1、.造紙機常用變頻器的主要參數和設置方法作 者 ：陜西科技大學 陳景文 吳彥銳 王紅艷摘 要 ：文章就造紙機變頻傳動控制系統中常用的幾類變頻器的參數選擇問題給出選擇原則及設置參考。 英文摘 要 ：This paper about how to select the parameter on the several in common use inverters for the paper machine transmission system. It gives the select principle and the consult about setting .關鍵詞： 造紙機 變頻器 參數

2、設置 1 引言我國的造紙業近幾年發展非常迅速，同樣，造紙機的傳動系統中變頻器的應用也越來越廣泛，本文就幾種造紙傳動系統中常用的變頻器參數及設置方法作一介紹，供本行業電氣人員參考。常用變頻器可以從兩方面來理解:(1) 經常使用的變頻器是從其應用的廣泛性來理解;(2) 通用性，現在市場上能見到的變頻器種類品牌都很多。品牌如ABB、富士、西門子等。而每一種品牌又有很多種。例如西門子變頻器就有伺服型、通用型、風機泵型。本文分析幾種應用范圍較為廣泛品牌的通用型變頻器在紙機傳動中的主要參數及設置方法。2 造紙機變頻器參數設置原則根據造紙工藝要求，我們已經知道紙機對變頻器的一些基本要求，現在絕大多數通用型變

3、頻器基本都能滿足這些條件。但是如果參數設置不當，也會影響系統的性能，甚至不能正常運行。對于通用型變頻器來說，其主要參數和設置可以從以下幾個方面來考慮:2.1 頻率信號參數設定變頻器運行頻率:通用型變頻器可以從以下幾個方面來獲得運行頻率。(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，通過它可以改變變頻器的運行頻率，這是一種數字設定頻率的方式，由于這種方式不能在現場實時修改變頻器的運行頻率，因此，其應用范圍受到一定的限制。只能在單電機拖動且不經常修改運行頻率的場合中使用。(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05VDC，010VDC，-5

4、5VDC，-1010VDC等幾種;電流輸入基本上有020mA和420mA兩種，可以任意設定其中的一種或多種輸入，變頻器內部用10位以上的A/D把它轉換成數字量。應用這種方式設定變頻器的運行頻率可以實現外控操作，且在現場可以實時修改，但是眾所周知模擬量在傳輸過程中易受干擾，特別是電壓信號，更易受干擾，造成系統運行不穩定，這里建議用電流信號;另外用模擬量設定運行頻率，在紙機傳動控制系統中還要解決速度同步問題。(3) 數字端子這種設定頻率的方式，各種品牌的變頻器叫法不一，如ABB變頻器叫電動電位器，而富士變頻器叫上升/下降功能等，其實際上就是利用變頻器本身的多功能數字輸入端子來改變變頻器的運行頻率，

5、且升/降速的速率可調。這種方式在紙機傳動系統中以八缸紙機應用最為典型。(4) 通訊方式這種以串行通訊的方式設定變頻器的運行頻率在大型紙機傳動系統中應用最為廣泛。常見的有RS-485或CAN總線等。當然，在通用型變頻器的頻率設定方式中，常見的是以上4種，這4種方式也并非獨立存在，它們可以組合使用，例如ABB800系列變頻器在設定頻率時就可以用模擬量的代數和，多個模擬量的最大值，多個模擬量的最小值，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，應根據實際情況，靈活運用。2.2 控制命令它包括控制電機的起動/停止，電機的運行方向等。(1) 起動/停止當系統準備就緒后(通電)，變頻器處于待

6、機狀態，電機并沒有運轉。要使系統運轉需給變頻器一個起動命令。有三種方式可以起動變頻器:l 操作面板;l 外部端子，可以是固定電平也可是脈沖信號;l 通訊方式。可以根據實際情況，選擇其中的任一種方式。變頻器停止時和起動完全一樣，只不過動作相反。(2) 電機的運行方向交流電機是通過改變其輸入三相電源任意兩相的相序來改變其旋轉方向的，在變頻中只需給它一個電平信號自動調整其兩相相序，從而改變電機的旋轉方向，在設計傳動系統中，根據工藝要求決定是單向或是雙向運行，在紙機傳動系統中，都是單方向，可以通過變頻器參數規定其旋轉方向。2.3 限幅參數限幅是規定系統正常運行時的參數范圍，如最大轉矩，電流頻率等對于不

7、同的系統來說其設置也不相同。其它除了以上三類參數之外還有輸出信號類，恒速類，加減速時間等多種，將根據不同類型的變頻器單獨介紹。3 幾種常見變頻器的參數設置ABB變頻器是應用較為廣泛的一種品牌，現在主要有兩大系列:l ACS800系列，具有各種功能等級。l ACS400系列，從2.2kW到30kW范圍內的各種功率等級。另外在小功率當中還有ACS100系列。ABB變頻器以其穩定的性能，低廉的價格在紙機傳動系統中被廣泛應用，這里從我們多年來對ABB變頻在紙機傳動應用中遇到的需經常改動的一些參數加以說明。3.1 ACS800系列變頻器的參數及設置(1) 起動數據它是設定電機信息的一組參數，只需在第一次

8、運行時設置以后就不需要再改變了，這一組參數代碼范圍從99019910共10個參數。l 電機信息電機信息包括電機額定電壓(9905)額定電流(9906)額定頻率(9907)額定速度(9908)額定功率(9909)。這些參數的獲得是從電機的銘牌數據中得到。例如一臺四極三相異步電動機Pn=30kW，In=59A，nN=1450r/min fN=50Hz，UN=380V，則設置參數時:9906=59.0，9907=50.0, 9908=1450, 9909=30.0。l 控制模式電機控制模式(9904)ACS800系列變頻器有兩種控制模式:DTC即直接轉矩控制和SCALAR即標量控制。在直接轉矩控制模

9、式下，系統中給定信號為轉矩，即使在沒有反饋的情況下(即開環)也可對電機進行精確的速度及轉矩控制。而標量控制相對來說控制精度要差一些。l 應用宏的選擇(9902)所謂應用宏，就是根據變頻器在一些常用的場合中所需的一些功能在出廠時已經經過預編程的參數集。利用這些應用宏，用戶可以快速完成對變頻器的直動。ABB800系列變頻器的應用宏有以下幾種:Factory(工廠宏); Hand/Auto ctrl(手動/自動宏); PID control (PID控制宏); sequential control (順序控制宏); Torque control(轉矩控制宏)。用戶以根據需要選擇應用宏。例如在利用變頻

10、做壓力或流量控制系統中，就可以用PID控制宏實現閉環控制。(2) 變頻器控制參數這些參數主要規定了變頻器起動方式，包括:10.01 10.02起動/停機/方向的命令的信號源，在外部控制時，變頻器的起動和停止應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，常用的可以設為DI1DI6的任何一個作用起動/停止的命令的輸入端。10.03是規定變頻器所拖動電機的旋轉方向，根據電機學我們知道三相異步電機的旋轉方向取決于輸入三相電源的相序，在需要雙向運行(如電梯、升降機等)的場合可以把這個參數設為REQUEST，由數字輸入端子來控制電機的旋轉方向。16.01允許信號:要起動變頻器將參

11、數必需設為YES。(3) 給定選擇l 外部控制選擇11.02:ABB800有兩個控制源可以選擇，即EXT1，EXT2。當選擇EXT1時，變頻器的起動由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。對于PID應用宏，此時為開環控制，對于轉矩控制宏，此時為速度控制，當選擇EXT2時，變頻器的起動及頻率來源分別為10.02,11.06; 在PID宏及轉矩控制宏下分別為閉環控制及轉矩控制 方式。l 頻率給定源的選擇10.03,11.06分別是EXT1，EXT2的給定源，對于使用模擬作為給定時可以選擇模擬輸入端子(AI1AI3)的任何一個作為給定，這里要說明的是AI1為010V DC

12、電壓信號，AI2AI3為020mA電流信號，當然也可以通信或數字端子(即電動電位器)進行設定頻率。l 恒速，在有些場合中，如紙機在爬行時，不需要改變變頻器的運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、減速時間加、減速時間及積分類型的選擇十分重要，特別是在拖動大慣性負載時，如在紙機傳動系統中，拖動烘缸的變頻器在設置加、減速時間應大一些，如加速時間過短，起動時電機處于堵轉狀態，容易發生過流故障，如減速時間過短則可能發生慣性負載拖動電機，使電機處于發電狀態，則變頻器會發生過壓故障，建議在這些場合中如允許可用自由停機方式(即21.03設為COAST)。在紙機傳動

13、系統中，烘缸傳動加速時間20.02可設為3040s，減速時間可稍長一些，即22.03可設為4080s，其余傳動器加、減速時間均可設為2030s。對于參數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。一般傳動系統中均可用線型積分，在電梯及復卷機傳動系統中則用S形曲線。(5) 限幅參數限幅參數主要規定電流轉矩最高運行頻率等參數，在ABB800系列變頻器中，最大輸出電流能達到200%Ihd，在轉矩控制模式下最大輸出能達300%，一般來說，在紙機傳動控制中，都能滿足要求，這些參數基本上不用修改。(參數代碼20.03 20.04)對于最高運行頻率，一般出廠設定50Hz，如果傳動系

14、統減速器選擇合適的話，也不用修改，如果要修改這一參數時，要注意的是在運行頻率大于50Hz時為恒功率調速，ABB800變頻器修改最高運行頻率時也設定以下幾個參數(以改為65Hz為例)99.07改為65Hz; 20.08改為65Hz; 11.05改為1950r/min(對于四極電機)。(6) 閉環控制參數閉環控制的實現對于ABB800變頻器有兩種途徑: 配編碼器反饋卡的速度閉環控制和過程PID控制。l 速度閉環控制此時要設定的參數有(a)50.01編碼器每轉的脈沖數，這一參數根據所選編碼器來確定，一般有360，500，1024，2048 規格; (b)50.02編碼器脈沖的計算，一般在紙機傳動中，

15、不需正反轉運行可以設定為單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間。這些參數要根據具體的傳動系統進行整定，使穩定的動態性能指標均能滿足要求。(e)98.01脈沖編碼器可選模塊選擇應設為YES。l 過程PID閉環控制在壓力流量等閉環控制系統中，反饋量往往是把壓力或流量通過傳感器轉換為電壓或電流信號，這時就可以用過程PID控制，參數設置主要是整定PID參數(a)40.01 PID控制器增益;(b)40.02 PID控制器積分時間(c)40.03 PID控制器微分時間。當然，ABB800變頻器的參數很多，除以上所列的6類之外還有通訊參數，故障管理等。3

16、.2 ACS400系列變頻器參數設置ACS400與ACS800變頻器相比較，其功能簡單一些，主要有:(1) 不能實現直接轉矩控制;(2) 不能實現速度閉環控制;(3) 功率等級只有2.230kW。但其參數設置基本與800系列變頻器相似，這里就不再詳細介紹，把其中紙機傳動控制系統中的經常用到的參數列在表1中。表1中需要說明的內容:*此表中參數是根據紙機傳動中多年積累所得到的經驗值;*表中電機以7.5kW四級電機為例;*控制宏以PID控制宏為例;*表中電壓及電流均為線值。3.3 富士變頻器的參數及應用設置富士變頻器以其優越的性能，中文操作等優點而深受廣大用戶的喜愛。對于400V系列可分為兩種子系列:一般工業用標準系列，這里簡稱G系列，功率從0.4220kW;風機泵用標準列系列，簡稱P系列，功率從7.5kW280kW。在紙機傳動中應用富士G系列變頻器的也較為廣泛。這里以我們設計的一臺1760/250紙機傳動為例介紹富士變頻器的參數設置，該紙機應用速度鏈控制器以模擬量的形式給定頻率，其參數設置如表2所示。3.4 安川變頻器的參數及應用設置在這里我們介紹智能矢量型VARISPEED-616G5系列變頻