pdl elite系列工程型变频器的应用实例介绍

Elite系列工程型变频器的应用实例介绍前言Elite系列变频器是施耐德电气最新推出的高性能工程型变频器产品，主要应用于要求精确控制力矩和速度的高级别应用场合。例如：·要求精确运动控制和停止/悬停能力的起重机、电梯、升降机。·精确控制非常关键的纸张加工机械和轧钢机。·以精确传输和产品定位为基本要求的物料输送/指示。·以及其他工程应用场合。其主要特点有：一种变频器适用于所有的应用场合·开环模式控制用于一般工业场合，如输送机、挤压机、搅拌机以及正排量泵等。·闭环矢量控制对提升或抓举应用进行精确控制，如起重机、电梯、卷扬机以及升降机等。控制灵活性·可通过显示组件或计算机/PLC进行设置和操作。·数量众多的可配置的控制输入和输出口：7个数字输入口/2个模拟输入口/1个光纤输入口，3个数字输出口/2个模拟输出口/1个光纤输出口。·串口通信-RS485/RS232标准：支持的软件协议包括Modbus、DeviceNet、Interbus、RemoteI/OTM等等。·PID过程控制器·在Windows下运行的Vysta®软件可允许在特定场合对变频器进行自定义设置。优异性能·开环模式提供多种不等的电机速度，最小可低于1赫兹。·闭环矢量控制用于高性能要求的场合，即零速度下提供250%的力矩。适用于苛刻的工业环境·IP54封装保证苛刻环境下的运行可靠性。·适应高达50℃的环境温度等级。认证及核准·UltradriveElite内置滤波器，完全符合EMC标准，即无需附加的滤波器。·符合主要的国际标准，包括BSEN61010-1、AS/NZS2064-1、BSEN61800-3。·依照AS/ZNS（ISO）9001：1994质量管理标准设计制造。VYSTA工程软件介绍增强的性能·Vysta®forWindows软件可以针对特定应用对变频器的配置进行定制。·配置系统控制程序，如多速度、多加速度应用场合，起重机控制，多泵系统和卷扬机。·EliteSeries交流电机变频器可以存储多个Vysta应用程序。这样，一台标准变频器可以变成一台起重机专用变频器，只需选择合适的程序即可。·Vysta软件支持包括：全面的程序帮助菜单，在线网络支持以及内部培训课程。超乎寻常的灵活性·Vysta软件是一个基于Windows的编程平台，它对用户非常友好，且十分灵活，能够使用拖放技术简化配置。·独一无二的图形化用户界面（GUI），可以简化变频器编程。·通过串行通讯协议可以对Vysta变量进行完全访问。·Vysta含有主要的过程控制函数模块，包括PID环、布尔逻辑函数、计数器、比较器、模拟开关、斜坡控制器、限速器等。·FLASHROM程序存储可以随时更新最新的系统软件而无需更改变频器硬件。Vysta可以分成3个主要的组成部分：屏幕列表编辑器·变频器的显示和功能可以通过两行16个字符可远距离安装的LCD，使用Vysta进行完全定制。远程显示屏用于编辑和显示变频器参数和变量。·屏幕显示可以根据需要进行修改、添加或删除。可对变量进行标定和显示（表示实际的单位如流量、线速度和线速率）。·数据可通过键盘输入，例如比例因数、比率、设定点和参数调整。·每个Vysta程序支持多个屏幕列表，例如可选择部分删除的或完整的屏幕列表。原理图编辑器·独一无二的用于创建逻辑原理图的用户界面（GUI），可以使用拖放技术，选择合适的功能模块或图标，将它们链接或连接到一起，简便地对其进行配置。·Vysta包含主要的过程控制功能函数模块，如PID环、布尔逻辑函数、计数器、比较器、模拟开关、斜坡控制器、限速器等，加上标准的算术运算符，如加、除、乘、开平方、积分和三角函数。·Vysta程序能够控制通常由屏幕显示或通过串口通讯访问的任何内部变量。·可以独立于标准程序功能之外对电机变频器模拟和数字I/O进行监测和控制。这样变频器就可以执行正常的电机控制任务，同时还能充当另一个部分或另一个过程控制系统的远程终端组件。编译器·一旦屏幕列表和原理图组件完成之后，文件即被存储成一种连线表格式。·Vysta连线表随后被编译并通过一个RS232串口下载到Elite系列变频器中。·在编译过程中将检测并显示程序配置中的错误。实例1采用Elite使塔吊获得新生在耗资1.02亿美元的惠灵顿WestpacTrust体育场的工地上，一架有着27年历史的塔吊仍在使用，而且它具有许多新塔吊所不能比拟的能力，这都要归功于用SchneiderElite系列交流电机变频器替换了对旧有的控制系统。该体育场的开工日期是惠灵顿的建市纪念日，2000年1月24日。这个塔吊在施工现场的作用非常关键，因为整体结构中约有90%都是由预先浇铸的混凝土构件组成的，其中大部分在用卡车从制造商处运来之后就必须立即吊装到最终的安放位置。正如该工程承包方Fletcher建筑公司负责更换交流电机变频器的DanDunne指出的，“在这种工作中，唯一可以接受的塔吊类型就是那种能够在100%的可用时间里提供100%生产率的机器。”该体育场工程的规模要求Fletcher的4座巨型塔吊必须能够对照顾到整个作业现场的范围——其中包括一座有27年历史的德国生产的起重机。这座最大起重能力为20吨的塔吊是新西兰最大的起重机之一，但是在它投入体育场工程之前Fletchers建筑公司必须确保它能够可靠运行。原来的控制系统：最让人头疼的部分是起重臂的旋转控制。起重臂的旋转由旋转驱动器驱动；由3个电机控制旋转驱动器，旋转齿圈上每120度安装一个电机，用来提供相等的力矩，塔吊顶部驾驶室的下方安装有一个大型球轴承，上面带有一个固定齿轮。每一个驱动单元用一个恒速电机通过电磁离合器对减速箱进行驱动。旋转的动力调整通过改变离合器的直流激励进行。电磁离合器容易出现故障，既有机械上的也有电气上的原因。当一个离合器失效时，剩下的两个或一个离合器将可能出现过度激励，有时可能会发展到完全锁死的程度。这种情况如果不及早发现，旋转机构某些部件也将随之出现机械故障。最坏的情形是旋转齿圈轮齿脱落，更换新的齿圈需要花费10万美元，另外还要加上塔吊拆卸和重新组装的费用。替换齿圈是没有现货的，必须在德国进行制造在发运过来。鉴于以上原因，Fletchers建筑公司下决心对其进行改造。有人曾经提出过一个机械式的解决方案，考虑使用液压联轴器，但最终这个方案被放弃了。Fletchers建筑公司转而在ArthurEde公司的协助下，率先采用一种使用SchneiderElite电机变频器的创新化解决方案。原来的驱动电机现在直接与变速箱相联，所有的方向、速度、加速度、力矩和制动都通过Elite变频器进行控制。“我们已经取得了三方面非常重要的成果，”DanDunne说。“首先，可靠性提高了，这对于起重机的应用至关重要。其次，它的成本大约只是我们以前曾经研究过的液压方案的1/3。第三，它避免了老型起重机制造商技术支持不足的问题。实际上我们采用的这项技术与起重机制造厂商的最新技术是十分类似的。”“控制的平滑性是一个显著的优点，这一点在放置水泥预制件的时候尤其重要。虽然它对操作员的技术要求并没有降低，但在使用交流电机变频器的吊车上，一个熟练的操作员一天中可以做更多的工作。”Dan还发现，变频器系统在吊车的现场调试中有很大的优势。“虽然在研发阶段我们在工厂中尽了全力，但并没有实际地装载货物。到了现场之后，我们才发现当塔吊有了载荷以后吊车的控制出现了一个问题，这是没有预料到的。不过Arthur和Schneider通过利用Vysta软件对Elite变频器重新编程解决了这个问题。即使是现在我们也可以很快地更改它的应用特性。不需要进行任何机械或结构上的改造。这是一个很重要的价值所在。”ArthurEde是ArthurEde公司的常务董事，他已经在许多工业场合的交流电机变频器中使用了SchneiderElites产品。“这些变频器提供给我们很多好处，”Arthur说，“比如，它不会有突然的输入电流冲击。普通电机在启动时可能达到100A的输入电流，但使用了Elite后，如果电机额定值是20A，则它任何时候的电流都不会超过这个值。这对建筑工地是很重要的，通常工地上在电机启动时会出现动力电源不足的情况。我们还发现由原先的旋转驱动器设定值传递给吊塔结构的应力会超出经检定的限度。适用新的变频器后，将力矩曲线调整到这些限制值范围内将会是件很容易的事情。Elite系列变频器在此应用中被配置为“一主二从（amasterandtwoslaves）”方式，三台变频器分别控制旋转齿圈上每120度安装的三台电机，它们之间的控制量数据（速度、电流、转距等）通过光缆传输。从属电机的力矩由主电机设定为与之相等的值。光纤连接不会受到通常工业环境下的电气噪声干扰，相比常规的连接它可以处理速度非常高的数字信息流。此应用程序由Vysta软件编程完成。在横梁上承载升降机的吊车的运动也是由Elite系列变频器控制的。它同样使用了Vysta软件。吊车的控制是速度控制，在接近轨道两端的“stop（停止）”位置时给出“减速”信号自动减速，这样就有安全裕量以防备操作员的失误。吊车的制动也通过电机提供，避免了机械损耗。交流电机变频器在塔吊上应用在国际上也是非常新的技术，而且Schneider应用工程师已经在研究Elite系列变频器和Vysta软件在塔吊上更新的应用了。“我们可以使用一个PLC将吊车和旋转功能连接起来，开发防碰撞的设备，”Dan说，“例如，我们可以保证吊车在吊运货物时不会在道路上方摆动。这一点在使用其他电气塔吊时是做不到的，因为如果没有操作员干预，液压联轴器会妨碍对旋转减速和制动的控制。老的塔吊经过改装后，可以使用自动控制减速到零。”ArthurEde对Schneider应用部提供的支持和协助大加赞赏。他说：“Dan和我多年来一起在很多建筑工地上进行合作。塔吊的问题对我们是一个巨大的挑战，如果没有Schneider的支持我们也完成不了。”他又说“塔吊原生产商的一个代表不久前曾经来过这里。Schneider设备的紧凑性给他留下了深刻的印象，他甚至不相信在不使用专用电机的情况下能够对塔吊功能作如此大的改进。直到我们展示了这套在试验设备上运行的系统后他才相信。是Schneider的设备起了最关键的作用。”实例2Schneider和SchindlerLifts——EdenPark项目中的胜利团队EdenPark新的ASB斜坡看台是在2000年7月正式开放的，它安装有多层电梯，电梯中配备Schneider的交流电机变频器以及它新开发的优秀的可视化编程平台VYSTA。这座新看台是一个耗资几百万美元的开发项目的一部分，该项目可以让新西兰著名的奥克兰橄榄球和板球场的设施达到世界级水平，并增加一系列功能区和餐饮区。SchindlerLifts（新西兰）公司是该国最大的电梯和自动扶梯供应商，它是瑞士Schindler集团（世界上最大的电梯-扶梯生产商之一）的一部分。该公司为EdenPark项目提供电梯产品。它在新西兰和澳大利亚的项目中都采用了Schneider交流变频器。SchindlerLifts的技术工程师JohnLocke解释说：“我们很长时间以来都将Schneider电机变频器作为首选的变频器，这有几方面的原因。作为一家本地制造商，Schneider向我们提供定制的解决方案和随时的应用工程协助。VYSTA编程软件使Schneider交流电机变频器相比其他变频器制造商显得与众不同。它可以进行范围广泛的高级编程——类似于PLC，同时也有相当大的灵活性。”该工程中有一部电梯是一个定制牵引力为3000kg的客货两用电梯，它的总行程为21米，共有5个停靠站，速度为1m/s。另外3个是Schindler公司的载客16人（牵引力1150kg）的客梯，中间有4个停靠站，速度为1m/s，总行程14.8m。客货梯配备一个UltradriveElite90安培交流电机变频器，3个客梯中每一个均配有MicrodriveElite46安培电机变频器。所有这些都使用VYSTA软件进行配置。变频器的任务是管理Schindler控制系