6ES7214-1AF40-0XB0详细说明

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包钢炼铁厂综合料场皮带传送系统采用132kw两台电机（一主一从）进行传动。原有系统采用接触器启动。传送皮带长度大约在500米左右。正常情况下直接启动对系统没有影响，但是当发生送料过程中有意外故障而造成停机时，系统检修结束后要求再启动时，就会出现启动非常困难，造成接触器过热烧毁甚至发生因过电流造成相间短路的现象。若采用一般常用的降压软启动方式，由于启动力矩与电压的平方成正比，因此根本无法实现重载启动。为此，我们采用艾默生公司的ev3000系列高转矩、高精度变频器作为电机控制核心，配合ec20系列plc实现两台变频器的主从控制，实现两台电机同频率或负荷平衡运转。

1、变频控制系统

1.1系统参数：

皮带电机为132kw，电流245a，四极，转速1480 r/min

设计采用ev3000-4t132g（高性能）系列变频器。配合ec20系列plc及模拟量组合模块5am（四模入、一模出），通过plc作pid闭环控制。其中主变频器的给定采用数字量设定或模拟量设定均可，将主变频器的输出频率作为pid的给定量，将从变频器的输出频率作为pid反馈环节，pid输出量作为从变频器的给定值，从而实现主、从变频器的频率一致运行。具体原理参见附图一至五

1.2变频参数设置

主变频：

f0.02=4     v/f控制            f0.03=0     数字设定，由面板给出  

f0.04=50     主机给定            f0.05=1     端子控制

f0.10=60s   加速时间            f0.11=20    减速时间

由于现场不具备电机调谐运行（接手无法打开），因此控制方式采用v/f控制，电机参数f1.00-1.08按电机实际参数设置。

f2.09=1     停机方式为自由停车         

f6.08=0     ao1输出信号为实际运行频率  

f6.09=3      ao2输出信号为实际运行电流

f6.12=20%    ao2信号输出偏置为20%

具体原因是：由于ao2信号送入楼上控制站计算机室，控制站plc要求信号为4-20ma。因此，当变频器输出电流信号为4ma时，对应实际电流为0；即将4ma/20ma=20%，输出偏置即位20%。

从变频：

f0.02=4     v/f控制            f0.03=5      模拟设定，由plc给出  

f0.05=1      端子控制

f0.10=60s   加速时间            f0.11=20     减速时间

f6.12=20%    ao2信号输出偏置为20%

2、plc控制系统

2.1 plc硬件配置

由主机ec20-1410bra、模拟量组合ec20-5am(四入一出)构成。其中输入的一通道为主变频器的实际运行频率；二通道为从变频器的实际运行频率，输入信号均为4-20ma；输出为从变频器的给定值，信号为0-10v。

2.2变频控制pid程序

ld                      sm1

to                      0 400 16#1 1    5am模块初始化

to                      0 600 16#3311 1   输入1、2通道为电流信号3、4通道关闭。

to                      0 650 16#0 1  输出通道为0-10v信号

to                      0 500 16#1 1  通道设置更改允许

to                      0 800 16#1 1  输入通道设置更改确认

to                      0 801 16#1 1  输出通道设置更改确认

ld                      sm0

from                    0 100 d100 1  读通道1数值（主变频运行频率）

from                    0 101 d101 1  读通道2数值（从变频运行频率）

mov                     d101 d21     通道2数值作为pid反馈值。

to                      0 0 d22 1     pid输出信号从输出通道输出（作为从变频给定）

call                    pid_exe      调用pid执行程序

call                    pid_set      调用pid设置程序

pid子程序

ld                         sm0

pid                        d20 d21 d0d22            https://子程序的pid指令生成公式pid s1 s2 s3 d

mov                        d100d20                  https://设定目标值

mov                        10d0                     https://采样时间(ts) 范围为1～32767(ms)但比运算周期短的时间数值无法执行

mov                        33d1                     https://动作方向

mov                        0d2                     https://滤波时间常数

mov                        1000d3                   https://比例增益(kp) mov       1d4                      https://积分时间ti ms

mov                        0d5                      https://微分增益(kd) mov       0d6                      https://微分时间

mov                        0d15                     https://输入变化量mov      0d16                     https://输入变化量

mov                        2000d17                  https://输出上限设mov      0d18                     https://输出下限设

2.3实际参数调整设置

后经多次修改和调试，确定比例系数为10，积分时间为100毫秒，微分时间为零。经过运行发现能够满足现场的生产工艺，主、从皮带平稳启动。

3、连锁控制

连锁控制主要实现如下功能：

一、启动时主、从变频器一起启动，一起停止。

二、任何一台变频器故障，则另外一台变频器立即停止。

连锁控制的实现通过中间继电器（设计院设计，可以通过plc实现）

4、实际运行情况：

经过2个月左右的运行发现，系统能够运行非常稳定，皮带启动电流为120a左右，主、从变频器启动频率完全一致，启动电流主变频器略大于从变频器，启动平稳可靠，完全能够满足生产要求。ev3000变频器设置面板具有中文显示功能，而且参数设置非常简单，便于现场的维护；该系列变频器在过载能力方面非常的强。由于变频器在初期调试时，皮带电机的抱闸没有打开，且减速机的油泵电机没有启动，当时的过载电流几乎达到450a，在大电流限幅下运行了十几秒，变频器没有发生任何故障。

参考文献

①艾默生公司ev3000系列通用变频器     艾默生网络能源有限公司

②新型pid控制及其应用               机械工业出版社    陶永华

③ec20系统手册                      艾默生网络能源有限公司

④通用变频器及其应用                 机械工业出版社    韩安荣

⑤电机拖动与控制                     西安电子科技大学出版社   刘保录

⑦ec20-5am使用说明                  艾默生网络能源有限公司

一 引言

　　检品机是一种具有高精度、高灵敏度的复卷、检品设备。适用于卷筒状的印刷薄膜、复合薄膜及卷筒纸制品的印刷、涂布、复合后的全自动品质检验，也可用于上述材料的复卷，是印刷、涂布、复合等工序必不可少的检验设备。

二 系统选型设计

2.1 触摸屏选型设计

　　本系统选用的是艾默生ez600-tt06p型 5.7 寸触摸屏， 显示色彩为64k色，解析度为 320×240像素。 按键包括 1 个清单键和 5 个使用者定义的功能键。 此外还有三个 rs232、rs422 和 rs485 的通讯接口， 以及 2个 usb连接口。 內建的 cf 卡插槽可以让您扩充历史记录和配方，以及进行数据备份。 前盖为 ip65 等级，这样对于任何方向的低压水流沖洗，它都能提供保护效果。

2.2 plc选型设计

　　系统选用了艾默生ec20-1614bra可编程控制器，作为主控单元，主要用于实现的逻辑控制功能；外加一个ec20-4da模拟量输出模块作为扩展模块，主要用于实现系统的线速度设定和张力给定功能。

　　ec20是艾默生推出的高性能小型plc，具有极快的运算速度，和12k步的大程序容量，并且自带两个通信口，一个通信口用于与触摸屏通信，实现系统的参数设定与状态显示功能，另一个通信口用于与变频器通信，实现变频器运行状态的读取，以及参数设定功能，这样大大降低了用户成本。

2.3 变频器选型设计

　　系统选用了艾默生ev6000变频器，用于系统的驱动及张力控制功能。

　　ev6000是艾默生新推出的一款创新型平台产品，集自主研发的无速度传感器矢量控制的核心算法技术、伺服定位控制技术、emc技术和可靠性技术的优势与一身，使之在性能上有了质的飞跃。

　　ev6000高性能矢量控制变频器拥有超大功率范围，可以从0.4到250kw之间进行选择，而它的高输出频率也可高达1000hz。ev6000可以实现无pg矢量控制和有pg矢量控制驱动永磁同步电机，而且在无pg矢量控制时，能在0.25hz下可以满足200%额定负载突变时转矩能快速地响应和稳定运行，能满足众多低速大转矩应用要求，在变频低频脉动技术难题上迈出了一大步，处于国际水平。

三 系统介绍

3.1 系统原理介绍

图一 系统原理图

（1）触摸屏：通过触摸屏，用户可以对工作速度、运行张力、料卷直径等参数进行设置；并且，通过触摸屏，可以显示设备的当前运行状态，并对当前的故障信息进行显示，以便用户作进一步处理。

（2）ec20控制器：该控制器是艾默生公司的高性能控制器，它是整个系统的控制中心，协调外围设备的动作，并按用户设定的工艺控制设备的运作。通过ec20-4da模块对变频器作张力给定和频率设定。

（3）变频器：本系统采用ev6000变频器做收放卷控制，通过该变频器可保证检品机械的张力恒定、速度稳定，是整套系统的控制核心部分。

3.2 控制流程图

3.2.1 系统正常启停流程：

图二 系统正常启停流程图

　　正常启停流程主要是用于用户查找产品缺陷，当发现缺陷时，用户通过按钮记录当前位置，以备查找；难点主要是在于加减速，以及零频时张力的控制。

3.2.2 检查点启停流程：

图三 检查点启停流程图

　　检查点流程主要是用于缺陷的查找，这也是该设备的重要的功能之一，本系统是通过硬件中断的方法记录缺陷的位置的，所以，可以比较准确的发现缺陷的位置。由于本过程涉及到多次启停，而且在任何速度下都要保持张力稳定，所以对变频的张力控制性能要求很高。

3.3 电气原理图

图四 张力控制示意图

　　图四是整个系统的张力控制示意图，ev6000作为主驱动，控制整个系统的运行，ev6000张力控制用变频，驱动收/放卷电机，通过张力传感器反馈回来的张力的大小，做闭环控制，以保证整个系统的张力恒定、速度稳定。利用编码器与变频器作闭环控制，使变频器可以在高速度精度和恒张力下运行，同时pg3把信号送给ec20，由plc计算当前的运行速度、距离等数据。

　　plc实现传动点的协调控制，逻辑控制处理。plc实现线速度，运行命令传递到变频器，并收集变频器的运行状态。同时传递变频器参数修改信息。

　　选用ev6000张力控制专用变频器实现放卷和收卷控制，选用ev6000高性能矢量控制变频器实现主牵引控制。变频器以闭环矢量控制运行，安装脉冲编码器（pg），编码器信号类型：集电极开路输出型；

　　收、放卷变频器工作于张力闭环速度模式，ev6000自带卷径计算功能和断带检测功能。为了保证系统的快速起停要求，尤其是急停的技术指标。变频器都需外接制动电阻。

3.4 电气配线图

3.4.1 主驱动变频器接线图

图五 主牵引变频器接线图

　　变频器通过端子进行起停运行控制，运行方向设定，运行速度设定，故障停机和复位处理。

3.4.2 收、放卷变频器接线图

图六 收、放卷变频接线图

　　变频器通过端子进行起停运行控制，运行方向设定，张力给定设置，张力方向设定，运行线速度设定，收、放卷模式设定，初始卷径复位，故障停机和复位处理。

四 参数设置

1 牵引变频器参数设置

　　牵引电机选用的是艾默生高性能变频器ev6000-4t0220g，以下是该变频的主要功能码设置。

2 收、放卷变频器参数设置

　　收放卷电机选用的是艾默生高性能张力专用型变频器ev6000-t-4t0370g，以下是该变频的主要功能码设置。

五 调试步骤及注意事项

检查电气接线；

脱开负载，进行电机参数调谐；

某一确定速度下，用测速器对电机和卷取辊进行速度测试，根据测试结果计算各传动点的传动比并设置；

设置基本参数，试运转，观察电机运行方向，调整到正确的方向；

穿料，带料调试，根据效果合理调整各参数设置，直到符合控制要求；

在机台规格所规定的线速度范围内，从低线速度到高线速度进行试车运行，观察控制效果，根据需要调整参数；

在空芯卷径和大卷径之间试车运行，观察控制效果，根据需要调整参数；