造紙機(jī)變頻器參數(shù)設(shè)置原則
根據(jù)造紙工藝要求，我們已經(jīng)知道紙機(jī)對(duì)變頻器的一些基本要求，現(xiàn)在絕大多數(shù)通用型變頻器基本都能滿足這些條件。但是如果參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，也會(huì)影響系統(tǒng)的性能，甚至不能正常運(yùn)行。對(duì)于通用型變頻器來(lái)說(shuō)，其主要參數(shù)和設(shè)置可以從以下幾個(gè)方面來(lái)考慮:
1 頻率信號(hào)參數(shù)
設(shè)定變頻器運(yùn)行頻率:通用型變頻器可以從以下幾個(gè)方面來(lái)獲得運(yùn)行頻率。(1) 操作面板在變頻器的顯示面板上，都有頻率增加和頻率減少按鍵，通過(guò)它可以改變變頻器的運(yùn)行頻率，這是一種數(shù)字設(shè)定頻率的方式，由于這種方式不能在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)修改變頻器的運(yùn)行頻率，因此，其應(yīng)用范圍受到一定的限制。只能在單電機(jī)拖動(dòng)且不經(jīng)常修改運(yùn)行頻率的場(chǎng)合中使用。
(2) 模擬端子通用型變頻器
模擬端子基本都有電壓輸入和電流輸入兩種，電壓輸入有0~5VDC，0~10VDC，-5~5VDC，-10~10VDC 等幾種;電流輸入基本上有0~20mA 和4~20mA 兩種，可以任意設(shè)定其中的一種或多種輸入，變頻器內(nèi)部用10 位以上的A/D 把它轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。應(yīng)用這種方式設(shè)定變頻器的運(yùn)行頻率可以實(shí)現(xiàn)外控操作，且在現(xiàn)場(chǎng)可以實(shí)時(shí)修改，但是眾所周知模擬量在傳輸過(guò)程中易受干擾，特別是電壓信號(hào)，更易受干擾，造成系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，這里建議用電流信號(hào);另外用模擬量設(shè)定運(yùn)行頻率，在紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)中還要解決速度同步問(wèn)題。
(3) 數(shù)字端子
這種設(shè)定頻率的方式，各種品牌的變頻器叫法不一，如ABB 變頻器叫電動(dòng)電位器，而富士變頻器叫上升/下降功能等，其實(shí)際上就是利用變頻器本身的多功能數(shù)字輸入端子來(lái)改變變頻器的運(yùn)行頻率，且升/降速的速率可調(diào)。這種方式在紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中以八缸紙機(jī)應(yīng)用比較為典型。
(4) 通訊方式
這種以串行通訊的方式設(shè)定變頻器的運(yùn)行頻率在大型紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用比較為廣泛。常見(jiàn)的有RS-485 或CAN 總線等。
當(dāng)然，在通用型變頻器的頻率設(shè)定方式中，常見(jiàn)的是以上4 種，這4 種方式也并非獨(dú)立存在，它們可以組合使用，例如ABB800系列變頻器在設(shè)定頻率時(shí)就可以用模擬量的代數(shù)和，多個(gè)模擬量的比較大值，多個(gè)模擬量的比較小值，模擬量的乘積，模擬量與通訊量的和等多種組合方式，在使用中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，靈活運(yùn)用。
2 控制命令
它包括控制電機(jī)的起動(dòng)/停止，電機(jī)的運(yùn)行方向等。
(1) 起動(dòng)/停止
當(dāng)系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒后(通電)，變頻器處于待機(jī)狀態(tài)，電機(jī)并沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)。要使系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)需給變頻器一個(gè)起動(dòng)命令。有三種方式可以起動(dòng)變頻器:
l 操作面板;
l 外部端子，可以是固定電平也可是脈沖信號(hào);
l 通訊方式。可以根據(jù)實(shí)際情況，選擇其中的任一種方式。變頻器停止時(shí)和起動(dòng)完全一樣，只不過(guò)動(dòng)作相反。
(2) 電機(jī)的運(yùn)行方向
交流電機(jī)是通過(guò)改變其輸入三相電源任意兩相的相序來(lái)改變其旋轉(zhuǎn)方向的，在變頻中只需給它一個(gè)電平信號(hào)自動(dòng)調(diào)整其兩相相序，從而改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)中，根據(jù)工藝要求決定是單向或是雙向運(yùn)行，在紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中，都是單方向，可以通過(guò)變頻器參數(shù)規(guī)定其旋轉(zhuǎn)方向。
3 限幅參數(shù)
限幅是規(guī)定系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的參數(shù)范圍，如比較大轉(zhuǎn)矩，電流頻率等對(duì)于不同的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)其設(shè)置也不相同。其它除了以上三類參數(shù)之外還有輸出信號(hào)類，恒速類，加減速時(shí)間等多種，將根據(jù)不同類型的變頻器單獨(dú)介紹。
幾種常見(jiàn)變頻器的參數(shù)設(shè)置
ABB 變頻器是應(yīng)用較為廣泛的一種品牌，現(xiàn)在主要有兩大系列:
l ACS800 系列，具有各種功能等級(jí)。
l ACS400 系列，從2.2kW 到30kW 范圍內(nèi)的各種功率等級(jí)。另外在小功率當(dāng)中還有ACS100 系列。
ABB 變頻器以其穩(wěn)定的性能，低廉的價(jià)格在紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用，這里從我們多年來(lái)對(duì)ABB 變頻在紙機(jī)傳動(dòng)應(yīng)用中遇到的需經(jīng)常改動(dòng)的一些參數(shù)加以說(shuō)明。
1 ACS800 系列變頻器的參數(shù)及設(shè)置
(1) 起動(dòng)數(shù)據(jù)
它是設(shè)定電機(jī)信息的一組參數(shù)，只需在第一次運(yùn)行時(shí)設(shè)置以后就不需要再改變了，這一組參數(shù)代碼范圍從9901~9910 共10 個(gè)參數(shù)。
l 電機(jī)信息
電機(jī)信息包括電機(jī)額定電壓(9905)額定電流(9906)額定頻率(9907)額定速度(9908)額定功率(9909)。這些參數(shù)的獲得是從電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)中得到。例如一臺(tái)四極三相異步電動(dòng)機(jī)Pn=30kW，In=59A，nN=1450r/min fN=50Hz，UN=380V，則設(shè)置參數(shù)時(shí):9906=59.0，9907=50.0 9908=1450 9909=30.0。
 控制模式
電機(jī)控制模式(9904)ACS800 系列變頻器有兩種控制模式:DTC 即直接轉(zhuǎn)矩控制和SCALAR 即標(biāo)量控制。
在直接轉(zhuǎn)矩控制模式下，系統(tǒng)中給定信號(hào)為轉(zhuǎn)矩，即使在沒(méi)有反饋的情況下(即開(kāi)環(huán))也可對(duì)電機(jī)進(jìn)行精確的速度及轉(zhuǎn)矩控制。而標(biāo)量控制相對(duì)來(lái)說(shuō)控制精度要差一些。
l 應(yīng)用宏的選擇(9902)
所謂應(yīng)用宏，就是根據(jù)變頻器在一些常用的場(chǎng)合中所需的一些功能在出廠時(shí)已經(jīng)經(jīng)過(guò)預(yù)編程的參數(shù)集。利用這些應(yīng)用宏，用戶可以快速完成對(duì)變頻器的直動(dòng)。ABB800 系列變頻器的應(yīng)用宏有以下幾種:Factory(工廠宏); Hand/Auto ctrl(手動(dòng)/自動(dòng)宏); PIDcontrol (PID 控制宏); sequential control (順序控制宏); Torque control(轉(zhuǎn)矩控制宏)。用戶以根據(jù)需要選擇應(yīng)用宏。例如在利用變頻做壓力或流量控制系統(tǒng)中，就可以用PID 控制宏實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
(2) 變頻器控制參數(shù)
這些參數(shù)主要規(guī)定了變頻器起動(dòng)方式，包括:10.01 10.02 起動(dòng)/停機(jī)/方向的命令的信號(hào)源，在外部控制時(shí)，變頻器的起動(dòng)和停止應(yīng)使用外部端子或通信的方式，而ABB800 變頻器用外部端子又有多種組合，常用的可以設(shè)為DI1~DI6 的任何一個(gè)作用起動(dòng)/停止的命令的輸入端。
10.03 是規(guī)定變頻器所拖動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，根據(jù)電機(jī)學(xué)我們知道三相異步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向取決于輸入三相電源的相序，在需要雙向運(yùn)行(如電梯、升降機(jī)等)的場(chǎng)合可以把這個(gè)參數(shù)設(shè)為REQUEST，由數(shù)字輸入端子來(lái)控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。
16.01 允許信號(hào):要起動(dòng)變頻器將參數(shù)必需設(shè)為YES。
(3) 給定選擇
l 外部控制選擇11.02:ABB800 有兩個(gè)控制源可以選擇，即EXT1，EXT2。當(dāng)選擇EXT1 時(shí)，變頻器的起動(dòng)由10.01 所指定的輸入端子控制，頻率由11.03 所指定的方式給定。對(duì)于PID 應(yīng)用宏，此時(shí)為開(kāi)環(huán)控制，對(duì)于轉(zhuǎn)矩控制宏，此時(shí)為速度控制，當(dāng)選擇EXT2 時(shí)，變頻器的起動(dòng)及頻率來(lái)源分別為10.0211.06; 在PID 宏及轉(zhuǎn)矩控制宏下分別為閉環(huán)控制及轉(zhuǎn)矩控制 方式。
l 頻率給定源的選擇10.0311.06 分別是EXT1，EXT2 的給定源，對(duì)于使用模擬作為給定時(shí)可以選擇模擬輸入端子(AI1~AI3)的任何一個(gè)作為給定，這里要說(shuō)明的是AI1 為0~10V DC 電壓信號(hào)，AI2~AI3 為0~20mA 電流信號(hào)，當(dāng)然也可以通信或數(shù)字端子(即電動(dòng)電位器)進(jìn)行設(shè)定頻率。
l 恒速，在有些場(chǎng)合中，如紙機(jī)在爬行時(shí)，不需要改變變頻器的運(yùn)行頻率就可以用恒速功能，ABB800 變頻器有15 種恒速可以供用戶選擇。
(4) 加、減速時(shí)間
加、減速時(shí)間及積分類型的選擇十分重要，特別是在拖動(dòng)大慣性負(fù)載時(shí)，如在紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中，拖動(dòng)烘缸的變頻器在設(shè)置加、減速時(shí)間應(yīng)大一些，如加速時(shí)間過(guò)短，起動(dòng)時(shí)電機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，容易發(fā)生過(guò)流故障，如減速時(shí)間過(guò)短則可能發(fā)生慣性負(fù)載拖動(dòng)電機(jī)，使電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，則變頻器會(huì)發(fā)生過(guò)壓故障，建議在這些場(chǎng)合中如允許可用自由停機(jī)方式(即21.03 設(shè)為COAST)。
在紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中，烘缸傳動(dòng)加速時(shí)間20.02 可設(shè)為30~40s，減速時(shí)間可稍長(zhǎng)一些，即22.03 可設(shè)為40~80s，其余傳動(dòng)器加、減速時(shí)間均可設(shè)為20~30s。對(duì)于參數(shù)22.06 加速/減速積分類型選擇有兩種:
l 線型積分;
l S 形曲線。
一般傳動(dòng)系統(tǒng)中均可用線型積分，在電梯及復(fù)卷機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中則用S 形曲線。
(5) 限幅參數(shù)
限幅參數(shù)主要規(guī)定電流轉(zhuǎn)矩比較高運(yùn)行頻率等參數(shù)，在ABB800 系列變頻器中，比較大輸出電流能達(dá)到200%Ihd，在轉(zhuǎn)矩控制模式下比較大輸出能達(dá)300%，一般來(lái)說(shuō)，在紙機(jī)傳動(dòng)控制中，都能滿足要求，這些參數(shù)基本上不用修改。(參數(shù)代碼20.03 20.04)
對(duì)于比較高運(yùn)行頻率，一般出廠設(shè)定50Hz，如果傳動(dòng)系統(tǒng)減速器選擇合適的話，也不用修改，如果要修改這一參數(shù)時(shí)，要注意的是在運(yùn)行頻率大于50Hz 時(shí)為恒功率調(diào)速，ABB800 變頻器修改比較高運(yùn)行頻率時(shí)也設(shè)定以下幾個(gè)參數(shù)(以改為65Hz 為例)99.07 改為65Hz; 20.08 改為65Hz; 11.05 改為1950r/min(對(duì)于四極電機(jī))。
(6) 閉環(huán)控制參數(shù)
閉環(huán)控制的實(shí)現(xiàn)對(duì)于ABB800 變頻器有兩種途徑: 配編碼器反饋卡的速度閉環(huán)控制和過(guò)程PID 控制。
l 速度閉環(huán)控制
此時(shí)要設(shè)定的參數(shù)有(a)50.01 編碼器每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)，這一參數(shù)根據(jù)所選編碼器來(lái)確定，一般有360，500，1024，2048 ……規(guī)格;
(b)50.02 編碼器脈沖的計(jì)算，一般在紙機(jī)傳動(dòng)中，不需正反轉(zhuǎn)運(yùn)行可以設(shè)定為單A 或B 輸入即可; (c)23.01 速度控制器增益;
(d)23.02 速度控制器的微分時(shí)間。這些參數(shù)要根據(jù)具體的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行整定，使穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)均能滿足要求。(e)98.01脈沖編碼器可選模塊選擇應(yīng)設(shè)為YES。
l 過(guò)程PID 閉環(huán)控制
在壓力流量等閉環(huán)控制系統(tǒng)中，反饋量往往是把壓力或流量通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號(hào)，這時(shí)就可以用過(guò)程PID 控制，
參數(shù)設(shè)置主要是整定PID 參數(shù)(a)40.01 PID 控制器增益;(b)40.02 PID 控制器積分時(shí)間(c)40.03 PID 控制器微分時(shí)間。
當(dāng)然，ABB800 變頻器的參數(shù)很多，除以上所列的6 類之外還有通訊參數(shù)，故障管理等。
3.2 ACS400 系列變頻器參數(shù)設(shè)置
ACS400 與ACS800 變頻器相比較，其功能簡(jiǎn)單一些，主要有:
(1) 不能實(shí)現(xiàn)直接轉(zhuǎn)矩控制;
(2) 不能實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制;
(3) 功率等級(jí)只有2.2~30kW。
但其參數(shù)設(shè)置基本與800 系列變頻器相似，這里就不再詳細(xì)介紹。
*此表中參數(shù)是根據(jù)紙機(jī)傳動(dòng)中多年積累所得到的經(jīng)驗(yàn)值;
*表中電機(jī)以7.5kW 四級(jí)電機(jī)為例;
*控制宏以PID 控制宏為例;
*表中電壓及電流均為線值。
3.3 富士變頻器的參數(shù)及應(yīng)用設(shè)置
富士變頻器以其優(yōu)越的性能，中文操作等優(yōu)點(diǎn)而深受廣大用戶的喜愛(ài)。對(duì)于400V 系列可分為兩種子系列:一般工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)系列，這里簡(jiǎn)稱G 系列，功率從0.4~220kW;風(fēng)機(jī)泵用標(biāo)準(zhǔn)列系列，簡(jiǎn)稱P 系列，功率從7.5kW~280kW。在紙機(jī)傳動(dòng)中應(yīng)用富士G系列變頻器的也較為廣泛。這里以我們?cè)O(shè)計(jì)的一臺(tái)1760/250 紙機(jī)傳動(dòng)為例介紹富士變頻器的參數(shù)設(shè)置，該紙機(jī)應(yīng)用速度鏈控制器以模擬量的形式給定頻率。
3.4 安川變頻器的參數(shù)及應(yīng)用設(shè)置
在這里我們介紹智能矢量型VARISPEED-616G5 系列變頻器在紙機(jī)傳動(dòng)中的參數(shù)設(shè)置，該系列變頻器有無(wú)PG 的V/F 控制，無(wú)PG矢量控制，帶PG 矢量控制，有PG 的V/F 控制四種控制模式，前兩種為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，控制精度相對(duì)低一些，一般應(yīng)用于轉(zhuǎn)速小于等于250r/min 的紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中;后兩種為閉環(huán)控制系統(tǒng)，需增加速度反饋卡(PG 測(cè)速卡)，可應(yīng)用于高速的大型紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)。在這里以無(wú)PG 的V/F 控制方式為例。說(shuō)明在紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)中的參數(shù)設(shè)置。

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