四方E380系列变频器在双变频伸线机上的联动应用

出处：www.iianews.com 发布于：2007-10-09 11:55:30

E380是四方电气于2007年年初推出的集成型变频器，在E350系列的基础上，改进了硬件和软件设计，集成了多种专用功能，针对拉丝行业，E380改进了PID设计，通过主机的前馈PID设计，达到张力的平衡，为实现主机和卷绕的稳定同步，E380通过RS485通信功能联动，实现加工产品的高性能。

一、系统控制简图

二、外部元器件功能说明：

　　R1 主机频率设定电位计

　　R2 从机制动电阻

　　R3 张力杆高电位计

　　S1 主机点动脚踏开关

　　S2 主机启动自锁按钮

　　S3 主机，从机复位非自锁按钮

　　S4 外部急停机械自锁按钮

　　S5 摆杆位置检测接近开关

　　MC1 抱闸控制输出继电器

　　MC2 排线启动控制输出继电器

三、功能描述和实现方法：

　　1：主机点动独立控制。

　　主机在牵引线过程中，需要单独控制主机牵引拉伸穿线，此时不能启动卷绕机。

　　实现方法：通过多功能端子X1实现主机点动，点动频率不同步。

　　主机参数设置：F3.0=6，F9.3=x1x1。

　　参数说明：选择外部多功能端子为正转点动控制，主机点动不同步输出。

2：卷绕机的启动控制。

　　通过RS485通讯，使卷绕机在主机运行到一定频率后开始执行卷绕操作。与很多变频器不同的是，从机不需要给出单独的启动控制指令，而是由主机通过RS485通讯控制，只需要设定从机的起始频率即可。

　　卷绕机参数设置：F8.1=2

　　参数说明：主机设定频率高于2HZ时，从机开始启动运行。

3：主从频率联动。

　　主机与从机的频率存在一定的对应关系，四方变频器可以自适应地寻找主从频率对应比，但合理的设置主从联动比例和机械传动比，可以使拉丝机较快进入稳定状态。

　　主机参数设定：F9.0=0014，F9.3=1111，F9.5=1.0。

　　从机参数设定：F9.0=0014，F0.1=2。

　　参数说明：主机和卷绕的通讯功能配置均相同，主机设置点动频率不输出，则主机点动时不同时起动从机，输出频率为同步频率源。联动输出比例设置为0.7。

　　注意事项：主机必须以输出频率做为同步频率源，不能以设定频率作为频率源，否则容易出现不稳定现象。

4：主机速度频率给定。

　　主拉变频器的速度，决定了整个拉丝机系统的工作效率，为方便现场操作，主机变频器频率输出一般通过外接电位计来实现。

　　主机参数设定：F0.1=5，F0.8=80，F2.2=0，F2.3=10，F2.8=0，F2.9=80， F0.10=50，F0.11=50。

　　参数说明：主机通过外接电位计调节速度。主机加减速时间设定为50S。

注意事项：

　　本系统为保证效率，主机的上限频率一般设置到80Hz，主机的加减速时间不宜过短，一般设定在40S－100S。

5：排线机启动控制

　　卷绕机启动后，为使卷绕铜丝均匀，需启动排线机，排线机的启动使用卷绕变频器的集电极端子OC1输出。

　　卷绕机参数设定：F3.6=2，F3.10=2，F3.11=0.1。

　　参数说明：OC1输出选择FDT电平输出信号，FDT频率设定为2Hz。即当从机变频器输出频率大于2Hz时，启动排线机设备。

6：卷绕机的张力反馈。

　　张力杆的稳定度是衡量产品质量的标准，如果张力杆不稳定，产品的线径不够均匀。系统通过张力反馈信号来实现卷绕机频率的调节而实现张力恒定，伸线机的张力反馈器为高电位计，通过变频器的5V电平输出供应电源，反馈输入接入VC1。

　　从机参数设定：F0.0=0001，F2.0=0，F2.1=5，F7.0=0，F7.1=0021，F8.11=50。

　　参数说明：从机使用为拉丝模式，PID的反馈通道选择为VC1。选择PID功能有效。

注意事项：

　　为方便调试，卷绕机的张力反馈调节需要调节张力杆电位计的位置，通过监控D-9参数微调，使张力杆在平衡位置时达到中心点50。

7：线速度检测功能，计米功能实现。

　　卷绕机的线速度检测一般通过导轮的接近开关实现，通过检测接近开关的频率，可以实现卷绕机线速度的检测，从而实现计米功能和自动计长功能。

　　卷绕机参数设定：F8.8=4，F2.6=0，F2.7=0.2。

　　参数说明：线速度输入源使用PLS脉冲输入信号，考虑到线速度，设置脉冲输入频率为200Hz。

　　注意事项：

　　卷绕机的线速度是对应的线速度需要根据导轮的半径具体计算。当导轮转动一圈，接近开关输出一个脉冲时的计算方法如下：F8.9=2*（3.14）*R*（F2.7）*1000

其中R为导轮的半径，单位为m，F8.9的单位为m/S。

8：断线故障检测以及抱闸信号输出。

　　根据接近开关信号输入检测是否短线，为了防止误检测，从机需要正确设定下列参数。

　　参数设定：F8.12=1，F8.13=10,F8.14=20%,F8.15=2,F8.16=1,F8.18=7，F8.20=7S,F3.7=21。

　　参数说明：变频器断线检测功能在从机高于10Hz，延时2秒以后，且摆杆位置低于20％时间1秒以上有效。当卷绕机检测到断线故障时，需要及时输出抱闸信号到机械系统，实现紧急停车，此时变频器自由停车，使用OC2信号输出功能。

　9：卷绕机停机参数设定：

　　卷绕机在停机过程中，当频率较低时候，反馈系统容易不稳定，为了保证停机时避免较大的张力杆摆幅而造成断线，一般对卷绕部分直流制动停机。

　　参数设定：F8.19=1.5Hz，F8.20=7。

　　参数说明：停机方式选择减速停机，起始频率设置为1.5Hz刹车信号起始频率为1.5Hz，刹车时间为7S。

　10：平滑启动功能：

　　卷绕机在启动时，由于预先给定了前馈频率，从而容易造成启动冲击而使张力杆不稳定，四方E380拉丝专用变频器优化了启动过程的算法，通过参数F8.0合适的设置，可以达到平稳启动，起停基本不断线的功能。

　四、参考参数表：

四方变频器主机参考参数设置表：

功能代码	名称	出厂值	参考设定值	参数简述
F0.0	运行模式	0	0	使用通用模式
F0.1	频率通道	2	5	选择VC2作为频率设定
F0.4	运行命令方式	0002	0001	外部端子控制起停
F0.6	转向控制	0010	0010	反向防止有效
F0.7	下限频率	0	0	下限频率0
F0.8	上限频率	50	80	上限频率80
F0.10	加速时间1	1	50	加速时间50
F0.11	减速时间1	1	50	减速时间50
F2.1	模拟量值	0	0	模拟量输入0
F2.2	模拟量值	10	10	模拟量输入10
F2.8	对应频率	0	0	模拟量对应频率0
F2.9	对应频率	50	80	模拟量对应频率80
F3.0	X1功能	1	6	X1点动控制
F3.1	X2功能	16	17	X2外部故障输入
F3.2	X3功能	3	16	X3自由停机指令
F9.0	通讯设置	0014	0014	通讯基本设置
F9.3	通讯设置	0010	1111	主机通讯设置

四方变频器从机对应参数表：

从机参数参考表及简单说明：

功能代码	名称	出厂值	参考设定值	参数简述
F0.0	模式选择	0001	0001	拉丝模式
F0.1	频率输入通道	2	2	RS485频率输入选择
F0.4	运行命令通道	0002	0002	RS485起停控制选择
F0.6	转向控制	0010	0010	反向防止有效
F0.7	下限频率	0	0
F0.8	上限频率	50	80	上限频率设定为80Hz
F0.10	加速时间	×	1	加速时间1S
F0.11	减速时间	×	1	减速时间1S
F2.0	VC1输入下限	0	0	摆杆反馈电压0V
F2.1	VC1输入上限	5	4.5	摆杆反馈电压4.5V
F2.6	PLS输入下限	0	0	线速度脉冲0Hz
F2.7	PLS输入上限	10	0.2	线速度脉冲200Hz
F3.0	输入端子1选择	1	34	断线接近开关输入端子
F3.1	输入端子2选择	16	17	外部故障急停
F3.6	输出端口1选择	0	2	OC1选择排线机输出
F3.7	输出端口2选择	22	22	OC2抱闸输出
F3.8	继电器输出	16	16	变频器故障输出
F3.10	FDT水平设定	2	2	排线机2Hz启动
F3.11	FDT输出延迟	0.1	0.1	排线机延迟0.1S
F4.5	断线等待时间	0.1	0.1	断线后等待0.1秒输出抱闸
F4.17	第二加速时间	1	0.7	PID环加速时间
F4.18	第二减速时间	1	0.7	PID环减速时间
F7.0	PID反馈通道	1	0	反馈杆通道选择VC1
F7.1	PID功能设置	0021	0021	根据运行频率调整PID
F7.2	比例增益1	1	0.95	比例增益1为0.95
F7.3	积分时间1	10	10	积分时间常数1为10
F7.4	微分时间1	2	4	微分时间常数1为4
F7.5	比例增益2	1	0.5	比例增益2为0.6
F7.6	积分时间2	15	20	积分时间常数2为30
F7.7	微分时间2	5	4	微分时间常数2为4
F7.8	PID上限限幅	20	20	PID限幅20
F8.0	启动延时增益	10	8	启动延迟为8
F8.1	起始动作频率	6	1.5	等待主机频率1.5HZ后启动
F8.8	线速度输入源	0	4	脉冲输入
F8.9	线速度	2500	2500	线速度2500m/s
F8.12	断线检测方式	0	1	根据反馈杆接近开关检测
F8.13	断线检测频率	10	10	从机超过10Hz开始检测
F8.14	断线检测下限值	10％	20％	摆杆下限20％检测
F8.16	断线检测判断延时	2	0.5	断线延时判断时间0.5秒
F8.17	断线故障自动复位	0	1	故障自动复位有效
F8.18	断线故障自动复位	15	7	断线故障自动复位时间
F8.20	刹车时间	3	7	刹车保持时间
F9.0	通讯设置	0014	0014	通讯基本设置
F9.3	通讯辅助配置	0010	0010	设置本站为从机

五、调试注意事项说明：

　　1、摆杆反馈位置调试：

　　四方变频器启动过程不需要人为参与，因此，必须保证几个先决条件：（1）、启动初始时，摆杆位置反馈值处于。（2）、启动过程完成后，摆杆的平衡稳定点处于反馈中间位置。可以通过监测参数D－9，调节参数F2.2,F2.3实现（即保证摆杆位置D-9=0,摆杆位置D-9=100，摆杆平衡位置D-9=50）。

　　2、启动停机过程调试：

　　四方变频器使用独特的启动算法，限度保持卷绕机摆杆启动过程的平稳，实现启停不断线。影响起停的关键的参数有：

　　（1）、主机的加减速时间。主机加减速时间越长，启停稳定度越高，一般推荐使用50S以上。

　　（2）、从机的加减速时间。从机加减速时间有加减速时间1，加减速时间4，其中加减速时间1为变频器的输出频率加减速，加减速时间4为前馈PID的PID环输出加减速时间。为了保证变频器启动停机以及平稳运行时的快速响应，在保证变频器无故障输出时，应该尽量减少此两个加减速时间。

　　（3）启动平滑时间。平滑时间是指启动过程中摆杆被拉起的时间，时间越长，摆杆启动平稳度越好，时间越短，摆杆启动越快，需要折中选择。

　　（4）联动设定比。四方变频器具有自动识别联动比例功能，在次使用时，如果没有正确设置联动比例，则可能出现启停不稳定的情况。可以通过人为调节正确的联动比例实现启动停机稳定，也可以通过次启动，使变频器自动识别，在第二次及以后的启动过程，均可以保证变频器正常启停。

3、摆杆平稳度调试：

　　摆杆的平稳度是检验变频器性能的标准，四方变频器使用的是前馈PID功能算法，限度保证了摆杆平稳运行。四方变频器可以选择单一参数组，也可以选择根据运行频率实际自动调节PID参数组。以下论述PID参数组基本调试方法：

　　（1）、比例增益。比例增益影响PID环节的快速响应。当摆杆在启停或者稳定运行时出现较大超调时，可适当增加此参数值。

　　（2）、积分时间。积分时间常数使保证PID环节稳定的关键参数，增加积分时间，可以减少在稳定运行时的摆杆振幅。过大的积分时间常数容易形成摆杆的大幅超调。

　　（3）、微分时间。微分时间常数可使PID环节做出预先判断，抑制摆杆超调，但是此参数值设置过大，容易出现振荡。

六、调试过程问题解决：

　　调试过程中容易出现问题如下：

　　1、启动断线：

　　如是次上电启动出现断线，可能是机械传动比或者主机和从机频率比例设置不够合理，导致变频器软件误判正确的机械或主从频率比，此种状况在第二次试机时可消除，四方专用模块可在次启动过程中正确检测合理传动比。

　　如非次启动断线，摆杆被拉升到高位断线，此种情况可能由于主机的加减时间过短，此时适当增加主机的加减速时间。一般推介主机加减速时间大于50S。

　　2、启动过程加速：

　　四方电气在启动过程中使用了独特的算法，从机启动必须在主机启动后，不能同时启动，否则容易出现摆杆的不稳定。在从机开始启动后必须快速爬升到摆杆的启动频率，因此此过程时间在3S左右，可以降低起始动作频率减少此过程。同时启动增益延时可以减少。

　　3、启动过程摆杆振幅比较大：

　　启动振幅大，与几个因素有关，是主机加减速时间，当此时间过短，导致主机的输入频率变换过快，而使从机频率跟踪速度不稳定，而可能导致摆杆稳定度不够。第二与启动增益有关，延长启动增益时间，可以提高摆杆稳定度。

　　4、手动摆杆到目标位置，从机启动过慢：

　　很多客户原来使用其他品牌变频器或者PID控制板，由于启动过程不够稳定，习惯将摆杆预先放置在目标位置，但是如使用四方收卷变频器发现如果预先给定摆杆位置，此时从机启动速度太慢。四方变频器的启动算法较为独特，不需要启动过程的人为参与，因每次启动过程都是参数的自校正过程，人为参与会导致参数的自校正错误，而使变频器的启动速度过慢。

　　5、摆杆在拉丝过程中，出现振幅较大，或者出现振荡断线情况：

　　四方PID算法能够保证摆杆的稳定度，但是如果随频率的变化，导致PID参数不够适用当前运行频率时，可能会出现这种状态。此时有两个解决办法，是PID参数的设置根据运行频率，当高频时使用组参数，低频时使用第二组参数，具体参数可以参考从机参数表。第二是适当降低当前PID控制器的微分参数。微分参数在保证摆杆稳定度时，也增加了系统的不稳定性，适当减少此参数，可大大增加系统的稳定度。

　　七、拉丝专用监控参数及说明：

　　d-0: 变频器输出频率

　　d-6: 前馈叠加频率

　　d-8: 摆杆位置设定值

　　d-9: 摆杆位置反馈值

　　d-10: 从机运行线速度

　　d-11: 累计卷绕线长

　　d-20: 卷径当前值

　　d-21: PID环输出频率

　　d-22: 自适应同步增益

关键词：变频器

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