西门子直流调速装置调试方法及主从应用6RA70

西门子直流调速装置调试方法

控制系统组成

• 主电路由交流阻熔吸收、传动装置、平波电抗器（利旧）、直流快开组成。
  交流进线侧装有阻熔吸收电路，用于吸收变压器合闸对传动装置的冲击。
  直流侧安装直流快开DS14，用于完成直流侧的保护。
  其数字控制系统为SIEMENS公司的6RA70系列数字控制系统，功率控制系统采用晶闸管元件组成三相全控桥反并联整流系统。采用北京景新制造的西门子控制的混装模块。
  装置以成套柜的形式供货，每套装置中安装：
   S7-200PLC：用于完成开机逻辑。
   用于Profibus-DP通讯的CBP2通讯板；下传数据：控制字和速度给定值；上传数据：状态字、故障字和各种运行数据。
   三相励磁主电路包括进线断路器、接触器、熔断器、励磁变压器、直流全数字装置。
   测量和显示仪表包括：电枢电流、电枢电压、励磁电流、励磁电压；控制电路中包括：内、外控功能（内控完成调试与检修，外控完成基础自动化控制），配置温度巡检仪用于监测电机的测温元件，配置给电机风机电源和控制，配置给电机防凝露加热器的电源和控制。
   传动装置带有标准的脉冲编码器接口。
   传动装置带有急停接口。急停功能分为本地急停和系统急停。本地急停用于调试和巡检；系统急停一般来自现场，由基础自动化供应商确定。急停信号通过硬线连接。
   传动装置带有基本操作单元和调试工具的接口，它可以完成运行要求的所有参数的设定、调整及实测值的显示。参数设定也可以由计算机通过数据通讯来完成。装置的高效能处理器承担电枢回路的调节功能、励磁回路的调节功能、参数优化、监控与诊断、保护及通讯功能。装置具有优良的动、静态性能，调试简单，维护容易。每台直流装置均开放S00代码，用于完成速度同步和负荷平衡。
  

• 西门子全数字直流装置调试步骤
  1.一般控制参数的设定
  按照电路图，将模块外部急停和抱闸等外部控制先满足条件，给模块上控制电，如无问题就恢复工厂值，按照西门子直流调速装置说明书的启动步骤进行系统参数设定（此时电机应为空载）：
   恢复工厂值
   设置脉冲编码器
   选择控制方式
   输入输出设定
   给定选择
   保护参数设置
  2.优化运行
  验证码盘的正确性
  进行优化设置 ：P83=2 将速度反馈改为编码器，改完后让电机运行一下确保没有其他故障。
  进行电流环自优化的验证
  P51=25 电流环优化，优化修改电枢与励磁电流环基本参数，可以多做几回观察是否参数相同。
  电流环优化改变以下几个参数：P110电枢电阻、P111电枢电感、P112励磁电阻、P155电枢调节器P增益，P156电枢调节器I积分、P255励磁调节器P增益、P256励磁调节器I积分、P826自然换向时间。
  电流环响应曲线：
  

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  上图为电流环自由化过后手动阶跃的实验图，绿色为设定，红色为实际值。可以看出电流的响应比较快而且没有超调。
  对速度环进行优化并验证
  P51=26 速度环优化，主要修改速度环PI值：P225速度环增益、P226速度环积分时间、P228速度给定的滤波时间。
  速度环响应曲线
  

  如上图黄色为速度实际值、红色为电流实际值、蓝色速度设定值。此特性即为无超调。
  

  上图红色为电机速度实际值，蓝色为设定值；可以看出速度超调比较大，但响应比较快。
  速度环的特性，根据现场电机特性要求调节PI参数让电机达到控制要求。
  弱磁优化
  P51=27，主要绘制模块弱磁曲线：P81=1 将模块改为有弱磁。弱磁优化完成后对弱磁进行验证需要做以下几点：
   对电机进行升速控制，主要观察电机在进入弱磁区后，直流电枢电压是否升高，励磁电流是否降低
   对电机进行满速控制，观察电机励磁电流，电枢电流，直流电压是否稳定受控。
   利用计算机对各波形观察并记录。
  弱磁升速曲线
  

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  上图为弱磁后验证波形，黄色为励磁电流，红色为电机实际速度，绿色为EMF 电压。可以看出在电机由恒磁区进入到弱磁区后，电枢电压和励磁电流都基本比较稳定，弱磁比较成功。
  3.通讯设置
  P918 与PLC 通讯的站地址
  P927=7 参数化使能（39主从控制）
  U734.1=K32 传给PLC 的个字，一般为状态字1
  U734.2=167 速度
  U734.3=117 电枢电流
  U734.4=142 转矩
  其他需要传送的数据和 PLC 进行商量
  复制参数组 P55=112；P57=112
  设置远程控制此处只是举例，实际情况需要与 PLC 协商
  P648.2=3001 远程控制时，控制字通过PLC 个字
  P644.2=3003 远程控制时，速度给定通过第3个字
  其他类似
  以上为西门子参数的基本设置，其他设置根据具体情况不同更改
  4.空载调试和带载调试
  单机测试；电机运行考核，根据用户要求在不同速度下考核电机；机械设备运行考核，根据用户要求在不同速度条件下考核变速箱等机械设备；系统联调；带载调试，联合试车。
  

  6RA70系列主从应用
  1、 系统描述 
  两台或多台SIMOREG DCｍａｓｔｅｒ直流装置在不同工艺应用中的相关使用。
  在多电机传动系统中，有一些应用将电机轴通过齿轮、链条或传送带等相互耦合在一起，而电机也要用多台驱动装置来驱动，这种情况下，就要用到传动装置的主/从功能。正是由于这些主从功能，负载可以均匀地分配在各传动单元之间。对于主从控制，有以下几个功能要实现：
   主机控制从机的起动/停止和复位信号；
   主机给定从机的给定信号；
   主机监控从机的状态显示信号；
   主机显示从机的实际值信号。 
  2、驱动电机之间硬性连接
  2.1 应用
   两台或多台电机之间硬性连接，主机工作在速度控制模式
   从机工作在电流或者转矩控制模式
   从机接收主机的控制字1作为控制源
   从机接收主机的转矩给定信号
   从机接收主机的速度实际值信号
  2.2 硬件线路配置
  当两台电机是硬轴连接时，推荐的线路连接图如下：
  

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  对于供电电源，熔断保护和控制回路接线，没有在上图中表示。每一套驱动系统，都有自己独立的主回路和控制回路。
  主机装置工作在速度控制模式， 并把转矩设定值传送给从机作为从机的电流控制器的给定。从机还在主机那里接收控制字1和速度实际值。从机的斜坡函数发生器和速度控制器并没有激活。当传动装置抱闸功能激活时，主从系统中所有的电机都按照主装置的减速斜坡停车。
  2.3参数设置
  直流装置的基本参数设置以及主从应用中需要另外设置的参数可以参照《SIMOREG DCｍａｓｔｅｒ6RA70系列全数字直流调速装置使用说明书》。
  在主从系统中，一是主机对从机功能的控制实现，二是用装置对装置的连接类型为“串行连接”，就可以把从机的状态信号和实际值信号传送至从机，这样不仅实现了主机对从机的控制，也实现的主机对从机的监测。
  接线如下：
  

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  2.4 优化运行
  A 、 主驱动装置
  脱开电机负载
  对于从动装置，设置P171=0、P172=0
  执行主驱动装置的电流环优化运行：P051=25
  执行主驱动装置的速度环优化运行：P051=26
  执行主驱动装置的弱磁优化运行：P051=27
  恢复从驱动装置参数P171、P172的设置
  B、从驱动装置
  对于主驱动装置，设置P171=0、P172=0
  执行从驱动装置的电流环优化运行：P051=25
  执行从驱动装置的弱磁优化运行
  恢复主驱动装置参数P171、P172的设置
  C、 系统的优化运行
  主从系统耦合
  连好电机负载
  在拖动机械负载的情况下，执行速度环的优化
  对于SIEMENS公司的6RA70系统传动装置，主从功能不仅可以通过装置链接来实现主从功能，也可以通过USS通讯和硬线连接等方式来实现。对于其余两种实现方式，只是数据传输的途径不同，而传输的内容是一样的，在这里就不做详细的描述