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文档简介

1、欧陆590密码丢失解决办法 HYPERLINK javascript:history.back() t _self 返回 1、在开机前,按住四个调整键,再开机,OK;2、用欧陆公司的通讯软件,或自己编程直接读密码即可replyview。变频器维修检测方法 HYPERLINK javascript:history.back() t _self 返回 一、静态测试1、测试整流电路找到变频器内部直流电源的P端和N端,将万用表调到电阻X10档,红表棒接到P,黑表棒分别依到R、S、T,应该有大约几十欧的阻值,且基本平衡。相反将黑表棒接到P端,红表棒依次接到R、S、T,有一个接近于无穷大的阻值。将红表棒接

2、到N端,重复以上步骤,都应得到相同结果。如果有以下结果,可以判定电路已出现异常,A.阻值三相不平衡,可以说明整流桥故障。B.红表棒接P端时,电阻无穷大,可以断定整流桥故障或起动电阻出现故障。2、测试逆变电路将红表棒接到P端,黑表棒分别接U、V、W上,应该有几十欧的阻值,且各相阻值基本相同,反相应该为无穷大。将黑表棒接到N端,重复以上步骤应得到相同结果,否则可确定逆变模块故障二、动态测试在静态测试结果正常以后,才可进行动态测试,即上电试机。在上电前后必须注意以下几点:1、上电之前,须确认输入电压是否有误,将380V电源接入220V级变频器之中会出现炸机(炸电容、压敏电阻、模块等)。2、检查变频器

3、各接播口是否已正确连接,连接是否有松动,连接异常有时可能导致变频器出现故障,严重时会出现炸机等情况。3、上电后检测故障显示内容,并初步断定故障及原因。4、如未显示故障,首先检查参数是否有异常,并将参数复归后,进行空载(不接电机)情况下启动变频器,并测试U、V、W三相输出电压值。如出现缺相、三相不平衡等情况,则模块或驱动板等有故障5、在输出电压正常(无缺相、三相平衡)的情况下,带载测试。测试时,最好是满负载测试。三、故障判断1、整流模块损坏一般是由于电网电压或内部短路引起。在排除内部短路情况下,更换整流桥。在现场处理故障时,应重点检查用户电网情况,如电网电压,有无电焊机等对电网有污染的设备等。2

4、、逆变模块损坏一般是由于电机或电缆损坏及驱动电路故障引起。在修复驱动电路之后,测驱动波形良好状态下,更换模块。在现场服务中更换驱动板之后,还必须注意检查马达及连接电缆。在确定无任何故障下,运行变频器。3、上电无显示一般是由于开关电源损坏或软充电电路损坏使直流电路无直流电引起,如启动电阻损,也有可能是面板损坏。4、上电后显示过电压或欠电压一般由于输入缺相,电路老化及电路板受潮引起。找出其电压检测电路及检测点,更换损坏的器件。5、上电后显示过电流或接地短路一般是由于电流检测电路损坏。如霍尔元件、运放等。6、启动显示过电流一般是由于驱动电路或逆变模块损坏引起。7、空载输出电压正常,带载后显示过载或过

5、电流该种情况一般是由于参数设置不当或驱动电路老化,模块损伤引起。PLC的发展、结构及基础知识 HYPERLINK javascript:history.back() t _self 返回 在自动化控制领域,PLC是一种重要的控制设备。目前,世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品,应用在汽车(23%)、粮食加工(16.4%)、化学/制药(14.6%)、金属/矿山(11.5%)、纸浆/造纸(11.3%)等行业。一、PLC的发展历程 在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。传统上,这些功能是通过气动或电

6、气控制系统来实现的。1968年美国通用汽车公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称Programmable Controller(PC)。 个人计算机(简称PC)发展起来后,为了方便,也为了反映可编程控制器的功能特点,可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC),现在,仍常常将PLC简称PC。PLC的定义有许多种。国际电工委员会(IEC)对PLC的定义是:可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用

7、可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。 上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为3040%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动

8、化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。二、PLC的构成从结构上分,PLC分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架,这些模块可以按照一定规则组合配置。三、CPU的构成CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用,每套PLC至少有一个CPU,它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器中,同时,诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等

9、。进入运行后,从用户程序存贮器中逐条读取指令,经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号,去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成,CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据,是PLC不可缺少的组成单元。在使用者看来,不必要详细分析CPU的内部电路,但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作,由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算,在控制器指挥下工作。寄存器参与运算,并存储运算的中间结果,它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内

10、存容量是PLC的重要参数,它们决定着PLC的工作速度,IO数量及软件容量等,因此限制着控制规模。四、I/O模块PLC与电气回路的接口,是通过输入输出部分(I/O)完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路,其输入暂存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统,输出模块相反。I/O分为开关量输入DI,开关量输出DO,模拟量输入AI,模拟量输出AO等模块。开关量是指只有开和关(或1和0)两种状态的信号,模拟量是指连续变化的量。常用的I/O分类如下:开关量:按电压水平分,有220VAC、110VAC、24VDC,按隔离方式分,有继电器隔离和晶体管隔离。

11、模拟量:按信号类型分,有电流型(4-20mA,0-20mA)、电压型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外,还有特殊IO模块,如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按I/O点数确定模块规格及数量,I/O模块可多可少,但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或机架槽数限制。五、电源模块PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时,有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有:AC 220V/110V,直流电源(常用的为24VAC)。六、底板或机架大多数模块式PLC使用底板或机架,其作用是:电气

12、上,实现各模块间的联系,使CPU能访问底板上的所有模块,机械上,实现各模块间的连接,使各模块构成一个整体。七、PLC系统的其它设备1、编程设备:编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件,用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况,但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器,目前一般由计算机(运行编程软件)充当编程器。2、人机界面:最简单的人机界面是指示灯和按钮,目前液晶屏(或触摸屏)式的一体式操作员终端应用越来越广泛,由计算机(运行组态软件)充当人机界面非常普及。3、输入输出设备:用于永久性地存储用户数据,如EPROM、EEPROM写

13、入器、条码阅读器,输入模拟量的电位器,打印机等。八、PLC的通信联网依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此,网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著,甚至有人提出网络就是控制器的观点说法。PLC具有通信联网的功能,它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息,形成一个统一的整体,实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口,还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信,还未实现互操作性,IEC规定了多种现场总线标准,PLC各厂家均有采用。对于一个自动化工程(特别是中大规模控制系统)来讲,选择网络非常重要的。首先,网络必须

14、是开放的,以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展;其次,针对不同网络层次的传输性能要求,选择网络的形式,这必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行;再次,综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题,确定不同层次所使用的网络标准。PLC在数控系统点位控制中的应用 HYPERLINK javascript:history.back() t _self 返回 一、 引言数控技术是综合应用了电子技术、计算技术、自动控制与自动检测等现代科学技术成就而发展起来的,目前在许多领域尤其是在机械加工行业中的应用日益广泛。数控系统按其控制方式划分有点位控制系统、直线控制系统、连续控制系统

15、。在机械加工时,数控系统的点位控制一般用在孔加工机床上(例如钻孔、铰孔、镗孔的数控机床),其特点是,机床移动部件能实现由一个位置到另一个位置的精确移动,即准确控制移动部件的终点位置,但并不考虑其运动轨迹,在移动过程中刀具不切削工件。实现数控系统点位控制的通常方法可以有两种:一是采用全功能的数控装置,这种装置功能十分完善,但其价格却很昂贵,而且许多功能对点位控制来说是多余的;二是采用单板机或单片机控制,这种方法除了要进行软件开发外,还要设计硬件电路、接口电路、驱动电路,特别是要考虑工业现场中的抗干扰问题。由于可编程控制器(PLC)是专为在工业环境下应用而设计的一种工业控制计算机,具有抗干扰能力强

16、、可靠性极高、体积小、是实现机电一体化的理想控制装置等显著优点,因此通过实践与深入研究,本文提出了利用PLC控制步进电机实现数控系统点位控制功能的有关见解与方法,介绍了控制系统研制中需要认识与解决的若干问题,给出了控制系统方案及软硬件结构的设计思路,对于工矿企业实现相关机床改造具有较高的应用与参考价值。二、控制系统研制中需要认识与解决的若干问题1. 防止步进电机运行时出现失步和误差步进电机是一种性能良好的数字化执行元件,在数控系统的点位控制中,可利用步进电机作为驱动电机。在开环控制中,步进电机由一定频率的脉冲控制。由PLC直接产生脉冲来控制步进电机可以有效地简化系统的硬件电路,进一步提高可靠性

17、。由于PLC是以循环扫描方式工作,其扫描周期一般在几毫秒至几十毫秒之间,因此受到PLC工作方式的限制以及扫描周期的影响,步进电机不能在高频下工作。例如,若控制步进电机的脉冲频率为4000HZ,则脉冲周期为0.25毫秒,这样脉冲周期的数量级就比扫描周期小很多,如采用此频率来控制步进电机。则PLC在还未完成输出刷新任务时就已经发出许多个控制脉冲,但步进电机仍一动不动,出现了严重的失步现象。若控制步进电机的脉冲频率为100HZ,则脉冲周期为10毫秒,与PLC的扫描周期约处于同一数量级,步进电机运行时亦可能会产生较大的误差。因此用PLC驱动步进电机时,为防止步进电机运行时出现失步与误差,步进电机应在低

18、频下运行,脉冲信号频率选为十至几十赫兹左右,这可以利用程序设计加以实现。2. 保证定位精度与提高定位速度之间的矛盾步进电机的转速与其控制脉冲的频率成正比,当步进电机在极低频下运行时,其转速必然很低。而为了保证系统的定位精度,脉冲当量即步进电机转一个步距角时刀具或工作台移动的距离又不能太大,这两个因素合在一起带来了一个突出问题:定位时间太长。例如若步进电机的工作频率为20HZ,即50ms走一步,取脉冲当量为0.01mm/步,则1秒钟刀具或工作台移动的距离为20 x0.010.2mm,1分钟移动的距离为60 x0.212mm,如果定位距离为120mm,则定位时间需要10分钟,如此慢的定位速度在实际

19、运行中是难以忍受的。为了保证定位精度,脉冲当量不能太大,但却影响了定位速度。因此如何既能提高定位速度,同时又能保证定位精度是一项需要认真考虑并切实加以解决的问题。3. 可变控制参数的在线修改PLC应用于点位控制时,用户显然希望当现场条件发生变化时,系统的某些控制参数能作相应的修改,例如步进电机步数的改变,速度的调整等。为满足生产的连续性,要求对控制系统可变参数的修改应在线进行。尽管使用编程器可以方便快速地改变原设定参数,但编程器一般不能交现场操作人员使用;虽然利用PLC的输入按键并配合软件设计也能实现控制参数的在线修改,但由于PLC没有提供数码显示单元,因此需要为此单独设计数码输入显示电路,这

20、又将极大地占用PLC的输入点,导致硬件成本增加,而且操作不便,数据输入速度慢。所以,应考虑开发其他简便有效的方法实现PLC的可变控制参数的在线修改。4. 其他问题为了实现点位控制过程中数字变化的显示及故障输出代码的显示等要求,另外还得单独设计PLC的数码输出显示电路。由于目前PLC I/O点的价格仍较高,因此应着重考虑选用能压缩显示输出点的合适方法。此外,为保证控制系统的安全与稳定运行,还应解决控制系统的安全保护问题,如系统的行程保护、故障元件的自动检测等。三、控制系统方案1. 将定位过程划分为脉冲当量不同的两个阶段要获得高的定位速度,同时又要保证定位精度,可以把整个定位过程划分为两个阶段:粗

21、定位阶段和精定位阶段。这两个阶段均采用相同频率的脉冲控制步进电机,但采用不同的脉冲当量。粗定位阶段:由于在点位过程中,刀具不切削工件,因此在这一阶段,可采用较大的脉冲当量,如0.1mm/步或1mm/步,甚至更高。例如步进电机控制脉冲频率为20HZ,脉冲当量为0.1mm/步,定位距离为120mm,则走完全程所需时间为1分钟,这样为速度显然已能满足要求。精定位阶段:当使用较大的脉冲当量使刀具或工作台快速移动至接近定位点时,(即完成粗定位阶段),为了保证定位精度,再换用较小的脉冲当量进入精定位阶段,让刀具或工作台慢慢趋近于定位点,例如取脉冲当量为0.01mm/步。尽管脉冲当量变小,但由于精定位行程很

22、短(可定为全行程的五十分之一左右),因此并不会影响到定位速度。为了实现上述目的,在机械方面,应采用两套变速机构。在粗定位阶段,由步进电机直接驱动刀具或工作台传动,在精定位阶段,则采用降速传动。这两套变速机构使用哪一套,由电磁离合器控制。2. 应用功能指令实现BCD码拨盘数据输入目前较为先进的PLC不仅具有满足顺序控制要求的基本逻辑指令,而且还提供了丰富的功能指令。如果说基本逻辑指令是对继电器控制原理的一种抽象提高的话,那么功能指令就象是对汇编语言的一种抽象提高。BCD码数据拨盘是计算机控制系统中常用到的十进制拨盘数据输入装置。拨盘共有09+个位置,每一位置都有相应的数字指示。一个拨盘可代表一位

23、十进制数据,若需输入多位数据,可以用多片BCD码拨盘并联使用。笔者选用BCD码拨盘装置应用于PLC控制的系统,这样无需再设计数码输入显示电路,有效地节省了PLC的输入点,简化了硬件电路,并利用先进的功能指令实现数据的存储和传输,因此能极方便地实现数据的在线输入或修改(如计数器设定值的修改等),若配合简单的硬件译码电路,就可显示有关参数的动态变化(如电机步数的递减变化等)。为避免在系统运行中拨动拨盘可能给系统造成的波动,最好设置一输入键,当确认各片拨盘都拨到位后再按该键,这时数据才被PLC读入并处理。3. “软件编码、硬件解码”为满足压缩输出点这一前提条件,采用“软件编码、硬件解码”的方法设计P

24、LC的数码输出显示电路。例如,对于9种及其以下的故障状态显示,可采用8-4软件编码,4-8硬件解码,使显示故障的输出点压缩为4个,硬件电路包含74LS04、74LS48、共阴数码管等器件。4. PLC外部元件故障的自动检测由于PLC具有极高的可靠性,因此PLC控制系统中绝大部分的故障不是来自PLC本身,而是由于外部元件故障引起的,例如常见的按钮或行程开关触点的熔焊及氧化就分别对应着短路故障及开路故障。系统一旦自动检测到元件故障,应不仅具有声光报警功能,而且能立即显示故障代码,以便用户据此迅速判断出故障原因。为节省篇幅,此项内容的程序设计思路见参考文献。四、控制系统的软硬件结构1. 软件结构软件

25、结构根据控制要求而设计,主要划分为五大模块:即步进电机控制模块、定位控制模块、数据拨盘输入及数据传输模块、数码输出显示模块、元件故障的自动检测与报警模块。由于整个软件结构较为庞大,脉冲控制器产生0.1秒的控制脉冲,使移位寄存器移位,提供六拍时序脉冲,通过三相六拍环形分配器使三个输出继电器Y430、Y431、Y432按照单双六拍的通电方式控制步进电机。为实现定位控制,采用不同的计数器分别控制粗定位行程和精定位行程,计数器的设定值依据行程而定。例如,设刀具或工作台欲从A点移至C点,已知AC200mm,把AC划分为AB与BC两段,AB196mm,BC4mm,AB段为粗定位行程,采用0.1mm/步的脉

26、冲当量快速移动,利用了6位计数器(C660/C661),而BC段为精定位行程,采用0.01mm/步的脉冲当量精确定位,利用了3位计数器C460,在粗定位结束进入精定位的同时,PLC自动接通电磁离合器输出点Y433以实现变速机构的更换。五、结束语系统试验表明,本文提出的应用PLC控制步进电机实现数控系统点位控制功能的方法能满足控制要求,在实际运行中是切实可行的。所研制的控制系统具有程序设计思路清晰、硬件电路简单实用、可靠性高、抗干扰能力强,具有良好的性能价格比等显著优点,其软硬件的设计思路可应用于工矿企业的相关机床改造。造纸电传自动化 HYPERLINK javascript:history.b

27、ack() t _self 返回 1994年,率先在国内采用的全数字电气传动控制系统在广宁人民造纸厂1760/300文化纸机上得到成功应用。由此,获得轻工业部科技进步二等奖。1996年,在浙江民丰纸业集团1880/230卷烟纸机上采用西门子公司以S5-155PLC中心控制系统、PR0FIBUS L2-DP网络通讯方式的全数字交流电气传动控制系统。 在北京航空工业部碳纤维特种材料生产线上采用集散型网络通讯方式完成计算机三级网络控制的自动过程控制系统。 在鹰潭合成洗涤剂厂的附聚成型法洗衣粉生产线上,采用计算机集成控制的包括系列化自动配方、自动计量和报告的生产过程控制系统。 山东茌平1650/120

28、干法纸机全数字交流变频电气传动控制系统,采用PR0FIBUS L2-DP网络通讯,S7-414PLC,S7-214PLC,TP27触摸屏操作显示。计算机集中控制,全车间DCS控制。 山东曲阜造纸厂1760/400文化纸机全数字交流传动控制系统,采用P- TO-P光纤网络通讯。 浙江武义2100/80白卡涂布纸机全数字交流传动控制系统,采用USS网络通讯。 天津造纸厂2820/250四叠网纸机全数字交流变频电气传动控制系统, 采用PR0FIBUS L2-DP网络通讯。TP27触摸屏操作显示。计算机集中控制。 凯恩纸业1100/120高透气度纸机和1200/80侧浪式纸机全数字交流变频电气传动控制

29、系统, 采用PR0FIBUS L2-DP网络通讯。ET扩展单元,采用工业以太网,计算机集中控制。 晨明齐河纸业135吨/日化浆、150吨/日半化浆麦草连续蒸煮生产线DCS集成控制系统。采用西门子公司集成的DCS控制系统。操作员站和工程师站采用WinCC监控软件、Microsof Windows 2000操作系统,通过工业乙态网与自动化中心控制系统联接;采用PR0FIBUS L2-DP网络通讯方式于分布式远程控制站和检测仪表联接,组成全系统生产过程自动控制。 海盐大洋纸业3600/300高强瓦楞叠网纸机全数字交流电气传动控制系统, 采用PR0FIBUS L2-DP网络通讯,上位计算机集中控制。

30、中冶集团出口缅甸的3600/125浆板机全数字交流调速系统控制系统, 采用USS网络通讯,TP27触摸屏操作显示。 山东鲁南纸业特种纸制浆生产线上,采用西门子公司集成的DCS控制系统。操作员站和工程师站采用WinCC监控软件、Microsof Windows 2000操作系统,通过工业乙态网与自动化中心控制系统联接;采用PR0FIBUS L2-DP网络通讯方式于分布式远程控制站和检测仪表联接。DCS基本知识 HYPERLINK javascript:history.back() t _self 返回 DCS,即所谓的分布式控制系统,或在有些资料中称之为集散系统,是相对于集中式控制系统而言的一种

31、新型计算机控制系统,它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。在系统功能方面,DCS和集中式控制系统的区别不大,但在系统功能的实现方法上却完全不同。首先,DCS的骨架系统网络,它是DCS的基础和核心。由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性,起着决定性的作用,因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。对于DCS的系统网络来说,它必须满足实时性的要求,即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度,是指在无论何种情况下,信息传送都能在这个时间限度内完成,而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。因此,衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率,即通常所说的每秒比

32、特数(bps),而是系统网络的实时性,即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。系统网络还必须非常可靠,无论在任何情况下,网络通信都不能中断,因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为了满足系统扩充性的要求,系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。这样,一方面可以随时增加新的节点,另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态,以确保系统的实时性和可靠性。在系统实际运行过程中,各个节点的上网和下网是随时可能发生的,特别是操作员站,这样,网络重构会经常进行,而这种操作绝对不能影响系统的正常运行,因此,系统网络应该具有很强在线网络重构功能。其次,这是

33、一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制(DOS)功能的网络节点。一般一套DCS中要设置现场I/O控制站,用以分担整个系统的I/O和控制功能。这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效,提高系统可靠性,也可以使各站点分担数据采集和控制功能,有利于提高整个系统的性能。DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面(HMI-Human Machine Interface或operator interface)功能的网络节点。系统网络是DCS的工程师站,它是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点,其主要功能是提供对DCS进行组态,配置工作的工具软件(即组态

34、软件),并在DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个节点的运行情况,使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定,使DCS随时处在最佳的工作状态之下。与集中式控制系统不同,所有的DCS都要求有系统组态功能,可以说,没有系统组态功能的系统就不能称其为DCS。DCS自1975年问世以来,已经经历了二十多年的发展历程。在这二十多年中,DCS虽然在系统的体系结构上没有发生重大改变,但是经过不断的发展和完善,其功能和性能都得到了巨大的提高。总的来说,DCS正在向着更加开放,更加标准化,更加产品化的方向发展。作为生产过程自动化领域的计算机控制系统,传统的DCS仅仅是一个狭义的概念。如

35、果以为DCS只是生产过程的自动化系统,那就会引出错误的结论,因为现在的计算机控制系统的含义已被大大扩展了,它不仅包括过去DCS中所包含的各种内容,还向下深入到了现场的每台测量设备、执行机构,向上发展到了生产管理,企业经营的方方面面。传统意义上的DCS现在仅仅是指生产过程控制这一部分的自动化,而工业自动化系统的概念,则应定位到企业全面解决方案,即total solution 的层次。只有从这个角度上提出问题并解决问题,才能使计算机自动化真正起到其应有的作用。进入九十年代以后,计算机技术突飞猛进,更多新的技术被应用到了DCS之中。PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备,它主要用于代替不灵活

36、而且笨重的继电器逻辑。现场总线技术在进入九十年代中期以后发展十分迅猛,以至于有些人已做出预测:基于现场总线的FCS将取代DCS成为控制系统的主角。变频器的控制电路及几种常见故障分析 HYPERLINK javascript:history.back() t _self 返回 摘要:主要介绍了变频器控制电路结构及其抗干扰,同时分析了变频器几种常见故障。 1 引言 随着变频器在工业生产中日益广泛的应用,了解变频器的结构,主要器件的电气特性和一些常用参数的作用,及其常见故障越来越显示出其重要性。 2 变频器控制电路 给异步电动机供电 (电压、频率可调)的主电路提供控制信号的回路,称为控制电路,如图1

37、所示。控制电路由以下电路组成:频率、电压的运算电路、主电路的电压、电流检测电路、电动机的速度检测电路、将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路,以及逆变器和电动机的保护电路。 1)运算电路将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算,决定逆变器的输出电压、频率。 2)电压、电流检测电路 与主回路电位隔离检测电压、电流等。 3)驱动电路 为驱动主电路器件的电路,它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。 4)I/0输入输出电路 为了变频器更好人机交互,变频器具有多种输入信号的输入 (比如运行、多段速度运行等)信号,还有各种内部参数的输出“比如电流、频率、保护动作驱动等)信号。 5)

38、速度检测电路 以装在异步电动轴机上的速度检测器 (TG、PLG等)的信号为速度信号,送入运算回路,根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。 6)保护电路 检测主电路的电压、电流等,当发生过载或过电压等异常时,为了防止逆变器和异步电动机损坏,使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。 逆变器控制电路中的保护电路,可分为逆变器保护和异步电动机保护两种,保护功能如下 (1)逆变器保护 瞬时过电流保护由于逆变电流负载侧短路等,流过逆变器器件的电流达到异常值 (超过容许值)时,瞬时停止逆变器运转,切断电流。变流器的输出电流达到异常值,也同样停止逆变器运转。 过载保护 逆变器输出电流超过额定值,且持续流通达规定

39、的时间以上,为了防止逆变器器件、电线等损坏要停止运转。恰当的保护需要反时限特性,采用热继电器或者电子热保护 (使用电子电路)。过载是由于负载的GD2(惯性)过大或因负载过大使电动机堵转而产生。 再生过电压保护 采用逆变器是电动机快速减速时,由于再生功率直流电路电压将升高,有时超过容许值。可以采取停止逆变器运转或停止快速减速的方法,防止过电压。 瞬时停电保护 对于数毫秒以内的瞬时停电,控制电路工作正常。但瞬时停电如果达数 10ms以上时,通常不仅控制电路误动作,主电路也不能供电,所以检出后使逆变器停止运转。 接地过电流保护 逆变器负载接地时,为了保护逆变器有时要有接地过电流保护功能。但为了确保人

40、身安全,需要装设漏电断路器。 冷却风机异常 有冷却风机的装置,当风机异常时装置内温度将上升,因此采用风机热继电器或器件散热片温度传感器,检出异常后停止逆变器。在温度上升很小对运转无妨碍的场合,可以省略。 (2)异步电机的保护 过载保护 过载检出装置与逆变器保护共用,但考虑低速运转的过热时,在异步电动机内埋入温度检出器,或者利用装在逆变器内的电子热保护来检出过热。动作频繁时,可以考虑减轻电动机负载、增加电动机及逆变器容量等。 超额 (超速)保护 逆变器的输出频率或者异步电动机的速度超过规定值时,停止逆变器运转。 其它保护 防止失速过电流 急加速时,如果异步电动跟踪迟缓,则过电流保护电路动作,运转

41、就不能继续进行 (失速)。所以,在负载电流减小之前要进行控制,抑制频率上升或使频率下降。对于恒速运转中的过电流,有时也进行同样的控制。 防止失速再生过电压 减速时产生的再生能量使主电路直流电压上升,为了防止再生过电压电路保护动作,在直流电压下降之前要进行控制,抑制频率下降,防止不能运转 (失速)。 3 变频器控制回路的抗干扰措施 由于主回路的非线性 (进行开关动作),变频器本身就是谐波干扰源,而其周边控制回路却是小能量、弱信号回路,极易遭受其它装置产生的干扰,造成变频器自身和周边设备无法正常的工作。因此,变频器在安装使用时,必须对控制回路采取抗干扰措施。 1)变频器的基本控制回路 同外部进行信

42、号交流的基本回路有模拟与数字两种: 420mA电流信号回路(模拟);15V/05V电压信号回路(模拟)。 开关信号回路,变频器的开停指令、正反转指令等 (数字)。 外部控制指令信号通过上述基本回路导入变频器,同时干扰源也在其回路上产生干扰电势,以控制电缆为媒体入侵变频器。 2)干扰的基本类型及抗干扰措施。 静电耦合干扰:指控制电缆与周围电气回路的静电容耦合,在电缆中产生的电势。 措施:加大与干扰源电缆的距离,达到导体直径 40倍以上时,干扰程度就不大明显。 在两电缆间设置屏蔽导体,再将屏蔽导体接地。 静电感应干扰:指周围电气回路产生的磁通变化在电缆中感应出的电势。干扰的大小取决干扰源电缆产生的

43、磁通大小,控制电缆形成的闭环面积和干扰源电缆与控制电缆间的相对角度。 措施:一般将控制电缆与主回路电缆或其它动力电缆分离铺设,分离距离通常在 30cm以上(最低为10cm),分离困难时,将控制电缆穿过铁管铺设。将控制导体绞合,绞合间距越小,铺设的路线越短,抗干扰效果越好。 电波干扰:指控制电缆成为天线,由外来电波在电缆中产生电势。 措施:同 1和2所述。必要时将变频器放入铁箱内进行电波屏蔽,屏蔽用的铁箱要接地。 接触不良干扰:指变频器控制电缆的电接点及继电器触点接触不良,电阻发生变化在电缆中产生的干扰。 措施:对继电器触点接触不良,采用并联触点或镀金触点继电器或选用密封式继电器。对电缆连接点应

44、定期做拧紧加固处理。 电源线传导干扰:指各种电气设备从同一电源系统获得供电时,由其它设备在电源系统直接产生电势。 措施:变频器的控制电源由另外系统供电,在控制电源的输入侧装设线路滤波器;装设绝缘变压器,且屏蔽接地。 接地干扰:指机体接地和信号接地。对于弱电压电流回路及任何不合理的接地均可诱发的各种意想不到的干扰,比如设置两个以上接地点,接地处会产生电位差,产生干扰。 措施:速度给定的控制电缆取 1点接地,接地线不作为信号的通路使用。电缆的接地在变频器侧进行,使用专设的接地端子,不与其它接地端子共用,并尽量减少接地端子引接点的电阻,一般不大于100d。 3)其它注意事项 装有变频器的控制柜,应尽

45、量远离大容量变压器和电动机。其控制电缆线路也应避开这些漏磁通大的设备。 弱电压电流控制电缆不要接近易产生电弧的断路器和接触器。 控制电缆建议采用 1.25mm2或2mm2屏蔽绞合绝缘电缆。 屏蔽电缆的屏蔽要连续到电缆导体同样长。电缆在端子箱中连接时,屏蔽端子要互相连接。 4 变频器常见故障分析 1)变频器充电起动电路故障 通用变频器一般为电压型变频器,采用交直交工作方式,即是输入为交流电源,交流电压三相整流桥整流后变为直流电压,然后直流电压经三相桥式逆变电路变换为调压调频的三相交流电输出到负载。当变频器刚上电时,由于直流侧的平波电容容量非常大,充电电流很大,通常采用一个起动电阻来限制充电电流,

46、常见的变频起动两种电路,如图 1所示。充电完成后,控制电路通过继电器的触点或晶闸管将电阻短路,起动电路故障一般表现为起动电阻烧坏,变频器报警显示为直流母线电压故障,一般设计者在设计变频器的起动电路时,为了减少变频器的体积选择起动电阻,都选择小一些,电阻值在1050,功率为1050W。 当变频器的交流输入电源频繁通时,或者旁路接触器的触点接触不良时,以及旁路晶闸管的导通阻值变大时,都会导致起动电阻烧坏。如遇此情况,可购买同规格的电阻换之,同时必须找出引出电阻烧坏的原因。如果故障是由输入侧电源频率开合引起的,必须消除这种现象才能将变频器投入使用;如果故障是由旁路继电器触点或旁路晶闸管引起,则必须更

47、换这些器件。 2)变频器无故障显示,但不能高速运行 我厂一台变频器状态正常,但调不到高速运行,经检查,变频器并无故障,参数设置正确,调速输入信号正常,上电运行时测试出现变频器直流母线电压只有 450V左右,正常值为580600V,再测输入侧,发现缺了一相,故障原因是输入侧的一个空气开关的一相接触不良造成的,为什么变频器输入缺相不报警仍能在低频段工作呢?实际上变频器缺一相输入时,是可以工作的,多数变频器的母线电压下限为400V,即是当直流母线电压降至400V以下时,变频器才报告直流母线低电压故障。当两相输入时,直流母线电压为380*1.2452V400V。当变频器不运行时,由于平波电容的作用,直

48、流电压也可达到正常值,新型的变频器都是采用PWM控制技术,调压调频的工作在逆变桥完成,所以在低频段输入缺相仍可以正常工作,但因为输入电压低输出电压低,造成异步电机转矩低,频率上不去。 3)变频器显示过流 出现这种故障显示时,首先检查加速时间参数是否太短,力矩提升参数是否太大,然后检查负载是否太重。如果无这些现象,可以断开输出侧的电流互感器和直流侧的霍尔电流检测点,复位后运行,看是否出现过流现象,如果出现的话,很可能是 1PM模块出现故障,因为1PM模块内含有过压过流、欠压、过载、过热、缺相、短路等保护功能,而这些故障信号都是经模块控制引脚的输出Fn引脚传送到微控器的,微控器接收到故障信息后,一

49、方面封锁脉冲输出,另一方面将故障信息显示在面板上,一般更换1PM模块。 4)变频器显示过压故障 变频器出现过压故障,一般是雷雨天气,由于雷电串入变频器的电源中,使变频器直流侧的电压检测器动作而跳闸,在这种情况下,通常只须断开变频器电源 1min左右,再合上电源,即可复位;另一种情况是变频器驱动大惯性负载,就出现过压现象,因为这种情况下,变频器的减速停止属于再生制动,在停止过程中,变频器的输出频率按线性下降,而负载电机的频率高于变频器的输出频率,负载电机处于发电状态,机械能转化为电能,并被变频器直流侧的平波电容吸收,当这种能量足够大时,就会产生所谓的“泵升现象”,变频器直流侧的电压会超过直流母线

50、的最大电压而跳闸,对于这种故障,一是将减速时间参数设置长些或增大制动电阻或增加制动单元;二是将变频器的停止方式设置为自由停车。 5)电机发热,变频器显示过载 对于已经投入运行的变频器如果出现这种故障,就必须检查负载的状况;对于新安装的变频器如果出现这种故障,很可能是 V/F曲线设置不当或电机参数设置有问题,如一台新装变频器,其驱动的是一台变频电机,电机额定参数为220V/50Hz,而变频器出厂时设置为380V/50Hz,由于安装人员没有正确设定变频器的V/F参数,导致电机运行一段时间后转子出现磁饱和,致使电机转速降低,发热而过载。所以在新变频器使用以前,必须设置好该参数,另外使用变频器的无速度

51、传感器矢量控制方式时,没有正确的设置负载电机的额定电压、电流、容量等参数,也会导致电机热过载,还有一种情形是设置的变频器载波率过高时,也会导致电机发热过载,最后一种情形是电气设计者设计变频器常常在低频段工作,而没有考虑到在低频段工作的电机散热变差的问题,致使电机工作一段时间后发热过载,对于这种,需加装散热装置。 5 结束语 采用变频器作为异步电动机驱动器,尽管采用先进工艺和器件制造出来的新的可靠性非常高,但是如果使用不当或偶然事件也会发生造成变频器的损坏。要想在生产过程中,使用好变频器,熟悉变频器的结构原理,了解常见故障,对技术人员尤为重要。 变频器运行中存在的问题及对策 HYPERLINK

52、javascript:history.back() t _self 返回 一、存在的问题及对策随着变频器应用范围的扩大,运行中出现的问题也越来越多,主要表现为:高次谐波、噪声与振动、负载匹配、发热等问题。本文针对以上问题进行分析并提出相应措施。谐波问题及对策通用变频器的主电路形式一般由整流、逆变和滤波三部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器,中间滤波部分采用大电容作为滤波器,逆变部分为IGBT三项桥式逆变器,且输入为PWM波形。输出电压中含有除基波以外的其它谐波,较低次谐波通常对电动机负载影响较大,引起转矩脉动;而较高的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加,使电动机出力不足,因此变频器输出的高

53、低次谐波都必须抑制,可以采用以下方法抑制谐波。(1) 增加变频器供电电源内阻抗通常电源设备的内阻抗可以器到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用,内阻抗越大,谐波含量越小,这种内阻抗就是变压器的短路阻抗。因此选择变频器供电电源时,最好选择短路阻抗大的变压器。(2) 安装电抗器在变频器的输入端与输出端串接合适的电抗器,或安装谐波滤波器,滤波器的组成为LC型,吸收谐波和增大电源或负载阻抗,达到抑制目的。(3) 采用变压器多项运行通用变频器为六脉波整流器,因此产生的谐波较大。如果采用变压器多相运行,使相位角互差30,如Y、组合的变压器构成12脉波的效果,可减小低次谐波电流,很好的抑制了谐波。(4)

54、设置专用谐波设置专用滤波器用来检测变频器和相位,并产生一个与谐波电流的幅值相同且相位正好相反的电流,通到变频器中,从而可以有效的吸收谐波电流。二、噪声与振动及其对策采用变频器调速,将产生噪声和振动,这是变频器输出波形中含有高次谐波分量所产生的影响。随着运转频率的变化,基波分量、高次谐波分量都在大范围内变化,很可能引起与电动机的各个部分产生谐振等。(1) 噪声问题及对策用变频器传动电动机时,由于输出电压电流中含有高次谐波分量,气隙的高次谐波磁通增加,故噪声增大。电磁噪声由以下特征:由于变频器输出中的低次谐波分量与转子固有机械频率谐振,则转子固有频率附近的噪声增大。变频器输出中的高次谐波分量与铁心

55、机壳轴承架等谐振,在这些部件的各自固有频率附近处的噪声增大。变频器传动电动机产生的噪声特别是刺耳的噪声与PWM控制的开关频率有关,尤其在低频区更为显著。一般采用以下措施平抑和减小噪声:在变频器输出侧连接交流电抗器。如果电磁转矩有余量,可将U / f定小些。采用特殊电动机在较低频的噪声音量较严重时,要检查与轴系统(含负载)固有频率的谐振。(2) 振动问题及对策变频器工作时,输出波形中的高次谐波引起的磁场对许多机械部件产生电磁策动力,策动力的频率总能与这些机械部件的固有频率相近或重合,造成电磁原因导致的振动。对振动影响大的高次谐波主要是较低次的谐波分量,在PAM方式和方波PWM方式时有较大的影响。

56、但采用正弦波PWM方式时,低次的谐波分量小,影响变小。减弱或消除振动的方法,可以在变频器输出侧接入交流电抗器以吸收变频器输出电流中的高次谐波电流成分。使用PAM方式或方波PWM方式变频器时,可改用正弦波PWM方式变频器,以减小脉动转矩。从电动机与负载相连而成的机械系统,为防止振动,必须使整个系统不与电动机产生的电磁力谐波。三、负载匹配及对策生产机械的种类繁多,性能和工艺要求各异,其转矩特性不同,因此应用变频器前首先要搞清电动机所带负载的性质,即负载特性,然后再选择变频器和电动机。负载有三种类型:恒转矩负载、风机泵类负载和恒功率负载。不同的负载类型,应选不同类型的变频器。(1) 恒转矩负载恒转矩

57、负载又分为摩擦类负载和位能式负载。摩擦类负载的起动转矩一般要求额定转矩的150%左右,制动转矩一般要求额定转矩的100%左右,所以变频器应选择具有恒定转矩特性,而且起动和制动转矩都比较大,过载时间和过载能力大的变频器,如FR-A540系列。位能负载一般要求大的起动转矩和能量回馈功能,能够快速实现正反转,变频器应选择具有四象限运行能力的变频器,如FR-A241系列。(2) 风机泵类负载风机泵类负载是典型的平方转矩负载,低速下负载非常小,并与转速平方成正比,通用变频器与标准电动机的组合最合适。这类负载对变频器的性能要求不高,只要求经济性和可靠性,所以选择具有U/f=const控制模式的变频器即可,

58、如FR-A540(L)。如果将变频器输出频率提高到工频以上时,功率急剧增加,有时超过电动机变频器的容量,导致电动机过热或不能运转,故对这类负载转矩,不要轻易将频率提高到工频以上。(3) 恒功率负载恒功率负载指转矩与转速成反比,但功率保持恒定的负载,如卷取机、机床等。对恒功率特性的负载配用变频器时,应注意的问题:在工频以上频率范围内变频器输出电压为定值控制,所以电动机产生的转矩为恒功率特性,使用标准电动机与通用变频器的组合没有问题。而在工频以下频率范围内为U/f定值控制,电动机产生的转矩与负载转矩又相反倾向,标准电动机与通用变频器的组合难以适应,因此要专门设计。四、发热问题及对策变频器发热是由于

59、内部的损耗而产生的,以主电路为主,约占98%,控制电路占2%。为保证变频器正常可靠运行,必须对变频器进行散热。主要方法有:(1) 采用风扇散热:变频器的内装风扇可将变频器箱体内部散热带走。(2) 环境温度:变频器是电子装置,内含电子元件机电解电容等,所以温度对其寿命影响较大。通用变频器的环境运行温度一般要求10+50,如果能降低变频器运行温度,就延长了变频器的使用寿命,性能也稳定。 使用变频器的注意事项 HYPERLINK javascript:history.back() t _self 返回 一、物理环境 1) 工作温度。变频器内部是大功率的电子元件,极易受到工作温度的影响,产品一般要求为

60、055,但为了保证工作安全、可靠,使用时应考虑留有余地,最好控制在40以下。在控制箱中,变频器一般应安装在箱体上部,并严格遵守产品说明书中的安装要求,绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。2)环境温度。温度太高且温度变化较大时,变频器内部易出现结露现象,其绝缘性能就会大大降低,甚至可能引发短路事故。必要时,必须在箱中增加干燥剂和加热器。3)腐蚀性气体。使用环境如果腐蚀性气体浓度大,不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等,而且还会加速塑料器件的老化,降低绝缘性能,在这种情况下,应把控制箱制成封闭式结构,并进行换气。4)振动和冲击。装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时,会引起电气

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