汕头西门子中国授权代理商CPU供应商

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随着变频技术的提高，交流电动机的应用越来越广泛，采用变频调速可以提高生产机械的控制精度、生产效率和产品质量，有利于实现生产过程的自动化，是交流拖动系统具有优良的控制性能，而且在许多生产场合具有显著的节能效果。
变频器的应用
我国的电动机用电量占全国发电量的60%~70%，风机、水泵设备年耗电量占全国电力消耗的1/3。造成这种状况的主要原因是：风机、水泵等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，大量的能源消耗在挡板、阀门地截流过程中。由于风机、水泵类大多为平房转矩负载，轴功率与转速成立方关系，所以当风机、水泵转速下降时，消耗的功率也大大下降，因此节能潜力非常大，有效的节能措施就是采用变频调速器来调节流量，应用变频器节电率为20%~50%，效益显著。
许多机械由于工艺需要，要求电动机能够调速。过去由于交流电动机调速困难，调速性能要求高的场合都采用直流调速，而直流电冬季结构复杂，体积大，维修困难，因此随着变频调速技术的成熟，交流调速正逐步取代直流调速，往往需要进行是量和直接转矩控制，来满足各种工艺要求。
利用变频器拖动电动机，起动电流小，可以实现软起动和无级调速，方便的进行加减速控制，是电动机获得，大幅度地节约电能，因而变频器在工业生产和生活中得到了越来越广泛的应用。
存在的问题及对策
随着变频器应用范围的扩大，运行中出现的问题也越来越多，主要表现为：高次谐波、噪声与振动、负载匹配、发热等问题。本文针对以上问题进行分析并提出相应措施。
谐波问题及对策
通用变频器的主电路形式一般由整流、逆变和滤波三部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，中间滤波部分采用大电容作为滤波器，逆变部分为IGBT三项桥式逆变器，且输入为PWM波形。输出电压中含有除基波以外的其它谐波，较低次谐波通常对电动机负载影响较大，引起转矩脉动；而较高的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加，使电动机出力不足，因此变频器输出的高低次谐波都抑制，可以采用以下方法抑制谐波。
（1） 增加变频器供电电源内阻抗
通常电源设备的内阻抗可以器到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用，内阻抗越大，谐波含量越小，这种内阻抗就是变压器的短路阻抗。因此选择变频器供电电源时，选择短路阻抗大的变压器。
（2） 安装电抗器
在变频器的输入端与输出端串接合适的电抗器，或安装谐波滤波器，滤波器的组成为LC型，吸收谐波和增大电源或负载阻抗，达到抑制目的。
（3） 采用变压器多项运行
通用变频器为六脉波整流器，因此产生的谐波较大。如果采用变压器多相运行，使相位角互差30°，如Y－△、△－△组合的变压器构成12脉波的效果，可减小低次谐波电流，很好的抑制了谐波。
（4） 设置谐波
设置滤波器用来检测变频器和相位，并产生一个与谐波电流的幅值相同且相位正好相反的电流，通到变频器中，从而可以有效的吸收谐波电流。
噪声与振动及其对策
采用变频器调速，将产生噪声和振动，这是变频器输出波形中含有高次谐波分量所产生的影响。随着运转频率的变化，基波分量、高次谐波分量都在大范围内变化，很可能引起与电动机的各个部分产生谐振等。
（1） 噪声问题及对策
用变频器传动电动机时，由于输出电压电流中含有高次谐波分量，气隙的高次谐波磁通增加，故噪声增大。电磁噪声由以下特征：由于变频器输出中的低次谐波分量与转子固械频率谐振，则转子固有频率附近的噪声增大。变频器输出中的高次谐波分量与铁心机壳轴承架等谐振，在这些部件的各自固有频率附近处的噪声增大。
变频器传动电动机产生的噪声特别是刺耳的噪声与PWM控制的开关频率有关，尤其在低频区为显著。一般采用以下措施平抑和减小噪声：在变频器输出侧连接交流电抗器。如果电磁转矩有余量，可将U / f定小些。采用特殊电动机在较低频的噪声音量较严重时，要检查与轴系统（含负载）固有频率的谐振。
（2） 振动问题及对策
变频器工作时，输出波形中的高次谐波引起的磁场对许多机械部件产生电磁策动力，策动力的频率总能与这些机械部件的固有频率相近或重合，造成电磁原因导致的振动。对振动影响大的高次谐波主要是较低次的谐波分量，在PAM方式和方波PWM方式时有较大的影响。但采用正弦波PWM方式时，低次的谐波分量小，影响变小。
减弱或振动的方法，可以在变频器输出侧接入交流电抗器以吸收变频器输出电流中的高次谐波电流成分。使用PAM方式或方波PWM方式变频器时，可改用正弦波PWM方式变频器，以减小脉动转矩。从电动机与负载相连而成的机械系统，为防止振动，使整个系统不与电动机产生的电磁力谐波。
负载匹配及对策
生产机械的种类繁多，性能和工艺要求各异，其转矩特性不同，因此应用变频器前要搞清电动机所带负载的性质，即负载特性，然后再选择变频器和电动机。负载有三种类型：恒转矩负载、风机泵类负载和恒功率负载。不同的负载类型，应选不同类型的变频器。
（1） 恒转矩负载
恒转矩负载又分为摩擦类负载和位能式负载。
摩擦类负载的起动转矩一般要求额定转矩的150%左右，制动转矩一般要求额定转矩的**左右，所以变频器应选择具有恒定转矩特性，而且起动和制动转矩都比较大，过载时间和过载能力大的变频器，如FR-A540系列。
位能负载一般要求大的起动转矩和能量回馈功能，能够快速实现正反转，变频器应选择具有四象限运行能力的变频器，如FR-A241系列。
（2） 风机泵类负载
风机泵类负载是典型的平方转矩负载，低速下负载非常小，并与转速平方成正比，通用变频器与标准电动机的组合合适。这类负载对变频器的性能要求不高，只要求经济性和性，所以选择具有U/f=const控制模式的变频器即可，如FR-A540(L)。如果将变频器输出频率提高到工频以上时，功率急剧增加，有时过电动机变频器的容量，导致电动机过热或不能运转，故对这类负载转矩，不要轻易将频率提高到工频以上。
（3） 恒功率负载
恒功率负载指转矩与转速成反比，但功率保持恒定的负载，如卷取机、机床等。对恒功率特性的负载配用变频器时，应注意的问题：在工频以上频率范围内变频器输出电压为定值控制，，所以电动机产生的转矩为恒功率特性，使用标准电动机与通用变频器的组合没有问题。而在工频以下频率范围内为U/f定值控制，电动机产生的转矩与负载转矩又相反倾向，标准电动机与通用变频器的组合难以适应，因此要专门设计。
发热问题及对策
变频器发热是由于内部的损耗而产生的，以主电路为主，约占98%，控制电路占2%。为保证变频器正常运行，对变频器进行散热。主要方法有：
（1） 采用风扇散热：变频器的内装风扇可将变频器箱体内部散热带走。
（2） 环境温度：变频器是电子装置，内含电子元件机电解电容等，所以温度对其寿命影响较大。通用变频器的环境运行温度一般要求－10℃~+50℃，如果能降低变频器运行温度，就延长了变频器的使用寿命，性能也稳定

一、引言 
    以来，我国的纺织机械行业的自动化技术有较明显的提高，纺织设备的大部分机器采用了变频调速技术、可编程控器（PLC）技术，也已有相当一部分的产品采用了工控机、单片机、交流伺服系统、触摸屏人机界面以及现场总线技术，实现了机械产品的机电一体化，为纺织机械的自动化、高速化、连续化铺平了道路。 
二、电脑绣花机的原理 
    ，用刺绣软 先件制版，生成样版后，将载有刺绣程序及花样的盘片先后分别放入电脑磁盘驱动器中，在程序控制下，电脑将花样坐标值换成与绸框X、Y方向位移量量相当之电信号，送到X、Y单片机系统进行电机升降速处理后，输出三相六拍信号，线电机的功放箱进行功率放大，两个X、Y步进电机，带动绸框完成X、Y间的进给运动；同时变频器驱动变频电机，带动机针作上下运动，从而使刺绣连续地进行下去。 
变频电机通过皮带等驱动机头传动机构旋转，机头的特定机构使引线机构和机针着面线作出上、下运动，穿刺面料；钩线机构中的旋梭旋转，使面线绕过藏有底线梭壳；挑线机构运动，输送面线，收紧线迹，准备下一个线迹的面线线段。X、Y步进电机通过同步齿形带等机构带动绸框和面料作平面运动。将面料上每个待绣线迹点送往机针刺绣，机针上下运动的速度与绸框移动的方向、移动量以及移动速度的协调配合运动，使面线和底线绞合，在面料上作出双线锁式线迹。当刺绣连续地进行下去，完成花样的电脑刺绣。 
三、F1000在电脑绣花机上的应用 
    F1000变频器应用于电脑绣花机，有良好的运行特性，这是因为矢量控制型变频器本身具有良好的产品性能。 
    1）高速处理器提供快的频率响应 
F1000变频器采用16位的CPU，提供高控制精度、快速频率响应及良好的动态特性。电脑绣花机要求通过LCD设定主轴的转速，经过单片机处理后，由D/A转换模块输出0-10V的模拟量信号到变频器，变频器根据模拟量信号的大小，快速响应到达所设转速，满足刺绣时多变的要求。 
    2）空间电压矢量控制提供低频时高转矩输出 
电机与主轴之间采用1：3的带传动，在基频以下改变频率为恒转矩输出。以往使用V/F控制的变频器，由于考虑到负载的启动转矩大，要设定相应的转矩提升准位，如果转矩提升设置过高，在低频时轻载时会过激磁，引起电流过大，电机发热，严重影响到设备的正常运行。 
采用F1000变频器，可以通过参数设置，保证电机在低频时具有良好的转矩输出，满足绣花机在低速时连续走线。 
    3）良好的刹车能力实现的准停 
由于在刺绣过程中，需要移动绸框和面料来完成整幅画面。移动过程中，要求停留在位。这一要求就需要用变频器的直流刹车能力来实现。F1000变频器的直流刹车准位从0—300%，给使用者提供了一个很宽的调节范围，使用者可以根据负载惯性的大小调整参数设置，实现动作要求。 
F1000变频器参数设定如下： 
调速方式F204=3，模拟量调速参数设置F111=75.00Hz、F114=0.3S、F115=0.3S  F502=8、F800=8 
四、结束语 
    F1000变频器与其他电器设备相配合的绣花机控制系统，能够满足刺绣的工艺要求，达到刺绣画面的整洁、美观。同时变频器运行稳定，给广大客户和使用者明显的经济效益。

1、 空调概况：
空调系统在现代工矿企业及生活环境改善方面为普遍，而且某此生活环境或生产工序中是属的，即所谓人造环境，不仅是温度的要求，还有湿度、洁净度等。至所以要空调系统，目的是提高产品质量，提高人的舒适度，集中供冷供热，便管理，节省投资等原因，为此几乎工矿企业、高层商厦、商务大楼、会场、剧场、办公室、图书馆、宾馆、商场、市、酒店、场、体育馆等中大型建筑上都采用空调的，是用户，几乎占了用电量60～70％，日常开支费用很大，因此空调是用户，亦是节户，是节能降耗、降的关键，决不可等闲视之。因此不少单位使用变频器后都获得大于30％以上的节电效果，经济效益十分显著的，纷纷迫切地要求进行节能技术改造。

2、 空调系统的组成见图：

空调是按照大需要冷（热）量再加10～20％来设计的一般富余度较大，负荷率β正常大可能亦是有70～80％许，因此节电潜力较大而运行时冷冻水、冷却水的回收温度大都亦过低运行，这就造成能量的浪费。目前不少单位都已采用变频调速，但仍有不少单位未做到经济运行，我们建议应及早采用这一新技术的应用，肯定对用户有较大的收益。

3、 空调系统使用变频器对象：
A、 制冷压缩机
B、 而冷冻泵、冷却泵、冷却塔风扇、回风装置多数都尚未采用变频调速节能控制，调节压力、都是采用阀门、挡风板的方法因此是不经济的，浪费了不少电能，属节电的主要对象。

4、 空调系统使用变频器目的及功效：
从以上可知空调系统大量使用水泵及风机，它们都是平方减转矩负载，因此流量Q∝n（转速），压力H∝n2,功率P∝n3,故系统运行时要在工艺允许条件下，既不要过大流量，压力，又能保证系统正常，选取合理，经济的运行参数就可较大幅度节电，按不少单位实践结果，大部分都可能有30～50％的节电功效（与工况条件有关，要现场调查后而定），经济效益十分明显的，应大力推广的。

5、 实施方法：
A、 按24小时，春、夏、秋、冬运行图，进行不同频率值控制方法。
B、 按回水的温度，自动调节频率的控制方法。
C、 按进水与出水温差自动调节频率的控制方法。
D、 按出水压力控制，回水温度控制自动调节频率的双闭环方法。

6、 结论：
神源变频器SY4200系列不管采用那种方法，对水泵、风机都有较大的节电功效，一般有30～50％节电率，因此选用变频器实现节能技术改造是行之有效、经济效益十分可观和显著的，值得推广应用的。

为了提高艾默生变频器在市场的占有率，我们针对云南市场上有3000多套工业洗衣机的实际情况，对上海申菱洗涤公司的二套洗衣机进行替代改造。

一、 原设备基本情况

生产厂家：上海申菱洗涤设备公司
应用地点：昆明市宜良县双禄大酒店
电机：7.5KW1500转
洗涤能力：60kg
安装电话间：1998年7月
变频器：松下DF707

基本结构图：

如图所示，洗衣机控制器，是一台单片机为的电脑控制器，可以设置各运行段的时间及洗涤、排水、脱水、均布过程，通过原松下的6个端子Ⅰ1~Ⅰ6给出顺序控制过程，其对应关系如下：

分析原松下的工作过程，可以将端子图做如下化简：

也就是说在正转时，要与均布、中脱、高脱同时进行。洗涤时才有正转、反转动作。工作于14HZ数字给定（F0.02）。

二、 基本参数设置

洗涤频率：14HZ
均布频率：25HZ
中脱频率：100HZ
高脱频率：200HZ

洗涤频率设置为F0.02的数字设定，均布、中脱、高脱由Xi端子设定。由电脑控制各段速的工作时间，X端子的命令由洗衣机控制器发出。

基本参数设置如下：

三、提高力矩的方法

如上参数设置保证了原机器的所有功能，并在力矩特性上有所提高，主要表现在V/F曲线的设置上。

如图所示：

可见在低频上要保证足够的力矩，才能保证正常的洗涤与均布，但此时电流达到26A，但使用三年来变频器并没有出现任何故障，只是在调试阶段，中脱或高脱曾出现E002，是由于负载惯性较大所致，将减速时间设为210s（并不影响正常使用）问题就解决了。而且洗涤效果大为提高。

四、对提高力矩几个参数的研究与探讨

1．对F0.08设为1，即工作于P型，这是与原机不同的点。只有工作于P型，才能兼顾洗涤与高脱均工作于平稳状态。

2．F2.05也曾用自动加减速状态工作，但效果不好，运行若干次后会出现一次报E001或E002，后确定设为0，即直线加减速方式才是选择。

3．关于停机方式，由于机器惯性大，有时表现为势能负载，而且本机未装制动单元与制动电阻，因此，设为自由停车方式理想。

4．AVR功能，由于洗衣机长时工作于大电流，低电压、低频状态，所以选择AVR功能一直动作（设为1）较为合适，充分运用EV2000的自适应控制的优势性，使直流母线电压的动态调整与这种动态负载（功能与势能的结合，质量变化较大），的配合关系达到的程度。即不需选大容量的变频器，又不至于产生故障报警，又使洗涤效率大大提高。

5．关于电机参数

此电机调谐后的参数如上已叙述。着重指出的是FH.04定子电阻，调谐的结果为2。19欧，但使用起来电机发热较快，而且有振动现象，后来采用用万用表实测电阻0.93Ω置入FH.04即了振动与发热，又使得力矩特性大为改善。

五、结语

这次替代改造的成功，是对艾默生变频器应用的经验结果，对电机发热问题的解决方法，是其它几种变频器无可比拟的。（用户认可）对此类负载特性的试验，达到比较成熟的地步。

1 引言

某装置有4台光导液位二次表，根据工艺要求,需要把二次表显示改造为DCS监视。光导液位二次表只能输出RS-485的串行信号，监视操作站要求能同时进行监视。因此本系统的技术实质是实现多路串行通讯到多路以太网通讯的转换。

2  设计方案

2.1  简单方案

串行通讯（无论是RS-232还是RS-485）只是点对点的通讯，因此可以将4台光导液位二次表接入一台操作服务器上，另三台操作客户机从操作服务器取数据。这样就能满足上述要求，如图1所示。

图1 服务器-客户机模式方案结构示意

但是，出于性考虑，操作服务器明显成为系统的瓶颈，一旦出现服务器故障将造成系统瘫痪，这是工艺不能允许的。因此，进行"多对多"的通讯转换。

2.2  多路通讯转换方案

多路协议转换通讯控制器选用了泓格的因特网通讯控制器I-7188E5D-485。它能通过编程实现4对4的串行到以太网通讯的转换。而另两台操作站，采用服务器/客户机的方式。这样达到了四重冗余，已经能保证系统的不间断运行。如图2所示。

图2 多路转换系统结构示意图

2.3  通讯控制器的特点

因特网通讯控制器I-7188E5D-485主要是面向通讯应用。按照不同的嵌入式配置和应用程序，因特网通讯控制器能够用作设备服务器，或是用作可设址的以太网到RS-232/485/422转换器，也可以用作嵌入式Internet/Ethernet控制器。

（1） 可设址的Ethernet到RS-232/485/422转换器

大多数RS-232/485/422设备不支持设备地址。而I-7188E5 D-485可以向安装在RS-485网络的任何一个RS-232设备，分配一个的地址。主机向RS-485网络发送带有这个设备地址的命令，作为目标单元的I-7188E5 D-485会去掉这个地址段，把命令的其余部分送到它的本地对应的RS-232设备。而这个本地对应的RS-232设备的响应也要通过作为目标单元的I-7188E5 D-485传向主机。 

（2） Ethernet到RS-232/485/422的设备服务器

设备服务器是一种以网络连接任何具有通讯串口设备的装置。由于I-7188EN有立的操作系统、立的协议、很小的体积加上它的灵活性，这样的设备服务器能满足实际网络使用的所有要求。多数设备没有网口，而我们的因特网通讯控制器使它们变得能接入网络。

（3） 因特网通讯控制器I-7188E5D-485还包括:CPU: 80188-40或兼容芯片;10BASE-T NE2000兼容Ethernet控制器;可重复下载;远程配置和诊断;内建有的64位硬件序列号;COM口驱动支持中断和1k顺序缓冲;内建 RTC, NVRAM, EEPROM;内建self-tuner ASIC芯片;1个RS-232通讯口和4个RS-485通讯口;7段LED显示;内建MiniOS7;程序下载:COM1和Ethernet。

3  软件

上位软件选用北京亚控的组态王V6.5。

组态王具有变量定义和管理、流程图显示、报警和事件管理、历史趋势、系统管理功能，报表系统等基本功能。

组态王还支持网络OPC功能，组态王与组态王之间可以通过网络以OPC方式进行通讯，同样其他OPCclient/OPCserver也可以通过网络与组态王之间以OPC方式进行通讯。因而能完整实现操作服务器和操作客户机的功能。

所以整个系统软件具体统一性:只需购买一个开发版就行;所有工程文件能进行充分的共享。六台操作站立运行，而在物理上是四重冗余。

4  结束语

本项目的技术难点在于:结构设计中贯彻""的原则;多路通讯器的编程是相对复杂的工作。通过现场实际应用，了预期的效果。是成功的案例。

VLT2800系列变频器实现多台电机联动
2008-3-12 9:28:00　缪哲峰　供稿  收藏
一、概述
    在工业输送设备中，需要按照一定的速比实现多台电机联动。以往要实现此功能大都是通过机械装置来完成，电气方面的解决方案往往依靠大量的PLC模拟量模块来实现，使得系统存在灵活性低、维护工作量大、工艺复杂、成本较高、安装困难等缺点。通过采用丹佛斯VLT2800系列变频器，我们有了新的解决方案。

二、系统组成及原理
    系统由5台VLT2800系列变频器及辅助的开关、指示灯、电位器及必要的空开等电气器件组成。图-1中A变频器的速度作为主速给定（它自身的速度由外部电位器给定）， A变频器的46号端子对应自身输出转速，自动的转化为脉冲信号（频率）输出给B变频器，作为B变频器的速度给定信号（通过B变频器的33号端子来接收脉冲信号），然后再由B变频器通过修改内部参数327号，经过计算后相应的输出一定的转速。同理B变频器对应自身输出转速自动的转化为脉冲信号（频率）通过46号端子输出脉冲信号（频率）作为C变频器的速度给定信号（通过C变频器的33号端子来接收脉冲信号），以此类推，一直到E变频器。在此过程中，所有速度给定信号都是数字式的（既速度信号通过给定的脉冲频率的变化，结合自身内部的计算实现不同的转速）。

图-1

    图-2中所示，系统兼容了速度给定、手自动切换、速度微调、故障报警等功能，具体的实现也是利用了DANFOSS变频器内部的参数菜单切换功能，图中VLT2800的27号端子具体执行了这个功能，实际应用中所有变频器的27号端子断开或闭合后，每台变频器的速度给定自动转化为单台电位器信号，而上面所述的脉冲联动信号自动解除；另外19号、29号端子可以在整个系统生产时起微调作用，例如造纸过程中当纸张某一段工位过松或过紧时，系统瞬间加速或减速，从而让系统跟上实际的变化，当误差以后，系统又恢复到主给定状态；所有故障灯通过变频器内部小型控制继电器控制，他们无论在手动状态或自动状态时都将自动实现。

 
图-2

三、实现的功能
1. 5台或多变频器速度按要求比例同步运行；
2. 由27号端子所连接转换开关控制单手动状态与同步联动状态相互切换：单手动时，转速由电位器给定；联动状态时，转速按比例与上一级变频器保持同步；
3. 由19号、29号端子所连接的按钮实现联动时的速度微调功能：按钮按下时变频器转速相应变化，速度链后级所有变频器转速同比例变化；按钮放开后变频器转速恢复原速，速度链后级所有变频器转速同比例恢复；
4. 单台变频器报警及时指示，维护直观方便；