西門子Sinamics S120的抱閘功能設(shè)置中經(jīng)常忽略的問題

1 抱閘應(yīng)用概述

我們在實際工業(yè)場合中經(jīng)常會使用到電機的抱閘，但是經(jīng)常會出現(xiàn)一些工程師調(diào)試完抱閘后發(fā)現(xiàn)抱閘打開的時候會出現(xiàn)溜車，或者激活抱閘功能后出現(xiàn)打不開抱閘的情況，本文主要針對西門子Sinamics S120的抱閘功能設(shè)置中經(jīng)常忽略的問題進行闡述。

2 擴展抱閘應(yīng)用

*2.1擴展抱閘的應(yīng)用場合

擴展抱閘多應(yīng)用于位能型負載，例如起重，提升等類型設(shè)備，可實現(xiàn)如下功能：

可實現(xiàn)負載的制動控制；

可實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)脈沖封鎖下機械定位控制等；

由于提供的靈活的配置功能，那么不正確的設(shè)置可能會導(dǎo)致機械設(shè)備的損壞。

在本文中將介紹實際應(yīng)用存在問題，并給出對應(yīng)的解決措施。

2.2提升類應(yīng)用中的溜車問題及其解決方案

對于位能性負載，為實現(xiàn)在打開抱閘時零速平穩(wěn)起動，甚至是穩(wěn)定零速懸停。

可通過驅(qū)動系統(tǒng)輸出由工藝控制器計算與負載相關(guān)的設(shè)定轉(zhuǎn)矩后，在考慮抱閘，機械等動作時序后執(zhí)行開抱閘操作。其基本控制原理如下：

圖1 基本控制原理

轉(zhuǎn)矩預(yù)控輸出的控制量疊加于速度控制量，作為最終的轉(zhuǎn)矩給定，其主要包括：

載荷預(yù)置轉(zhuǎn)矩：根據(jù)機械設(shè)備及負載測量計算預(yù)置轉(zhuǎn)矩。這個預(yù)置轉(zhuǎn)矩在速度控制器使能后，立即輸出理論上抵消載荷的轉(zhuǎn)矩設(shè)定，而速度控制器輸出僅做微小的動態(tài)補償，進而是實際轉(zhuǎn)速快速跟隨轉(zhuǎn)速給定，極大的消除或減小溜車現(xiàn)象，保證提升設(shè)備快速平穩(wěn)啟動，從而提高安全性與效率。

加速度預(yù)置轉(zhuǎn)矩：根據(jù)機械設(shè)備的慣量來計算加速度轉(zhuǎn)矩，同樣在速度控制器使能后，疊加于轉(zhuǎn)矩給定。

對于無法實施載荷觀測應(yīng)用下，擴展抱閘應(yīng)用也可初步解決提升類負載開閘溜車問題?；驹O(shè)置如下：

圖2 超限閾值設(shè)置的的功能圖

2.3擴展抱閘調(diào)試需要注意的問題

1. 抱閘打不開：

Q: 在擴展抱閘缺省設(shè)置下速度調(diào)節(jié)器使能p1152設(shè)置為開閘控制命令r899.15，但是r899.15只有在抱閘打開時方能為1，這樣邏輯互鎖，導(dǎo)致無法打開抱閘。

A: 我們可以將P1152=1，即可解決。

2.抱閘控制時序：

抱閘時序，由高到低：抱閘配置參數(shù)P1215→參數(shù)P1219[0..2]和P855→靜態(tài)識別→模擬量互聯(lián)使用閾值判斷的控制指令。不同的優(yōu)先級可以在一些復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境中，更好的去通過抱閘去保護機械設(shè)備,減少人員和財產(chǎn)的損失。

3.開閘時間P1216的影響：

P1216的作用與意義：

如果采用轉(zhuǎn)矩電流或者轉(zhuǎn)矩做為開抱閘的閾值，那么需要注意Stop2狀態(tài)，在打開抱閘過程中有P1216延遲時間。該狀態(tài)下，脈沖雖然使能，但轉(zhuǎn)速控制器還未被使能，是一個中間狀態(tài)，如果使用轉(zhuǎn)矩實際值r80開抱閘，實際通過trace可以發(fā)現(xiàn)如果P1216的設(shè)置不合理，轉(zhuǎn)矩在stop2過程中是變化的。

圖3 stop2狀態(tài)的trace圖

存在的問題：

P1216設(shè)置的大小直接影響到開抱閘瞬間轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩電流的變化。

解決的方法：

可以嘗試使用速度環(huán)的積分分量r1482做為開抱閘閾值，該值在stop2的變化較小。

總結(jié)：

P1216的開閘延時需要根據(jù)實際抱閘動作的機械時間進行設(shè)置，該參數(shù)設(shè)置不合理不僅僅影響到抱閘的使用壽命，同時還影響到開抱閘瞬間電流和轉(zhuǎn)矩的波動。

2.4擴展抱閘使用中快速啟停

應(yīng)用背景：

抱閘在一些應(yīng)用場合中需要快速動作，比如起重機，在帶手動控制裝置的起重機上，變頻器必須立即對控制桿即主控開關(guān)的動作作出響應(yīng)。

面臨的問題：

電機在啟動過程中有去磁和建立磁場的時間，這個時間通常需要1~2秒，與快速啟停的需求矛盾。

解決措施：

驅(qū)動通過“ON”指令(p0840)上電（脈沖已使能）。而轉(zhuǎn)速設(shè)定值(p1142)和轉(zhuǎn)速控制器(p0856)處于鎖定狀態(tài)。電機已充磁。因而省去了交流電機上通常需要的充磁時間，大約 1-2 秒。

現(xiàn)在，在主控開關(guān)偏轉(zhuǎn)和電機旋轉(zhuǎn)之間只間隔了制動打開時間。一旦主控開關(guān)偏轉(zhuǎn)，便發(fā)出“來自控制系統(tǒng)的設(shè)定值使能”（該位和 p1142、r1229.3、p1224.0 互聯(lián)）。立即使能轉(zhuǎn)速控制器。在制動打開時間(p1216) 屆滿后，使能轉(zhuǎn)速設(shè)定值。

主控開關(guān)處于零位時，轉(zhuǎn)速設(shè)定值被鎖定，驅(qū)動沿著斜坡函數(shù)發(fā)生器的下降斜坡減速。一旦低出靜態(tài)極限(p1226)，制動立即閉合。在制動閉合時間(p1217)結(jié)束后，轉(zhuǎn)速控制器被鎖定，現(xiàn)在電機無法旋轉(zhuǎn)。

需要注意的是，上訴設(shè)置變頻器始終處于使能狀態(tài)?？梢越Y(jié)合工藝情況，判斷如果電機不在工作狀態(tài)下，需要將變頻器脈沖封鎖。

圖4 設(shè)置功能圖

2.5 對于電機抱閘閉合的需求

1.位置機械鎖定，無機械制動要求；
2.緊急狀態(tài)下的抱閘實現(xiàn)機械制動要求
3.針對上述的抱閘需求，需要注意的閉合抱閘的邏輯條件要求：

（1）零速檢測的邏輯：

默認關(guān)閉抱閘是需要零速檢測的，零速檢測條件：

?默認連接量是速度的實際值低于設(shè)定的閾值P1226，也可以連接現(xiàn)場速度檢測傳感器。

?速度給定值低于設(shè)定的閾值。

?可以設(shè)置P1224的參數(shù)以及OFF1和OFF3的命令存在。

（2）完全零速關(guān)閉抱閘設(shè)置：

零速關(guān)閉的設(shè)置：

上訴零速檢測邏輯的三個條件中，第二個和第三個的邏輯條件需要關(guān)閉，關(guān)閉的方法是P1276和P1227的延時時間設(shè)置為300s。此時裝置關(guān)閉抱閘的條件只剩下實際速度檢測是零速。

（3）OFF2抱閘系統(tǒng)響應(yīng)：

OFF2抱閘立即封鎖脈沖、關(guān)閉抱閘。此時很有可能是帶速抱閘，設(shè)計時需要考慮。

（4）緊急制動：

在緊急制動情況下電機需要同時達到電氣制動和機械制動。此時, 可以將OFF3用作緊急制動的觸發(fā)信號:p1219[0]=r0898.2和p1275.00=1(OFF3觸發(fā)“立即閉合制動”,取反信號)應(yīng)將OFF3 減速時間(p1135)設(shè)為 0 秒，防止變頻器在制動閉合時運行。電機內(nèi)可能會產(chǎn)生再生電能，因此必須將該電能反饋到電網(wǎng)中或通過制動電阻消耗。