四方变频器在工控行业的应用 摘 要：本文主要阐述了四方变频器的主要特点及在多个领域内的应用。 作 者：深圳市四方电气技术有限公司 江辉建，从事多年变频器软硬件的研发工作； 深圳市杰源电气自动化有限公司 万同山，从事变频器开发与应用近5年，对变频器在各行 业中应用的解决方案具有丰富的经验。 关键词：变频器 1、 四方电气产品介绍 深圳四方电气技术有限公司是深圳市专业生产低压变频器的高科技企业，其先后推出了E320通用型V/F控制变频器，E520注塑机专用型V/F控制变频器，以及C300迷你型无感矢量控制变频器，C320中小功率无感矢量控制变频器等。针对不同的应用行业，变频器内部集成了多种专用控制模块，如针对纺织行业的扰动运行功能模块等。产品功能齐全，硬件平台稳定，具有较高的性价比。对于部分工业电网异常的地区，四方变频器还开发了针对低电网电压的变频器。E320、C320系列通用型变频器主要应用领域涉及到：风机泵类的节能改造、拉丝机的变频控制、吹塑、注塑机械的变频控制，恒压供水的变频节能控制，纺织行业的变频控制等等; E520系列注塑机专用变频器已广泛应用于立式、卧式等各种注塑机改造工程中。智能的参数调整以及方便的节电率-效率折中调节功能，受到了广大厂家的好评. 即将推出的注塑用无感矢量型注塑专用型变频器，自动的注塑机参数优化、免调试、快速启动和刹车，实现真正意义的傻瓜式注塑机改造，将减免改造工程师的大部分调试工作。 (红色部分看排版要求是否减免) 2、 四方变频器的主要性能和功能介绍 1、 多种频率通道给定方式以及多种组合方式 四方C系列变频器多达九种的频率给定方式，以及多达12种的频率给定组合方式，方便于绝大部分控制系统构成。 2、 完善的加减速曲线设定功能 四方变频器使用了多达15个参数码设定变频器的加减速V/F曲线，对于部分需要特殊启动要求，以及特殊运行曲线的场合，适当的参数调整将具备优越的性能。 3、 电机参数的的自适应校正功能 四方C系列变频器的优越的矢量控制算法，得益于实时的电机参数校正功能，针对电机特性，选择需要校正的变化中的电机参数，将大大改善变频器控制算法的性能。 4、 优越的低频性能 快速的电流闭环和速度闭环，使变频器在低速时具有其他变频器不可比拟的高性能，零频转矩输出功能，实现大负载的快速启动，同时防止电机负载停机抖动。 5、 完善的输入和输出通道 作为一个被控体，越完善的接口方式，越方便于系统控制和系统集成。四方变频器的输入包括接收6路可编程多功能端子X1~X6，模拟电压输入（VC1，0~5V，VC2，0~10V），模拟电流输入CC（电流范围可选0~20mA），外部频率信号输入PLS（0~50KHZ）以及兼容多种通信协议的串口输入。输出端包括两路可选的电压/电流输出端，以及多达近20种功能定义的两路OC端子和接触器节点输出。 6、 完善的变频器和电机保护功能 可变速的风冷系统以及加速中，运行中过流，限流等功能，确保变频器内部模块的工作温度限制在要求之下。 3、 四方变频器的应用 与其他国内外变频器产品一样，四方变频器作为一个低压电力电子产品，使用中务必注意其由于变频器自身特性或参数的不适当设置带来的故障或问题，以下就四方变频器在客户使用过程中一些典型的故障分析以及解决。 （1、 过电流故障 故障原因可分如下： ①　外部接线故障，②　电机参数设置不当或未进行正确的参数自检测动作。 ③变频器输出V/F曲线设置不当。④　加减速时间过短。⑤　外部负载过大 （2、 过电压故障 当出现过压故障时，通常是变频器内部直流母线电压过高，其原因主要可以分析为两个通道： ① 输入整流通道，即变频器输入电网电压不稳定，或者出现电压冲击。② 负载通道，即变 频器带负载的反冲电压，当判断为负载通道时，需要适当加长减速时间，或者加装制动装置， 时在可能的情况下减少负载扰动。 （3、 输出短路保护 当外部接线故障时，或者输出短路时，或者当外部输出接上容性负载时，容易出现此类 故障，出现此类故障后，注意需要等待一分钟以上的时间再启动变频器。在没有找出原因时切不可轻易重新上电。 （一） C320变频器在拉丝机械上的应用 摘 要：分析当前拉丝机械的行业状况，从应用角度出发，结合拉丝机工作原理，简述了拉丝机应用四方变频器的方法。 关键词：拉丝机 PID闭环控制 1、 引言 对于大部分使用拉丝机的国内金属加工企业来说，国产拉丝机械产品已经能够被接受替代国外高端的产品，拉丝机械主要配套国外变频器，主要原因有两个，一是国产变频器技术在一段时间内落后于国外变频器厂家，无论从控制算法的先进性，可实现性，还是从硬件平台的简易性，稳定性都有一定的差距。二是对于大部分国外拉丝机械设备生产商来说，也倾向于配套国外变频器和PLC。国产变频行业在前5年的发展，已经证明绝大部分性能已经满足现场需要。针对拉丝机械配套市场，四方变频器开发了专用控制功能模块，内置先进快速的PID控制算法，针对各种不同的拉丝机械，均能够实现较为简洁方便的拉丝机控制方式。 2、 拉丝机工作分析 从产品终端来说，拉丝机可以分为大拉机，中拉机，小拉机，微拉机。而从拉丝机内部控制方式和结构来说，可以分为水箱式，滑轮式，直进式等主要的几种。对于不同要求，不同精度规则的产品，不同的金属物料，可选择不同规格的拉丝机械。对电线电缆生产企业，双变频控制的细拉机应用比较广泛，相对而言，其要求的控制性能也较低，而对大部分钢丝生产企业，针对材料特性，其精度要求和拉拔稳定度高，因此使用直进式拉丝机较多，不同的拉丝机械，其工作过程基本相同（如下图）： 金属初制品 金属成品 (1、 放线:金属丝的放线速度，对于整个拉丝机环节来说，其控制没有过高精度要求，对部分双变频控制的拉丝机械，甚至可以通过拉丝环节的丝线张力通过一圆盘拉伸。对大部分拉丝机械，放线的控制是通过变频器驱动放线机实现的。 (2、 拉丝:拉丝环节是拉丝机最为重要的环节。不同金属物料，不同的产品精度和要求，拉丝环节有很大的不同，双变频控制拉丝机拉丝部分与放线部分共用一台电机，金属丝通过内部塔轮的导引，经过模具而逐步拉伸。而直进式拉丝机拉伸效率较高，对每一道拉丝工序，都需要一台电机带动，因此其控制也最为复杂。 (3、 收线:收线环节的工作速度决定了整个拉丝机械的生产效率，因此也是整个拉丝机工作的控制源，一般通过一个主机PLC或人机操控系统直接控制的变频器驱动收线机。 3、拉丝机械工作原理分析: 反馈 图1: 双变频式拉丝机控制流程图 双变频式拉丝机的控制流程如图1:主控操作面板设定PLC输出收线信号，此信号通过PLC频率修正后给定至收线控制1#变频器，金属制成品于收线端通过一安装有张力传感器的导轮，输出金属丝张力信号，作为拉丝收线张力信号反馈输入到1#变频器，1#变频器通过内置PID闭环控制，决定输出频率，此输出频率通过主控系统或者PLC综合，输出对2#拉丝环节控制电机的控制，由于对产品精度和拉拔要求不高，金属丝在通过不同模具时的速度差异通过机械机构实现，而不必要对每道拉拔都实现闭环控制。 图2: 直进式拉丝机的控制流程图 使用变频器的典型直进式系统控制如图2，操作面板和PLC负责设定和监控各个环节的参数，通过变频器的各个设定端子，直接进行各个拉丝卷筒控制变频器状态共享。收线卷筒电机的运行频率通过主操控PLC输出给定。收线电机的运行频率，直接决定了上一级(5#)电机的运行速度，为了保证张力基本恒定以保证金属产品的品质，拉丝环节(1-5#)电机的主控速度通过PLC综合下一级电机的频率给定，单独主频率给定信号满足不了产品生产要求，容易造成断线故障，因为在直进式各个拉丝道中，拉丝的效率较高，各个卷筒间丝线张力很不一致，致使各个拉丝卷筒间丝线半径精度不高，为达到生产要求，一般以本级电机张力传感信号为频率设定辅助信号反馈，通过调节辊输出的是角度信号，角度信号经过凸轮变成直线式位移信号，位移传感器检测直线位移信号输出0～10 V的电压信号，此信号做为内部PID的反馈信号。 主控制信号控制变频器时，必须考虑机械惯性，按一定的斜率输出，即通过一频率斜坡发生器产生变频器主控制信号。发生器的斜率可针对不同机械的特性而设定。辅助信号由内置PID环节输出，它决定了当前拉丝机的动态特性，在整个信号给定中，当辅助信号所占比例较大时，转速将出现大的振荡而较难稳定，当辅助信号占比例较小时，其控制跟随速度较慢。因此须在主控PLC或变频器内部对辅助频率进行限幅，通过简单的比例关系，设定主给定信号和拉丝机本身闭环给定信号的比例关系即可实现，对大部分拉丝机，使其PID频率限幅在10%左右。 拉丝机各个卷筒控制电机频率主信号给定需要进行修正和补偿，这是由于拉丝机工作特性决定的。 根据金属丝体积秒流量相等的原则，设上一级模具出线半径为A，线速度为VA，经过当前级模具拉伸后半径为B，速度为VB，则变速比满足下式： VA/ VB = B2/A2 ( 公式1) 4、 四方C320系列变频器优势介绍: (1、 使用转速和电流闭环的无传感器矢量控制方式，快速的