强大的软件功能,实现了控制器的全数字化,受电源电压波动的影响很小。电路中采用了一系列抗干扰措施,即使在恶劣的电磁噪音环境中也可正常工作。在控制系统中引用了模糊控制理论,对起动过程进行限流、斜坡和限流+斜坡控制,避免了起动过程可能产生的共振现象;
4.控制器起动完成后,自动输出起动完成信号控制旁路接触器使电机投入电网,这样使可控硅的使用寿命得以延长,而且旁路接触器不带电流进行切换,所以其寿命就取决于其机械寿命,从而减少了设备的维护成本;
5.CMC-P软起动器操作简便,参数设置直观、易懂;CMC-S/L液晶/数码显示参数设置通过键盘操作,中文显示/英文代码显示更为简便,同时还可通过RS485通讯接口与上位机进行通讯,实现PC机监控;
6.CMC软起动器具有远程控制接口,便于实现远距离控制和联锁控制;
7.CMC软起动器除具有软起动/软停车功能外,还相当于一个电机综合保护器,用于实现过流、过载、缺相、过热等保护功能,可有效防止电机的损坏。
三、CMC软起动器的典型应用场合
由于CMC软起动器的电源电压设定范围宽、过载能力强,所以可用于各种场合的电机起动,下面就我公司应用场合较多及使用量较大的行业说明如下:
1.钢铁、化工、建材、造纸、石油、制、食品加工、水厂等大型工厂的风机、泵类的起动控制;
2.高层建筑、宾馆、大型商场、中心等大型建筑的供水泵、通风系统、空调冷冻站循环泵、消防泵和喷淋泵的控制;
3.热力供热系统的锅炉供水泵、引风机电机的控制;
4.水电站二次回路的供油泵、供气压缩机、渗漏及检修排水泵控制;
5.天然气汽车加气站的压缩机控制系统;
6.水利灌溉、引水工程、排污泵站控制系统;
… …
我公司将一如既往继续致力于电动机起动控制技术的研制、应用和推广,不断推出更新更好的产品服务于社会,为企事业单位的自动化水平的提高做出努力。
四、CMC软起动器选用推荐
1.CMC-P/L型:适用于电器开关厂和系统集成配套商,由于其体积小,操作简便,非常方便电器开关厂和系统集成配套商安装于自己生产的配电柜内,按照自己的要求组成电器成套系统;
2.CMC-G软起动器装置:适用于直接用户,由于装置内已具有进线断路器、旁路接触器,使用时只需将三根电源线和三根电机线连好即可使用,方便用户使用;
3.CMC-S型:由于其操作界面采用中文液晶显示,人机对话更为直接,并具有RS485/232通讯接口,可通过PC机集成监控多台电动机的运行状态及操作,同时可设置两套不同的运行参数,任意选择;
4.CMC-H型:适用于高压电机的起动,电压等级可达6KV/10KV。1.前言
大同机械集团旗下的东华机械有限公司是一家以生产全自动电脑注塑机及其附属设备为主的中外合资企业,成立于1986年5月,现有员工近800人。公司资产雄厚,生产设备先进,可一次提供全套注塑机机械及配套设备,注塑质量从43g到30000g,合模力从220KN至3200KN,年产值四亿多元,是我国较大型的注塑机生产基地之一。
东华公司产品规格齐全,尤以生产特大型注塑机称雄塑机行业。公司拥有一批经验丰富的研发设计人员,在多个项目的研发上屡创佳绩。93年设计制造出国内台合模力为2500吨的TTI-2500特大型注塑机;98年TTI系列注塑机被国家认定为"中国机械工业**产品"。99年设计制造出国内台TTI-1800TON二板式注塑机。
2.合作,促进,发展
2002年11月20日是值得铭记的日子,因为在当天,大同机械集团东华机械有限公司和B&R公司正式确立了战略合作伙伴关系。更值得骄傲的是:三年多来,我们的合作一直持续升温,在注塑机上的成功合作促使东华机械将B&R控制系统推广应用到橡胶机、吹瓶机、挤出机等产品上,目前为止配置有B&R控制系统的机型有:F2系列大型注塑机,Fx系列高速注塑机,二板式注塑机和中空成型机。
3.较致**的贝加莱(B&R)注塑机控制方案
B&R公司提供的订制化的控制系统体现出的**性能大大地减少了东华机械公司的长期成本。提供的配置方案具有以下特点:
硬件方面:
☆下位采用B&R可靠、紧凑的2003系列控制系统,或高速、高档的2005系列控制系统;人机界面可根据不同的需要,选用6寸单色液晶显示屏或10.4寸以上真彩色显示屏,中英文图形显示,操作直观方便。
☆模块化设计,可以针对一些特殊用户的要求方便地扩充功能。
☆根据需要,配置Printer、USB、Internet等接口,同时配合B&R强大的内嵌式网络功能,可将设备方便的连接到生产过程网络,进行生产过程控制。
☆产品符合UL,CE,GOST等多项安全认证。
软件方面:
☆大容量的存储能力:200套配方存贮于一个外部标准软盘中或机器内部的存贮单元里。
☆方便易用的模具配方管理功能,可以通过软盘或记忆卡,实现机器间参数共享。
☆功能完善的射胶和塑化控制技术,可选择实现射胶速度,保压,背压以及螺杆速度的自适应闭环控制,其中射胶和保压可以分十段控制,螺杆速度分五段控制。
☆智能PID温控技术,用户*设定烦琐的温控参数,系统自动优化整定,温控精度高,且温控区可以任意扩展。
☆对联杆的合模机构进行线性化处理,使得可以非常精确地控制合模位置。全闭环的速度和位置控制构成**的合模运动。开合模速度可以细分为10段。
☆为了避免错误操作,本系统提供多种实时操作批示和换模方式,允许换模以后对新模进行各轴的精确的慢速调整。集成的示波功能,使调试工程师可以准确地观察到高速控制环。
☆精确的报置。只要机器一出错就会实时报警,报警信息连同一个准确的时间描述一起显示。所有报警被记录在一个报中,报警统计可被随时调用显示。并且,有4层的密码保护,使机器安全地运行。
☆完善的曲线辅助监控和分析功能,用户可以根据需要对所有的温度控制区进行实时曲线监控,也可以选择对射胶,螺杆转动,开锁模,单元等各加工过程进行速度/时间,压力/时间,速度/位置,压力/位置的过程监控。而且,所有的模拟量,数字量输入,输出状态都可在屏幕上显示。所有轴的状态显示有利于更好地观察机器的运行,例如:合模,开模,等。可在同一时间显示表示不同参数的16段曲线,另外16段速度历史曲线可以同时被显示出来,以便比较注塑质量。
☆专业的品质统计管理系统,自动监控生产过程中的各种重要数据,方便用户进行质量管理。
4.用户感言
“到目前为止,无论是在三板机、二板机还是其它新开发机型,我们已普遍配置B&R控制系统,B&R控制系统以其优异的性能、精确的控制、良好的服务、持续的改进,为我们在瞬息万变的市场中缔造出非凡的业绩。”大同集团传控中心高级经理蔡国强自豪地讲述到:“B&R专业的、*的技术人员务工程师,总能给予我们及时、高质量的技术支持,不但让机器控制程序在短期内实现了稳定和完善,也让我们可以从容的满足用户各种各样的非标要求,设计出世界*的解决方案。完善的培训设备和雄厚的师资力量,让我们在控制技术开发中少走很多弯路,也让我们与世界较新控制技术始终保持着“**”。B&R遍布**的服务站点,为我公司分设在世界各地的办事处和众多用户提供近距离、贴心的技术服务,速度和效率深受青睐。”
贝加莱(B&R)一直秉承着立足于客户,为客户提供**自动化的理念。致力于成为大同集团,乃至更多行业用户的较佳合作伙伴。
由于特点决定初速度不能太高,尤其带的负载惯量较大情况下建议初速度在1r/s以下,这样冲击较 小,同样加速度太大对系统冲击也大,过冲,导致定位不准电机正转和反转之间应有一定的暂停时间若没有就会因反向加速度太大引起过冲。
步进电机产生偏位现象的原因:
一、改变方向时丢脉冲,表现为往任何一个方向都准,但一改变方向就累计偏差,并且次数越多偏得越多;
二、初速度太高,加速度太大,引起有时丢步;
三、在用同步带的场合软件补偿太多或太少;
四、马达力量不够
五、控制器受干扰引起误动作
六、驱动器受干扰引起;
七、软件缺陷;
步进电机产生偏位有以下几点解决方法:
1)一般的步进电机驱动器对方向和脉冲信号都有一定的要求,如:方向信号在**个脉冲上升沿或下降沿(不同的驱动器要求不一样)到来前数微秒被确定,否则会有一个脉冲所运转的角度与实际需要的转向相反,最后故障现象表现为越走越偏,细分越小越明显,解决办法主要用软件变发脉冲的逻辑或加延时。
2)由于步进电机特点决定初速度不能太高,尤其带的负载惯量较大情况下建议初速度在1r/s以下,这样冲击较小,同样加速度太大对系统冲击也大,过冲,导致定位不准电机正转和反转之间应有一定的暂停时间若没有就会因反向加速度太大引起过冲。
3)根据实际情况调整被偿参数值,(因为同步带弹性形变较大,所以改变方向时需加一定的补偿)。
4)适当地增大马达电流,提高驱动器电压(注意选配电机驱动器)选扭矩大一些的马达。
5)系统的干扰引起控制器或驱动器的误动作,我们只能想办法找出干扰源,降低其干扰能力(如屏蔽,加大间隔距离等),切断传播途径,提高自身的抗干扰能力,常见措施:①用双纹屏蔽线代替普通导线,系统中信号线与大电流或大电压变化导线分开布线,降低电磁干扰能力。
②用滤波器把来自电网的干扰波滤掉,在条件许可下各大用电设备的输入端加电源滤波器,降低系统内各设备之间的干扰。
③设备之间较好用光电隔离器件进行信号传送,在条件许可下,脉冲和方向信号较好用差分方式加光电隔离进行信号传送。在感性负载(如电磁、电磁阀)两端加阻容吸收或快速泄放电路,感性负载在开头瞬间能产生10~100倍的尖峰电压,如果工作频率在20khz以上。
6)软件做一些容错处理,把干扰带来影响
是一种补助马达加速的设备,伺服机电控制速度、位置非常准确.伺服机电就是闭环控制器控制的电机,比普通电机多个编码器反馈,能够根据给定和反馈来计算输出目标值,控制电机的运动速度及位移的机械.通常伺服机电的控制方法有:
伺服电机一般为三个环控制,所谓三环就是3个闭环负反馈pid调节系统。较内的pid环就是电流环,此环完全在伺服驱动器内部进行,通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流,负反馈给电流的设定进行pid调节,从而达到输出电流尽量接近等于设定电流,电流环就是控制电机转矩的,所以在转矩模式下驱动器的运算较小,动态响应较快。
*2环是速度环,通过的电机编码器的信号来进行负反馈pid调节,它的环内pid输出直接就是电流环的设定,所以速度环控制时就包含了速度环和电流环,换句话说任何模式都必须使用电流环,电流环是控制的根本,在速度和位置控制的同时系统实际也在进行电流(转矩)的控制以达到对速度和位置的相应控制。
*3环是位置环,它是较外环,可以在驱动器和电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或较终负载间构建,要根据实际情况来定。由于位置控制环内部输出就是速度环的设定,位置控制模式下系统进行了所有3个环的运算,此时的系统运算量较大,动态响应速度也较慢.
1.转矩控制:转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,具体表现为例如10v对应5nm的话,当外部模拟量设定为5v时电机轴输出为2.5nm:如果电机轴负载低于2.5nm时电机正转,外部负载等于2.5nm时电机不转,大于2.5nm时电机反转(通常在有重力负载情况下产生)。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小,也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中,例如饶线装置或拉光纤设备,转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。
2、速度模式:通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制,在有上位控制装置的外环pid控制时速度模式也可以进行定位,但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环位置信号,此时的电机轴端的编码器只电机转速,位置信号就由直接的较终负载端的装置来提供了,这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差,增加整个系统的定位精度。
3、位置控制:位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个数来确定转动的角度,也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制,所以一般应用于定位装置。
运动伺服一般都是三环控制系统,从内到外依次是电流环速度环位置环。
1、首先电流环:电流环的输入是速度环pid调节后的那个输出,我们称为“电流环给定”吧,然后呢就是电流环的这个给定和“电流环的反馈”值进行比较后的差值在电流环内做pid调节输出给电机,“电流环的输出”就是电机的每相的相电流,“电流环的反馈”不是编码器的反馈而是在驱动器内部安装在每相的霍尔元件(磁场感应变为电流电压信号)反馈给电流环的。
2、速度环:速度环的输入就是位置环pid调节后的输出以及位置设定的前馈值,我们称为“速度设定”,这个“速度设定”和“速度环反馈”值进行比较后的差值在速度环做pid调节(主要是比例增益和积分处理)后输出就是上面讲到的“电流环的给定”。速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。
3、位置环:位置环的输入就是外部的脉冲(通常情况下,直接写数据到驱动器地址的伺服例外),外部的脉冲经过平滑滤波处理和齿轮计算后作为“位置环的设定”,设定和来自编码器反馈的脉冲信号经过偏差计数器的计算后的数值在经过位置环的pid调节(比例增益调节,无积分微分环节)后输出和位置给定的前馈信号的合值就构成了上面讲的速度环的给定。位置环的反馈也来自于编码器。
编码器安装于伺服电机尾部,它和电流环没有任何联系,他采样来自于电机的转动而不是电机电流,和电流环的输入、输出、反馈没有任何联系。而电流环是在驱动器内部形成的,即使没有电机,只要在每相上安装模拟负载(例如电灯泡)电流环就能形成反馈工作。
谈谈pid各自对差值调节对系统的影响:
1、单独的p(比例)就是将差值进行成比例的运算,它的显著特点就是有差调节,有差的意义就是调节过程结束后,被调量不可能与设定值准确相等,它们之间一定有残差,残差具体值您可以通过比例关系计算出。。。增加比例将会有效减小残差并增加系统响应,但容易导致系统激烈震荡甚至不稳定。。。
2、单独的i(积分)就是使调节器的输出信号的变化速度与差值信号成正比,大家不难理解,如果差值大,则积分环节的变化速度大,这个环节的正比常数的比例倒数我们在伺服系统里通常叫它为积分时间常数,积分时间常数越小意味着系统的变化速度越快,所以同样如果增大积分速度(也就是减小积分时间常数)将会降低控制系统的稳定程度,直到最后出现发散的震荡过程,。。。这个环节较大的好处就是被调量最后是没有残差的。。。
3、pi(比例积分)就是综合p和i的优点,利用p调节快速抵消干扰的影响,同时利用i调节残差。。。
4、单独的d(微分)就是根据差值的方向和大小进行调节的,调节器的输出与差值对于时间的导数成正比,微分环节只能起到辅助的调节作用,它可以与其他调节结合成pd和pid调节。。。它的好处是可以根据被调节量(差值)的变化速度来进行调节,而不要等到出现了很大的偏差后才开始动作,其实就是赋予了调节器以某种程度上的预见性,可以增加系统对微小变化的响应特性。。。
伺服的电流环的pid常数一般都是在驱动器内部设定好的,操作使用者不需要更改。。。
速度环主要进行pi(比例和积分),比例就是增益,所以我们要对速度增益和速度积分时间常数进行合适的调节才能达到理想效果。。。
位置环主要进行p(比例)调节。。。对此我们只要设定位置环的比例增益就好了。。。
位置环、速度环的参数调节没有什么固定的数值,要根据外部负载的机械传动连接方式、负载的运动方式、负载惯量、对速度、加速度要求以及电机本身的转子惯量和输出惯量等等很多条件来决定,调节的简单方法是在根据外部负载的情况进行大体经验的范围内将增益参数从小往大调,积分时间常数从大往小调,以不出现震动**调的稳态值为较佳值进行设定。。。
当进行位置模式需要调节位置环时,较好先调节速度环(此时位置环的比例增益设定在经验值的较小值),调节速度环稳定后,在调节位置环增益,适量逐步增加,位置环的响应较好比速度环慢一点,不然也容易出现速度震荡。
一般伺服都有三种控制方式:速度控制方式,转矩控制方式,位置控制方式 .
1、转矩控制:转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,具体表现为例如10v对应5nm的话,当外部模拟量设定为5v时电机轴输出为2.5nm:如果电机轴负载低于2.5nm时电机正转,外部负载等于2.5nm时电机不转,大于2.5nm时电机反转(通常在有重力负载情况下产生)。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小,也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中,例如饶线装置或拉光纤设备,转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。
2、位置控制:位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个数来确定转动的角度,也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制,所以一般应用于定位装置。
3、速度模式:通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制,在有上位控制装置的外环pid控制时速度模式也可以进行定位,但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环位置信号,此时的电机轴端的编码器只电机转速,位置信号就由直接的较终负载端的装置来提供了,这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差,增加整个系统的定位精度。
4、谈谈3环,伺服电机一般为三个环控制,所谓三环就是3个闭环负反馈pid调节系统。较内的pid环就是电流环,此环完全在伺服驱动器内部进行,通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流,负反馈给电流的设定进行pid调节,从而达到输出电流尽量接近等于设定电流,电流环就是控制电机转矩的,所以在转矩模式下驱动器的运算较小,动态响应较快。
*2环是速度环,通过的电机编码器的信号来进行负反馈pid调节,它的环内pid输出直接就是电流环的设定,所以速度环控制时就包含了速度环和电流环,换句话说任何模式都必须使用电流环,电流环是控制的根本,在速度和位置控制的同时系统实际也在进行电流(转矩)的控制以达到对速度和位置的相应控制。
*3环是位置环,它是较外环,可以在驱动器和电机编码器间构建也可以在外部控制器和电机编码器或较终负载间构建,要根据实际情况来定。由于位置控制环内部输出就是速度环的设定,位置控制模式下系统进行了所有3个环的运算,此时的系统运算量较大,动态响应速度也较慢。
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