近年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及自動(dòng)控制技術(shù)的顯著進(jìn)步，生產(chǎn)工藝的改進(jìn)及功率半導(dǎo)體器件價(jià)格的降低，變頻調(diào)速在工業(yè)上的應(yīng)用愈加廣泛，在節(jié)能、省力化、自動(dòng)化及提高生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量等方面都取得了顯著效果。并且變頻器的調(diào)速性能優(yōu)異，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩足夠大，能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，且變頻器基本屬于免維護(hù)，所以近幾年來(lái)其在行車上的應(yīng)用也越來(lái)越廣。為了滿足快節(jié)奏的生產(chǎn)及鋼卷在吊裝過(guò)程中的質(zhì)量，對(duì)大部分行車進(jìn)行了變頻更新。我們知道，行車各機(jī)構(gòu)都屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，且起升機(jī)構(gòu)為位能性負(fù)載，所以對(duì)起升機(jī)構(gòu)的控制性能、精度要求及調(diào)試相對(duì)平移機(jī)構(gòu)就要復(fù)雜一些。對(duì)此，本文主要以起升機(jī)構(gòu)的變頻調(diào)試為入點(diǎn)，講述行車在變頻調(diào)試中的步驟及方法。

2 控制系統(tǒng)概述
變頻控制系統(tǒng)均采用主令控制器+plc+變頻器的控制方式，起升機(jī)構(gòu)采用帶pg速度反饋的矢量控制方式，大車采用v/f控制方式（大車兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)），小車采用無(wú)pg矢量控制方式。變頻器選用的是日本yaskawa g7 變頻器，大、小車機(jī)構(gòu)變頻器選用的是通用型變頻器，起升機(jī)構(gòu)則選用的是該系列起重專用變頻器，以提高起升機(jī)構(gòu)的控制性能、精度及安全可靠性。本文著重講述的是起升機(jī)構(gòu)變頻器的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。其電氣原理圖如圖1所示。

3 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試
按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案，檢查變頻器的輸入輸出端及多功能（數(shù)字、模擬）端子的接線、pg速度控制卡的接線、電機(jī)的接線、plc的輸入輸出端子的接線、外圍電器元件的接線等是否緊固，并進(jìn)行接線校核，確認(rèn)沒(méi)有錯(cuò)誤后合上電源總斷路器，用萬(wàn)用表測(cè)量三相電源電壓是否平衡，確認(rèn)無(wú)誤后合上機(jī)構(gòu)斷路器，再按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)構(gòu)接觸器吸合，變頻器得電。

3.1變頻器初次上電檢查
檢查變頻器數(shù)字操作面板，其“seq”、“ref”、“alarm”指示燈點(diǎn)亮。
（1）“seq”指示燈點(diǎn)亮：控制回路端子輸入運(yùn)行指令有效。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的運(yùn)行指令、多段速指令均是從控制回路端子輸入，故“seq”指示燈點(diǎn)亮。
（2）“ref”指示燈點(diǎn)亮：控制回路端子a1、a2輸入頻率指令有效。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的頻率指令采用變頻器內(nèi)部的頻率指令，沒(méi)有采用端子a1（主速）、a2（輔速1）輸入頻率指令及模擬量輸入端子a3（輔速2），故修改參數(shù)b1-01=0（即頻率指令來(lái)自操作器），修改后“ref”指示燈熄滅。
（3）“alarm”指示燈點(diǎn)亮：某個(gè)參數(shù)設(shè)置有誤。查看數(shù)字操作面板的錯(cuò)誤提示，對(duì)照說(shuō)明書的故障解決對(duì)策進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)修改，修改后“alarm”指示燈熄滅。
依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案，“seq”指示燈點(diǎn)亮、“ref”指示燈熄滅、“alarm”指示燈熄滅為變頻器上電后的正常狀態(tài)。

3.2 基本參數(shù)設(shè)定
依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，起升機(jī)構(gòu)采用帶pg矢量控制方式，編碼器選用增量式磁旋轉(zhuǎn)編碼器，脈沖數(shù)為600p/r，通過(guò)速度控制卡pg-b2與變頻器相連接，如圖1所示。主要設(shè)定的基本參數(shù)如表1所示，其他參數(shù)應(yīng)用出廠設(shè)定值。

學(xué)習(xí)參數(shù)設(shè)定及實(shí)施自學(xué)習(xí)矢量控制是異步電動(dòng)機(jī)一種理想的控制方式，它具有很多優(yōu)點(diǎn)，如可以從零轉(zhuǎn)速進(jìn)行速度控制，調(diào)速范圍寬；可以對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行精確控制；系統(tǒng)響應(yīng)速度快；加減速特性好等。但異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行矢量控制是以電動(dòng)機(jī)內(nèi)部參數(shù)已知為前提的，除了必須準(zhǔn)確地檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速外，還必須準(zhǔn)確掌握電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部參數(shù)m和r2，并將這些參數(shù)輸入變頻器的控制算法。若所掌握的參數(shù)值有誤差，則電動(dòng)機(jī)的控制性能將直接受到影響，為了保證進(jìn)行矢量控制時(shí)變頻器控制算法中所用到的參數(shù)與實(shí)際參數(shù)一致，故有必要進(jìn)行電動(dòng)機(jī)自學(xué)習(xí)（auto-tune）。

yaskawa g7 變頻器有三種自學(xué)習(xí)模式：旋轉(zhuǎn)型自學(xué)習(xí)模式、停止型自學(xué)習(xí)模式、只對(duì)線間電阻的停止型自學(xué)習(xí)模式。在矢量控制模式里可以選擇旋轉(zhuǎn)型自學(xué)習(xí)模式也可以選擇停止型自學(xué)習(xí)模式，只是旋轉(zhuǎn)型自學(xué)習(xí)模式必須在脫離負(fù)載的情況下才能進(jìn)行，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境不允許的情況下，選擇停止型自學(xué)習(xí)模式也可以達(dá)到和旋轉(zhuǎn)型自學(xué)習(xí)模式同等的控制性能，兩者只是自動(dòng)測(cè)定電動(dòng)機(jī)的參數(shù)數(shù)據(jù)的量不同，但電動(dòng)機(jī)所必需的數(shù)據(jù)都是自動(dòng)測(cè)定的。自學(xué)習(xí)設(shè)定參數(shù)如表2所示。
 
在設(shè)定如上表所示的參數(shù)后，操作器顯示”tunning ready ”，然后按下run鍵，變頻器開始自學(xué)習(xí)，即變頻器讓電動(dòng)機(jī)在通電狀態(tài)下停止約1min，自動(dòng)測(cè)定電動(dòng)機(jī)所必要的部分?jǐn)?shù)據(jù)，而其余的必要參數(shù)會(huì)在驅(qū)動(dòng)模式中最初運(yùn)行時(shí)自動(dòng)設(shè)定。自學(xué)習(xí)完成后，操作器會(huì)顯示successful，表明自學(xué)習(xí)成功；若在自學(xué)習(xí)進(jìn)程中出現(xiàn)故障，可以對(duì)照說(shuō)明書的自學(xué)習(xí)故障對(duì)策一表進(jìn)行排除，此不再詳述。自學(xué)習(xí)測(cè)定的電動(dòng)機(jī)參數(shù)可以在參數(shù)e2中查看。

3.4 機(jī)構(gòu)各功能調(diào)試
經(jīng)過(guò)以上三個(gè)步驟，就已具備變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載的條件。但要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的所有功能，還必須逐一調(diào)試機(jī)構(gòu)各項(xiàng)功能。
系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能：

(1) 多檔速和點(diǎn)動(dòng)
g7變頻器共可實(shí)現(xiàn)17段速，可見yaskawa變頻器的段速設(shè)定之廣。系統(tǒng)設(shè)計(jì)有四檔速與點(diǎn)動(dòng)，其動(dòng)作頻率是由操作器設(shè)定的。四檔速是由變頻器的多功能輸入s6、s7端子組合實(shí)現(xiàn)的（如圖1 變頻器的多功能輸入端子功能設(shè)定）；點(diǎn)動(dòng)是由變頻器的多功能輸入s8端子實(shí)現(xiàn)的。參數(shù)設(shè)定見表1，端子組合如表3所示。

(2) 外部故障
若變頻器周邊元器件出現(xiàn)故障及異常時(shí)，讓故障節(jié)點(diǎn)輸出動(dòng)作，使變頻器停止運(yùn)行。主要外部故障有：制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻過(guò)熱接點(diǎn)；抱閘控制開關(guān)接點(diǎn)。

(3) 故障復(fù)位
此功能用于變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，可在操作室進(jìn)行故障復(fù)位操作，由變頻器的多功能輸入s4端子實(shí)現(xiàn)

(4) 安全行程限位
安全行程限位用于機(jī)構(gòu)在達(dá)到規(guī)定的行程時(shí)切斷變頻器的運(yùn)行指令，但不切斷變頻器的電源，以防止變頻器頻繁通斷，縮短變頻器的使用壽命。此功能是通過(guò)plc編程實(shí)現(xiàn)的，即將其觸點(diǎn)串連在變頻器的運(yùn)行指令回路中。

(5) 超速保護(hù)
設(shè)置超速開關(guān)(硬件保護(hù))用于當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行的速度超過(guò)設(shè)定的速度時(shí)，切斷變頻器電源，即將其觸點(diǎn)串接在變頻器前級(jí)接觸器線圈的回路中。超速故障屬于較重的故障，所以須切斷變頻器的電源，必須待查明故障原因后才能再次運(yùn)行變頻器，以防出現(xiàn)安全事故。同時(shí)在帶pg矢量控制中還可以通過(guò)參數(shù)f1-08（過(guò)速度檢出值）、f1-09（過(guò)速度檢出時(shí)間）的設(shè)置，變頻器可以實(shí)現(xiàn)過(guò)速保護(hù)(軟件保護(hù))，即當(dāng)變頻器在過(guò)速度檢出時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，立即報(bào)os（過(guò)速度）故障，變頻器自由滑行停止。

(6) 零位保護(hù)
當(dāng)操作手柄置于零位時(shí)，禁止變頻器運(yùn)行，主要是防止誤操作。零位保護(hù)功能是通過(guò)plc編程實(shí)現(xiàn)的。
限于篇幅，其他輔助功能此不在贅述。

3.5 參數(shù)優(yōu)化
變頻器的功能參數(shù)有很多，也很復(fù)雜，yaskawa g7的功能參數(shù)達(dá)300個(gè)之多，如此多的參數(shù)不可能也不必逐個(gè)需要重新設(shè)置，很大一部分參數(shù)應(yīng)用出廠設(shè)定值就可以滿足現(xiàn)場(chǎng)的使用要求。但是要發(fā)揮變頻控制系統(tǒng)的最佳性能，就必須對(duì)必要的部分參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)行車起升機(jī)構(gòu)變頻控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)：

(1) 機(jī)械抱閘動(dòng)作與變頻電氣制動(dòng)之間的時(shí)序配合無(wú)疑是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)yaskawa g7起重專用變頻器，其內(nèi)部置有起重專用控制軟件，設(shè)有抱閘時(shí)序功能參數(shù)。此功能動(dòng)作說(shuō)明：變頻器得到運(yùn)行信號(hào)后，根據(jù)內(nèi)部頻率指令、電機(jī)電流、力矩指令大小輸出“抱閘松開指令”（如圖1的m1-m2多功能輸出端子），且變頻器必須在得到一個(gè)“抱閘松開確認(rèn)”（如圖1的s5端子）的反饋信號(hào)后，輸出頻率才能達(dá)到預(yù)定的頻率。
 
(2) 加、減速時(shí)間
加、減速時(shí)間設(shè)定必須遵循一個(gè)基本原則：加速時(shí)間的設(shè)定不應(yīng)使過(guò)電流失速防止回路因過(guò)電流而動(dòng)作；減速時(shí)間的設(shè)定不應(yīng)使再生過(guò)電壓失速防止回路因過(guò)電壓而動(dòng)作。加、減速時(shí)間的設(shè)定若用公式法計(jì)算，則比較繁瑣。通常實(shí)際應(yīng)用中，在遵循以上原則的情況下，根據(jù)工藝要求及負(fù)載的慣性，用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)定。其設(shè)定的參數(shù)為：c1-01（加速時(shí)間1）=5s；c1-02（減速時(shí)間1）=2s。

(3) 保護(hù)功能
變頻器的保護(hù)功能很強(qiáng)，有對(duì)電動(dòng)機(jī)、外部機(jī)械的保護(hù)功能，也有對(duì)變頻器自身的保護(hù)功能。其相關(guān)的參數(shù)設(shè)置如表5所示。
 
3 調(diào)試中出現(xiàn)的主要故障及其解決對(duì)策
(1) 變頻器在上升運(yùn)行時(shí)報(bào)“se2”故障
變頻器下降運(yùn)行正常，但在上升運(yùn)行時(shí)，抱閘接觸器不吸合，抱閘打不開。抱閘接觸器的動(dòng)作主要由變頻器的抱閘松開指令控制，在plc程序監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)當(dāng)上升運(yùn)行時(shí)抱閘松開指令沒(méi)有成為閉合信號(hào)，顯然是在變頻器得到運(yùn)行指令后，沒(méi)有檢測(cè)到足夠的正轉(zhuǎn)釋放電流和力矩，故沒(méi)有發(fā)出閉合信號(hào)。在檢查抱閘時(shí)序相關(guān)參數(shù)的設(shè)定沒(méi)有錯(cuò)誤后，想到機(jī)械抱閘的調(diào)整松動(dòng)也可能出現(xiàn)此故障現(xiàn)象，果不其然，將抱閘適當(dāng)?shù)恼{(diào)緊后，故障消除。

(2) 不能實(shí)現(xiàn)第二、三段速
變頻器第一、四檔速運(yùn)行正常，但第二、三段速輸出就是達(dá)不到預(yù)設(shè)的頻率，原以為是多段速指令的組合出現(xiàn)了錯(cuò)誤，但在查看了說(shuō)明書的多段速指令時(shí)序圖后，確定組合沒(méi)有錯(cuò)誤，后仔細(xì)查閱，若使用d1-02、d1-03設(shè)定的頻率作為第二、三段速時(shí)，必須將參數(shù)h3-05、h3-09設(shè)為1f（h3-05：選擇多功能模擬量輸入端子a3功能；h3-09：選擇頻率指令（電流）端子a2功能；1f：不使用模擬量輸入），修改參數(shù)后，運(yùn)行正常。即若系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不使用多功能模擬量端子作為給定頻率指令時(shí)，必須將多功能模擬量端子屏蔽，以免產(chǎn)生干擾。

4 結(jié)束語(yǔ)
隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，近幾年來(lái)其在行車上的應(yīng)用也越來(lái)越廣。本文通過(guò)yaskawa g7 起重專用變頻器在行車起升機(jī)構(gòu)上應(yīng)用的調(diào)試，介紹了yaskawa g7 起重專用控制軟件的一些主要功能及行車變頻調(diào)試的基本方法、步驟。