6ES7321-1CH20-0AA0供应

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1、 雕刻机的功能需求
  控制方式选择用VF控制，多段VF曲线。
  需要端子控制作为命令源，二线式端子控制：只需一个正转命令FWD（DI1输入）。
  频率源为模拟量设定（电脑控制板输出0～10VDC），只需要从AI1口输入频率指令即可。
  运行转速一般在24000r/min，换算变频器的运行频率为400Hz（2级的高速电机），的切削转速为2000r/min，我们用650Hz的非标可以很好的满足其要求。
  加速和减速时间根据客户自身需求，一般在20～30s，因运行的转速比较高，所以需要带制动单元的变频器。
  需要故障信号输出信号和故障复位信号（DI3输入）。
2、 2、   雕刻机的性能需求
 全速度范围内速度波动小。
 低速力矩大，可以保低转速切削。
 加减速的时间尽量短。
    我们的切削转速可以在500r/min以下。我司的MD320变频器可以做多段VF曲线，可以很好的控制高低速的不同转矩提升，因此能很好的满足高速雕刻机上的要求。单从功能上讲，我司的MD300也可以满足其要求，跟MD320相比低转速的切削效果要差一点

一、引言
自从通用变频器问世以来，变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。变频调速恒压供水设备以其节能、、的供水质量等优点，在实际应用中得到了很大的发展。随着电力电子技术的飞速发展，变频器的功能也越来越强。充分利用变频器内置的各种功能，对合理设计变频调速恒压供水设备，降，保证产品质量等方面有着非常重要的意义。
二、传统的变频调速恒压供水设备设计方案
传统的变频调速恒压供水设备往往采用图1所示的设计方案。

图1中变频器的作用是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，从而使管网水压连续变化。传感器的任务是检测管网水压，压力设定单元为系统提供满足用户需要的水压期望值。压力设定信号和压力反馈信号在输入可编程控制器后，经可编程控制器内部PID控制程序的计算，输出给变频器一个转速控制信号。还有一种办法是将压力设定信号和压力反馈信号送入PID回路调节器，由PID回路调节器在调节器内部进行运算后，输出给变频器一个转速调节信号，如图1中虚线所示。一般的供水设备控制1~3台水泵，1~2台工作，1台备用。在这些水泵中，一般只有一台变频泵。当供水设备供电开始工作时，先起动变频泵，管网水压达到设定值时，变频器的输出频率则稳定在一定的数值上。而当用水量增加，水压降低时，传感器将这一信号送入可编程控制器或PID回路调节器，可编程控制器或PID回路调节器则送出一个较用水量增加前大的信号，使变频器的输出频率上升，水泵的转速提高，水压上升。如果用水量增加很多，使变频器的输出频率达到大值，仍不能使管网水压达到设定值时，可编程控制器或PID回路调节器就发出控制信号，起动一台工频泵，其他泵依次类推。反之，当用水量减少，变频器的输出频率达到小值时，则发出减少一台工频电机的命令。图1中M1~M3为电机，P1~P3为水泵，JC1~JC6为电机起、停、互相切换的交流接触器。
由于变频器的转速控制信号是由可编程控制器或PID回路调节器给出的，所以对可编程控制器来讲，既要有模拟量输入接口，又要有模拟量输出接口。由于带模拟量输入/输出接口的可编程控制器价格很高，这无形中就增加了供水设备的成本。若采用带有模拟量输入/数字量输出的可编程控制器，则要在可编程控制器的数字量输出口另接一块PWM调制板，将可编程控制器输出的数字量信号转变为控制变频器转速的模拟信号，造成可编程控制器的成本没有降低，还增加了连线和附加设备，降低了整套设备的性。如果采用一个开关量输入/输出的可编程控制器和一个PID回路调节器，其成本也和带模拟量输入/输出的可编程控制器差不多。所以，在变频调速恒压给水控制设备中，PID控制信号的产生和输出就成为降低给水设备成本的一个关键环节。
三、新型变频调速供水设备的解决方案
针对传统的变频调速供水设备的不足之处，国外不少生产厂家近年来纷纷推出了一系列新型产品，如ABB公司的ACS600、ACS400系列产品，富士公司的G11S/P11S系列产品。这些产品将PID调节器以及简易可编程控制器的功能都综合进变频器内，形成了带有各种应用宏的新型变频器。这类变频器的价格仅比通用变频器略微高一点，但功能却强很多，所以我们在山东文登曲轴厂新建的生活小区中就采用了这种新型的设计方案。在这套给水设备中，我们采用了ABB公司的ACS601-0011-3带内置PID功能的变频器，可编程控制器选用西门子S7-214-1BC10-0XB0型，具体原理框图如图2所以示。图2中M1~M2为电机，P1~P2为水泵，JC1~JC4为电机起、停、互相切换的交流接触器。

该给水设备采用2台水泵，一用一备，由可编程控制器定时切换。若用水量大，变频器也可以通过可编程接口向可编程控制器发出信号，由可编程控制器控制两台泵同时工作，一台变频运行，一台工频运行。图2中传感器反馈的水压信号直接送入变频器自带的PID调节器输入口AI2+、AI2-，而压力设定既可以使用变频器的键盘以数字量的形式设定，也可以采用一只电位器以模拟量的形式送入AI1+、AI1-。这样通过变频器的控制面板，在变频器的PID选项中选择合适的PID参数，并经过现场调试校正，设备就可以正常运行了。
由于PID运算在变频器内部，这就省去了对可编程控制器存贮容量的要求和对PID算法的编程，而且PID参数的在线调试非常，这不仅降低了生产成本，而且大大提高了生产效率。由于变频器内部自带的PID调节器采用了优化算法，所以使水压的调节十分平滑，稳定。同时，为了保证水压反馈信号值的准确、不失值，可对该信号设置滤波时间常数，同时还可对反馈信号进行换算，使系统的调试非常简单、方便。该设备自1997年10月在该生活小区运行以来，一直保持良好的运行状态，管网水压非常稳定，受到了小区用户的

1 引言
随着社会的进步，工业自动化产品的性能日益加强，而价格也因电子技术的高速发展而不断下降。对原有设备的电气控制可以以高性价比进行改进，通过采用的控制技术和驱动技术，使设备的运行加节能，，，。
作者在为广茂D2230型，D4070型两台浮坞门座式起重机电控部分运用当前的控制技术进行设计，产品投入运行两年来实现运行，在节能方面为客户创造了利润。

2 系统控制方案
2．1控制系统功能要求
本文仅以D2230型浮坞门座式起重机为例介绍，应用于上海船厂码头货物搬运。
额定载重量22吨;变频提升电机额定功率75KW；额定提升速度30米/分，10吨以下为轻载，轻载时运行速度≤30米/分；非轻载时运行速度≤15米/分，要求满足连续重载工作的需要；必要的硬件保护；对系统运行相关参数进行监视记录
2．2 硬件设计
针对系统控制要求，主要控制器件配置如下：
1 电机驱动选用日本安川VS616G5-4110矢量型变频器，配以PG-B2速度控制卡；
2 可编程控制器选用日本三菱FX2N-48MR型；
3 变频电机应控制要求预装1024P/R增量型光电旋转编码器；
4 运行监视记录设备选用日本三菱FX-50DU-TK-C型触摸屏；
5 五档速度给定的主令头；
6 制动电阻按额定功率的三倍选配。
2．3工作原理
系统上电后，在无故障反馈情况下，司机室驾驶员给出操作指令，PLC程序根据指令发定向指令给变频器，并监视变频器输出力矩达到启动开刹车力矩值时打开刹车，然后按操作指令以各档速度运行，轻载速度≤30米/分，重载速度≤15米/分；运行全程故障监视，轻故障声光提示，重故障紧急停机。
电机运行速度由PG光电编码器反馈给变频器，构成速度反馈闭环电流矢量控制，从而达到速度控制和力矩控制；通过PG-B2卡监视输出分频到PLC高频脉冲输入端子，用于程序中的速度控制与监视。运行数据及历史记录通过RS422串行通讯接口传送到触摸屏用于监视。
2．4软件设计
1． PLC程序分两部分：其一为主起升吊钩搬运货物的主流程运行控制，其中的关键是把主令头的运行及速度指令逻辑转换为三位二进制输出给变频器多段速输入端；以及对PG-B2卡分频输入的脉冲用SPD脉冲速度计算指令配合变频器分频参数F1-06及电机转速换算为以米/分为单位的数据；其二为PLC与触摸屏的接口程序，在PLC中为触摸屏设立数据读取区及相关状态标志，用于触摸屏的监视.
触摸屏监视画面组态：为便于驾驶员对运行状况能详细准确的把握，以及便于工作人员对系统的维护，触摸屏监视画面组态具备运行画面自动切换及历史故障记录。

结 论
该系统从设备选型，设计，安装调试到投入运营，在短时间内顺利完成，运行效果良好，达到了用户的预期目标，运行两年来无故障，受到了用户的。为企业创造了大的经济效益，推广。

1 概述 

在工业企业中，电机是应用面广和数量多的电气设备之一。目前，大量交流电机均工作在固定的转速运行，这已愈来愈不能适应生产工艺对于自动化的要求。同时，其运行在低功率因数和低效率的工况下，对电能是大浪费。 

由于石化行业的日益激烈的市场竞争,对我厂石油化工产品的型号、质量、数量等提出了新的要求。为了满足这些工艺上要求, 在原驱动电机上，增加变频器系统。这样既可平滑改变物料的输送量,满足了生产工艺的要求，又达到了节能的效果。 

在我厂常、常二中采用的变频器系统，既是动力源又是改变工艺参数的执行机构，它取代了原有的执行机构--调节阀，使得介质传输工艺过程控制发生了变革。 

2 变频器调速运行时的节能原理 

在实际的生产过程中，各类泵的负荷选择都大于生产实际需要的流量，而在实际运行中，所需的流量往往比设计的流量小很多，如果所用的电机不能调速，通常只能通过调节阀门来控制流量，其结果在阀门上会造成很大的能量损耗。如果不用阀门调节，而是让电机调速运行，那么，当需要的流量减小时，电机的转速降低，消耗的能量会明显减小。图1为典型的泵类负载在不同转速时的特性曲线。 

图中H(n1),H(n2)表示调速时的Q=f(H)曲线，R1、 R2表示阀门调节时的管路阻力曲线。阀门控制时，由于要减少流量，关小阀门，使阀门的摩擦阻力变大，Q2 →Q1， A→B，HA→HB阀门控制时功率消耗P1由0HBBQ1表示。当调速控制时，Q2→Q1，A→C，HA→HC调速控制时功率消耗P2由0HCCQ1表示，若P1>P2则表示调速时功率消耗小于阀门节流时的功率消耗。 

P=rQH 泵的轴功率  
Q 流量 H 扬程 r 液体重度  
在B点和C点运行时 PB-PC=Q1(HB-HC)r 这部分就是所节约的电能。  
对于泵负载，有如下表达式:  
Q1/Q2 = n1/n2  
H1/H2 = (n1/n2)2  
P1/p2 = (n1/n2)3  

由上式可知，当转速下降1/2时，流量下降1/2，压力下降1/4，功率下降1/8， 即功率与转速成3 次方的关系下降。如果不用关小阀门的方法，而是把电机的转速降下来，那么随着泵的输出压力的降低，在输送同样流量的情况下，原来消耗在阀门上的功率就可避免。在不装变频器时，泵的出口流量靠出口阀控制调节。流量小时，靠关小阀门调节，增加了泵管压差，使部分能量白白消耗在出口阀门上。使用变频器后，可以降低泵的转速，泵扬程也相应降低，电动机输出功率也降低了，从而了原来消耗在泵出口阀上的管压差。 

3 变频器系统的控制方案  
我厂的常泵B109和常二中泵B114的电动机功率分别为75kW和55kW，转速2982转/分，额定电压380V，额定电流分别为132A和103A，额定出口流量分别为28.520M3/h和20M3/h。如图2所示。  
由图可以看出，在正常工作负荷情况下，电机工作在额定转速2982rpm，转速不可调。为保持流量稳定，采用控制出口阀门的方法进行控制，即差压变送器检测流量信号送至PID调节器, 再由PID调节器输出4-20mA控制信号，控制出口调节阀的开度，从而控制出口流量，保持流量稳定。原系统实际运行中，存在以下问题: 

(1) 节流量较大，泵出口阀的节流量已接近泵额定流量的一半，浪费大量的电能。  
(2) 控制精度低，出口流量波动较大(约3％)。  
(3) 电机工作在额定转速，出力不变消耗电能。  
(4) 电机噪音较大，泵和管线阀门压力较大，易造成泄漏。 

根据系统的上述工艺要求，我们对变频器系统进行设计时，遵循了以下原则:  
a、 保持出口流量稳定;b、 出口流量的控制精度0.5% ;c、电动机的转速范围应在 0～2982转/分;d、根据泵的工作特性，系统设计应按恒转距原则进行;e、节能降耗;f、系统设计采用工频和变频双切换，保证的生产的连续性和性，可以互为备用; g、采用两路DCS输出接点，一路控制原调节阀，一路控制变频器，在变频器故障状态时，DCS能自动识别变频故障信号，然后切换到调节阀调节流量。而当变频器处于正常运行状态时，调节阀处于全开位置;  

遵照上述原则，经过调研、比较，我们选择了日本A5P变频器。该变频器具有技术、功能齐全、结构紧凑、性高等特点，专为泵和风机类负载设计。其结构图如图3所示。 

FRH:频率设定;ACC/DEC:加/减速控制电路;A/D:模数变换;V/F:压频变换;BD:基驱动电路;CPU:微处理器;LED:显示电路 。  

变频器的主电路为典型的“交—直—交”SPWM电压型主电路。 

变频器的控制电路:频率给定FRH(即速度给定)经过ACC和DED加减速控制电路，变成频率和电压基准信号，分别经过A/D转换电路和V/F函数发生器电路，再进入CPU内，形成SPWM脉冲，成为IGBT的控制信号，驱动IGBT，从而使电压恒定、频率恒定的交流电，经过变频器后，变成了电压和频率可调的交流电。A5P变频器结构图如图3所示。整个控制系统采用微机进行采样、计算、实时控制、事故报警和显示。  
4 变频器系统的运行情况  

1997年7月，我厂在常泵和常二中泵电机上安装A5P变频器后，运行情况与工频比较，如下所示:  

(1) 电机运行参数和节能情况的比较 

节电功率=((39.16×0.82×380)-(16.3×0.9×168))×1.73=16846(W)  
节电率=((39.16×0.82×380)-(16.3×0.9×158))/(39.16×0.82×380)=79%  
节电功率=((44.6×0.8×380)-(20×0.9×121))×1.73=19688 (W)  
节电率=((44.6×0.8×380)-(20×0.9×121))/(44.6×0.8×380)=83%  
从比较表可以看出,使用变频器后既可满足生产需要,又可大量节能。  

(2) 控制精度的比较 

在相同的工艺条件下，采用工频和变频运行时，泵的出口流量波动曲线分别如上图4所示。所以泵采用变频调速后，流量控制精度非常高，记录仪记录的曲线为一条非常平稳的记录线。 

5 应用效果及经济效益分析  

变频器投入运行以来，运行，自动化程度高，节能效果显著，了良好的经济效益。 

(1) 工艺控制平稳:由于变频器的调节，调节信号有高速传递性，减少了以前仪表控制带来的滞后现象，从而使系统控制精度提高，压力稳定，产品质量得到了提高。  
(2) 节能效果显著:按年8000小时计算，泵114/1年节约电量:节电率×电动机工频功率×工作时间＝79%×21.11千瓦×8000小时 ＝133415千瓦时 泵109/2年节约电量:节电率×电动机工频功率×工作时间＝83%×23.45千瓦×8000小时 ＝155708千瓦时 泵114/1和泵109/2共节约电费:节电量×电价=289123×0.50＝14456 变频器改造费用为15万元，所以只需1年左右，就可收回投资。 

(3) 维护量减少:由于出口阀全开，电动机降速运行，使得管网压力下降，减少了工艺设备的泄漏，降低了机泵磨损，降低了电机的温升，设备维护周期延长。由于变频器代替了调节阀，解决了由于调节阀故障高给生产带来的影响，使仪表的维护量减少。 

(4) 系统实现了软起动:由于变频器具有软起动功能，减小了对电网的冲击。  

6 变频器应用时应注意的问题  

(1) 用变频器时一定要满足工艺的要求，在某种特定环境下，老装置的机泵因扬程、流量所限制，变频器不一定适用，且非变工况运行的机泵也不宜采用。不能千篇一律照搬，而应从工艺条件、机泵本身的参数出发而定。 

(2) 变频器调速时，需要电气、仪表、工艺、设备各人员密切配合，以保证变频器运行。工程技术人员在安装投用前要对有关人员进行培训。 

(3) 大多数生产装置的仪表控制阀大多采用风关阀。采用变频器后，风关改为风开调节，需要注意，以免造成事故。