基于ACS800变频器构建的主从控制系统的应用

李显军　叶坤茂

摘 要：变频器在工业生产中的应用日益广泛，在需要大功率输出时由于环境和现场等其他原因单一的驱动无法满足驱动需求，两驱、三驱等多驱的方式就出现了。在现场工业环境中如何根据实际情况构建符合现场需求的驱动装置并使之可靠、稳定的运行，文章以ABB ACS800变频器在贵州开磷集团用沙坝废石胶带运输系统的应用为背景，阐述在系统构建、调试、运行等环节出现的问题和现象。

关键词：变频器；ABB；胶带

中图分类号：TG334.9；TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）05-0040-01

贵州开磷集团用沙坝矿年采矿量在100万t以上，随之产生的废石数量很大，随着开采深度不断加大运输成本不断上升，同时传统的汽车运输方式会产生大量的汽车尾气严重污染井下环境，采用胶带运输系统一方面能节约大量运输成本，另一方面能够较少汽车尾气的排放改善井下作业环境。开磷集团用沙坝矿废石运输系统主要运输用沙坝矿的废石，同时可以与青用废石胶带衔接运输青菜冲矿的废石。用沙坝矿废石运输系统目前共涉及10条胶带机，其中废石主胶带1 800 m，带宽1 m，采用钢丝绳芯胶带，用液压拉紧装置尾部拉紧。

1 变频调速

1.1 变频器调速的现状

随着电力电子技术的发展以变频器为代表的交流调速系统得到大范围的应用。目前常见的变频器都采用交流——直流——交流的方式，中间环节一般采用电容器。目前，常见的变频器有ABB、施耐德、AB、西门子、富士等国外品牌以及台达、安川等国内品牌。

1.2 变频器调速的特点

变频调速已被公认为是最理想、最有发展前途的调速方式之一，采用通用变频器构成变频调速传动系统的主要目的，一是为了满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求；二是为了节约能源、降低生产成本。用户根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。正确选择通用型变频器对于传动控制系统能够的正常运行是非常关键的，首先要明确使用通用变频器的目的，按照生产机械的类型、调速范围、速度响应和控制精度、起动转矩等要求，充分了解变频器所驱动的负载特性，决定采用什么功能的通用变频器构成控制系统，然后决定选用哪种控制方式最合适。所选用的通用变频器应是既要满足生产工艺的要求，又要在技术经济指标上合理。

若对通用变频器选型、系统设计及使用不当，往往会使同用变频器不能正常运行、达不到预期目标，甚至引发设备故障，造成不必要的损失。

另外，为了确保通用变频器长期可靠的运行，变频器地线的连接也是非常重要的。

2 系统构建

2.1 驱动系统配置

用沙坝废石主胶带驱动系统采用两台YSPPK 450-6 500 kW 660 V的电机驱动，采用SEW减速机与之配套使用，配套YWZ5-630/301制动器。主电机通过ABB ACS800 变频器驱动，每台变频器与一台干式变压器（SCB10-800/6）单独连接，6 KV电源从独立的高压开关柜（KYN28-12）给出。配电室布置图，如图1所示。

2.2 控制系统配置

主胶带的控制涉及变频器的控制，减速机油泵、减速机风机、电机冷却风机、制动器的控制以及相关的跑偏、拉绳、撕裂、打滑等保护装置信号以及各种安保信号的的引入。2台电机和对应的变频器分别设置为主机（靠近机头）和从机（远离机头）。主从机变频器逆变模块接线图，分别如图2和图3所示。

3 系统调试与运行

3.1 主从配置

在ACS800 系列变频中预设了多种应用宏程序可用选择使用，包括工厂宏（Factory）、手动/自动宏（Hang/Auto）、PID控制宏（PID Control）、转矩控制宏（Torque Control）、顺序控制宏（Sequential Control），以及用户宏（Usre），根据具体情况这里使用工厂宏。变频器在设置主从控制以前，需要做电机辨识，就是给电机励磁，并使电机朝正向旋转到一定转速，通过这个过程搜集电机实际参数并且建立一个针对该电机的电机模式，用于后续的电机控制。在电机没有与联轴器连接之前做电机辨识，并且确保电机转向为正转方向，否则通过负载电缆换相，实现变频器设置为正转，电机实际转向为正转。辨识有标准辨识和简易辨识、不辨识三种方式。标准辨识方式，可以保证最大可能的控制精度，辨识大概需要1min左右，标准辨识必须使电机与驱动设备断开连接，电机在辨识运行中的速度会达到50%～80%额定转速；简易辨识适用于电机不能与驱动设备断开，机械损耗高于20%以及电机运行中，不允许减少磁通量，辨识运行中的速度会达到50%～80%额定转速；不辨识在首次起动时，通过将电机在零速下励磁20～60 s来计算电机模型，这适用于大多数场合。

在每台电机都做完辨识后，分别设置主机和从机。通常将位于前端的驱动装置命名为主机，位于后端的驱动装置命名为从机。主机、从机之间通过专用光缆连接，分别连接在变频器的RDCO板的CH2通道。主机变频器参数的60.01MASTER LINK MODE 设置为MASTER，速度给定有外部给定，并且通过现场转换开关切换开关量调频和模拟量调频；从机变频器参数的60.01MASTER LINK MODE 设置为FOLLOWER，速度给定参数设置为COMM.CW。

3.2 系统调试

变频器调试在配置成功后基本完成，系统调试还涉及低压控制系统和配套的保护系统、辅助系统的调试。变频器之间的主从调试，在空载状态下一般很正常，但是随着负载不断增大，主从之间的电流可能会出现差异，观察发现主从之间存在一定的速度差异，这时可以通过变频器参数60.06按照0.2%的变化率修正他们之间的差异，最终达到转速（SPEED）、电流（CURRENT）、功率（POWER）几乎相同。远程控制系统运行前确保所有进入PLC的信号可靠、完整，输出信号有效。其他辅助系统、保护系统在正常运行前都必须做必要的试验和测试确保系统能够可靠停机、按需起动。

3.3 系统运行存在的问题

系统的可靠运行，需要变频器、低压控制、远程控制系统、视频监控在内的各个子系统稳定、可靠的运行。①冬季系统运行故障，显示减速机油压异常。检查排除油泵故障以及压力开关故障。原因是冷却风扇一直运转，地处风口的减速机润滑油变得粘稠。②停机后无法启动，检查发现变频器面板被设置为LOC模式。③其中一台变频器故障，可以取消主从控制，取消故障设备制动器，利用一台变频器减负荷运行。

4 结 语

胶带运输存在已久，将主从控制应用与胶带运输系统是一次成功的工程实践。结合开磷矿山的具体情况，进一步完善胶带运输系统的保护功能和监控功能并且上传各种运行数据，使系统运行更加可靠、稳定。

参考文献：

[1] 原魁，刘伟强，邹伟，等.变频器基础及应用[M].北京：冶金工业出版社，

2005.

[2] 张燕宾.电动机变频调速图解[M].北京：中国电力出版社，2003.