（已结束）变频擂台第7期——2个变频器怎么同步？ 点击：10580 | 回复：63
本周擂台：2个变频器怎么同步？
设备配置、工艺条件及控制目的：
1、一条300米的悬挂链生产线，只有一根封闭的链条，同时由2个电机驱动，2台变频器分别驱动着两个电机。
2、 链条存在张紧，允许两个电机在一定程度范围内存在位移差，但不能过大，否则会拉断链条。
3、两个驱动的减速机速比不同，为2：1，因此要求2台变频器的频率输出大约也是在1：2左右。
4、检测第2条中的张紧位移，可以采用直线位移传感器（DC0-10V或4-20mA），也可以采用多个限位开关的组合。
要求：
1、要求两个变频器能够正常驱动生产线，不能把链条拉断：直线位移传感器的输出稳定在一个范围内或指定点不能超越2个限位开关。
2、可以不使用直线位移传感器，而采用2台变频器矢量控制。也可以采用直线位移传感器做PID调节。也可以采用2个限位开关做砰-砰控制。
3、电路该怎么画？变频器该怎么设定参数？
变频擂台每周一期，本期擂台在下周末结贴。
奖项设置：一等奖1名：50MP，二等奖5名：10MP，三等奖10名：30积分。
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1、张紧上的保护开关：过松、过紧超行程就不说了，碰到就得停线，说明有故障或者链条伸长太大了
2、张紧上有过紧检测和过松检测，用于调整积累误差（积累误差的含义就是长时间运行后、小的链条伸长等因素导致同步性变差），还应设置1个正常位置检测开关，在此位置时，从变频器以给定速度的比例运行
3、2台减速机输出轴（或通过齿轮导出）安装旋转编码器，用于速度反馈（编码器分辨率同链条转动距离关系很大，基本意思就是编码器没转一个脉冲，输送链实际运行距离是多少，必须清楚）
4、2台驱动电机用变频器控制，控制变频器可以用模拟量、网络均可。变频器一主一从，主变频器人为控制、从变频器根据主变频器设定及编码器反馈速度比较、计算出需要设定的速度
5、单位很重要，一定要弄清“米/分，厘米/秒"等换算
6、采样周期不能太大，太大了调整时间拉长，也不能太小，太小了反馈的速度不准确
一、PID 控制的同步方案介绍
1、PID 控制原理
PID 控制的同步系统，在同步控制中应用最为广泛，因此在这里也是讨论最多的一种方案。为了通过PID 的控制使设备同步，各台设备之间需要有一个反映同步状态的信号，这个信号一般由运行时的机械位置决定，所以通常是通过扇形挡块、浮动辊等机械装置的位置变化，再用相关的传感器或电位器转换成电信号，或直接用压力传感器等供给控制设备，控制设备根据这些信号的大小，通过PID 运算，调整相对应设备的速度，使设备之间保持同步运行。如下图所示。
2、控制原理
在这些控制系统中，一般都有一台我们称之为领航速度的设备，这台设备没有PID 反馈控制，是纯粹的速度控制，这台设备的速度决定了整个系统的工作速度，系统中其它设备的速度都需跟随这台设备，因此，也称之为主设备。主设备的选择并不是很重要，有时系统中的任何一台设备都可以作为主设备，为了方便起见，一般会选择第一台或最后一台设备作为主设备。但在有的系统中，其中的一台设备功率比其它设备大很多，或者相对来讲在系统中比较独立，一般就会把这台设备作为主设备。也有工艺的需要其中一台设备作为主设备。一旦主设备选定了，其余的设备就作为从设备，跟随主设备运行，并与主设备保持同步，包括系统前后端的设备。
速度控制框图如下。
3、同步速度频率的确定
理论上，通过计算合适的频率，就能使系统运行在同步状态。这个频率就是同步速度频 率。因系统一般是由同一个模拟量来给定主速度，所以一般要根据系统的额定运行速度，再根据各个设备的电机的额定转速、传动部分的传动比、辊筒的直径等计算出额定速度运行时变频器所需的输出频率，我们一般称为额定同步频率，使给定同一个模拟量时，各个设备都运行在额定同步频率，线速度就能保持一致。如果忽略电机的转差率，机械部分的传动精度与加工精度，这时如果不加PID 也能使系统保持同步运行。理论上，不加PID 时运行速度最稳定，因为PID 总是会有个调整过程，在调整过程中，速度就会有变化，所以加在主速度上的PID 分量是越小越好。这也就要求电机、机械部分的误差越小越好，这样就只需一个很小的PID 分量就能纠正电机、机械部分的误差，使调整的过程尽量小，系统运行时就越稳定。额定同步频率计算如下
F=50S/(V*B*2*π*R)
F：额定同步频率，对应变频器的最高输出频率
S：额定线速度
V：电机额定转速
B：减速比
R：辊筒直径
如果计算出的频率小于电机的额定频率，在修改最高输出频率时，同时修改基本频率，同时按比例修改基本输出电压，以保证压频比不变。
二、系统控制方案实现
1、系统配置
有二台变频器分别带动链条的二台电机，其中一台作为主（变频器）电机，另一台作为从（变频器）电机。接线图如下。
工作过程：二台变频器均接0~10VDC 的主速度给定信号，使二台电机能在一个大的范围内同步升速或降速，由于电机或负载的原因，二台电机的速度不能完全一致，这样就会造成积累误差，极限状态有可能一台电机被另一台拖着跑，造成一台变频器负载过重而报过负载，另一台变频器因被拖着走而报过电压。所以，为了达到负荷分配的目的，把主变频器的力矩输出信号给从变频器，作为PID 控制的给定，而从变频器的力矩信号反馈给自身，作为PID的反馈，从变频器最终控制的目的是使二台变频器的输出力矩一致，从而达到平均分配负荷的目的，使二台电机能同步运行。
2、参数设置
参数调整的关键是PID 的增益及积分参数，以及几个信号的滤波时间常数。这几个参数都要根据现场的运行情况来设定。因14 脚默认是电流输入，所以首先要把14 的电平改为电压输入，并且把主板上的J1 短接线剪断。主要参数如下：
主变频器工作于速度控制方式，按常规调整参数后，需调整23 脚输出对应的参数。
H4‐04=09，输出监视内部力矩指令，反映了主变频器的力矩输出
H4‐05=1，输出的增益，使输出10V 时对应100%的力矩信号
从变频器调整的参数比较多，工作方式是“主频率指令+PID 控制”，按常规调整参数后，需调整如下参数：
B5‐01=3，工作模式：主频率指令+PID 控制
B5‐02=1，比例增益；B5‐03=10，积分时间；这两个参数在实际运行时需调整
B5‐06=3~5%，加到主速度上面的PID 上限，
H3‐05=B，PID 反馈
H3‐08=1，14 脚输入0~10V
H3‐09=C，PID 目标值
H3‐12=0.5S，模拟输入的延时时间，按实际的运行状况调整。
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