SimadynD控制系统原理及故障排除的硬件配置和调试

SimadynD控制系统原理、硬件配置、调试

及常见故障诊断

目录

第一章SIMADYND主传动循环变流器控制系统原理..............................2

第一节TRANSVERTO隧控制.....................................................2

一、TRANSVERTOR®控制简介..................................................2

二、TRANSVERTOR®控制系统功能.............................................2

三、矢量变换的控制原理和流程块状图......................................3

第二节相位电流控制.......................................................3

第三节循环变流器控制的追踪功能............................................4

第四节SIMADYND循环变流器控制控制系统构造框图...........................4

第二章SimadynD硬件配置.....................................................4

第一节硬件配置简图.......................................................4

第二节硬件配置简要阐明...................................................6

一、框架及其附件.........................................................6

二、各模块概述...........................................................6

第三章SimadynD性能调试.....................................................7

第一节调试分类...........................................................7

第二节调试工具及环节.......................................................8

第三节调试中需要注意的问题................................................9

第四章常见故障诊断...........................................................9

第一节故障信息查阅........................................................9

第二节常见故障诊断.......................................................11

一、故障代码简介..........................................................11

二、基本单元故障信息阐明.................................................11

第三节故障诊断措施.......................................................11

SimadynD主传动循环变流器控制系统，是轧钢企业中厂泛采用H勺电力拖动系统，缎

鱼圈钢铁分企业的热轧和厚板的主传动系统均采用了原则SimadynD控制。其重要作用为：

辅助一级AGC压下系统使原料按照规定产生塑性形变，以迅速稳定的速度和力矩输出实现

传动的双闭环控制。

第一章SIMADYND主传动循环变流器控制系统原理

SIMADYND主传动循环变流器控制具有下列的控制功能：

用于转子定位检测用的TRANSVERTOR®控制，DC磁通量调整控制，COS（p控制，弱

磁控制：

基速以上在恒功率范围内口勺对电压进行控制，具有自动增益调整功能以及为保证自动平

稳地从基速过渡到高速而对附属的磁通量进行控制。设定值参照一定比例的电源电压。

变频保护（过流保护）

在硬件和逻辑软件中完毕急停功能。电机会在一种受控的电流极限值基础上反向触发可

控硅桥实现停车。

第一节TRANSVERTOR®控制

一、TRANSVERTOR®控制简介

轧机主传动装置操作怛能需要一种真正意义上大功率的控制系统。通过使用

TRANSVERTOR®控制，就可以获得优良的控制性能。

TRANSVERTOR®控制的原理是以变化定子电流的相位角为基础的。而其修正的根据与

有效磁通轴的角度相一致。要计算磁通的状况，必须通过两个互相增补的模型来对电机进行

模拟操作。通过这种方式，容许电机设备在整个转速和负荷范围任何时刻都可以最佳注入电

流。

电流控制的原理等同于直流电机中的电流控制。TRANSVERTOR®控制的元件处在转矩

方向和磁通口勺方向。根据与系统有关的磁通电流设定点，由变频器计算并形成一种旋转电压

矢量。

运用空间矢量调整和优化的脉冲模型就可以到达一种优良口勺转矩性能。

TRANSVERTOR®控制容许电机设备在任何的时间内都可以优先注入超过整个转速和

负荷范围的电流值。这就意味着同步电机从速度控制系统方面就可以像一种DC电机设备同

样工作。

通过两个互相增补H勺模型来对电机进行模拟操作可以计算出磁通量。这两个模型为“电

流模型”和“电压模型'

TRANSVERTOR®控制所有为数字化控制。其成果需要相对较少的不一样硬件模块，绝

对的反复性设定以及真正意义上的先进诊断和故障排除等。

二、TRANSVERTOR®控制系统功能

系统包括下列功能：

I.通过测出来的定子E&流和电压值，电压模块来计算定向变量用来定位旋转磁通矢

量；

2.通过安装在电机轴上的脉冲发生器运用增益脉冲，电流模块来计算励磁量来确定转

子在停机状态卜的初始位置以及运行过程中口勺详细位置：

V可调的智能弱磁特性：

4.磁通控制器可以在定子电流和励磁电流的励磁部件上色行；

5.运用测出的定子电压和电流，电压模块计算出磁通矢量的角度和绝对值:

6,运用脉冲发生器信号和电流设定点，电流模块计算出磁通矢量H勺角度和绝对值并可

以计算出励磁电流设定点。

7.参照值可以在一种对的的J相位比例关系中给出三相电流设定点：

8,正向电压一馈电系统为次级电流控制提供了极为良好H勺响应特性；

9.磁通控制的励磁调整原理是确定电机设备口勺磁通量并预先设定从励磁调整电流设

定值推算出来的定子电流设定值；

10.结合在电机模型基础上的电压和电流，从测出的定子电流和电压值中确定电机磁通

的角度和幅度；

II.在励磁建立H勺过程中求出EMF—电压值，运用这个数值确定转子轴在停机状态下

的机械角;

12.电机的COSe控制器给出励磁产生定子电流用的设定点；

13.带有附属励磁电流控制器的磁通控制器在运行稳定状态下可以提供出一种恒定的

设备磁通量；

14.转子日勺励磁控制更为经济。在停机状态下可以将励磁降到最低点，而在重新启动之

前可以自动增长励磁。

三、矢量变换的控制原理和流程块状图。

M

'Referencevalues1“StotorcurrorMM1Synchronousmotor

Voltage-basedmodel

nSpeed卜23PhasecurrentM2

vMagneticfluxUiZ3PhasevoltageDCurrert-basdmodel

kExcitationcurrent①RRotordisplacementVSCVectorrotator

Rotorpositionsettinginput

Uc：Activecurrentangle在

入Fluxaxisangle

lMMagnetisingcurrentCOS<PMOsp6cementfactor

lormotorcirrentRotoraxisangle

，厂•&木W・-4MlMi313

第二节相位电流控制

电流控制器具有有源限定功能并在间歇的电流范围内进行自动增益调整和综合动作时

间调整：

命令组件用于逻辑次序控制以及归零状态下到达最小电流谊；

一旦记录到过电流现象可以进行脉冲切换：

逆变器触发角的限定决定电流值；

电流的限定值设定为可调值。

同步模块用以赔偿变压器相位的切换。会从一种变压器和高压开关柜上取同步电压。

第三节循环变流器控制的追踪功能

为了进行迅速维护工作，在循环变流器传动装置的数字传动控制中提供了一-种TRACE

（追踪）功能包。

TRACE（追踪）功能包中存储着几种通道，可自由进行编程（如iachUacun由nact等等）

并且由一种错误信息（可自由编程）进行触发。

至于TRACE（追踪）功能包显示什么样的信号可以在操作面板上进行选择。存储的数值

会通过模拟输出被记录下来。

第四节SIMADYND循环变流器控制控制系统构造框图

甘虫I女姑西】尔14d

第二章SimadynD硬件配置

第一节硬件配置简图

SimadynD的硬件构成单线简图如图-原则SimadynD硬件配置，图中示出重要功能模

块和关键组件。

MMTR

—MKX&XC4MXvlX

»V*»MOCUU

CMOMMKMCAVMOOlXC

C44A«il«CAE“

原则SimadynD硬件配黄

第二节硬件配置简要阐明

一、框架及其附件

原则SimadynDI向框架为24槽，硬件为如下构造:

槽000000000111111111122222

号1234567X9012345678901234

IC

名PISMPIIES1SSSS7+SPSSSSSSS

称NTPMMTTPPPPSS5PMPPPPPPP

64A46442AAA2*2+A6AAAAAAA

1R222RRRSS4RRRRRRRR

EEEE*1EEEEEEEE

图中原则"JSimadynD基本单元控制系统包括：在基本单元上方有带风扇的电源SP8.5,

基本单元包括CPU处理单元、I/O处理模块IT41和IT42、矢量控制模块EP22和IS1、接口模块

CS7o此外尚有A300H勺信号I/O模块和某些接口模块。

二、各模块概述

3个CPU（PM6、订货号-6DD1600-0AK0）,分别起到总体控制、矢量控制和通讯控

制三大作用。

第一种CPU做度闭环，且对控制系统的总体起着协调的作用。

第二个CPU矢量变换和反变换电机电压、电流送入此CPJ

第三个CPU进行通讯，有些控制系统中还带有ITDC,能发脉冲，还能进行通讯，任

务可以分解。

该模块所能容许的最短扫描周期是0.1ms,一般我们取0.5ms。

EP22板尺是SimadynD控制系统H勺关键运算部分，其设计是专门为矢量变换闭环控制所

用。由于其特殊的应用场所，EP22板卡的运算速度是一般CPU?、J4-20倍。

由于EP22在基本单元中是无源配套设备，因此需要一种处理器板卡作为依托（一般称

之为“主”），EP22必须要通过“主”的初始化，且要保证在运行中可以实时进行数据的输入输

出。

需要注明的是，所有的EP22可以运行，必须要配套有一种接口板（即EP22上可以抽出

的条状电路板），此接口板是在备件中没有的，要更换的话，必须将此接口板放入新的EP22

中。正常状况下，我们应当将两者作为一种独立设备处理。此接口板和EP22假如接口板损

毁，可以联络北京西门子张红祥，以期处理。

IT41和IT42,这两个名称相近的板卡有着不一样的作用。IT4I板卡应用于开闭环控制中

的，如速度闭环和位置控制。除模拟量和二进制的输入输出外，IT41还留有编码器的输入供

速度闭环使用。IT42在SimadynD系统中用于连接PM6处理器执行某些基础的开闭换工作的,

如液压控制或密闭压力控制等。此模块有4个模拟量和16个二进制输出输出，同步带有4个电

压频率变频器H勺集成浮点模拟输入。

SimadynD系统中尚有许多接口板,分别为SU10、SU1KSB70、SB61、SB10、SA20.1、

SA6L这些模块都将直接和SD基本单元连接到目前为止，现场中以SA20.1和SA61出现问题

的机会相对较多，因此对其要做详细口勺解释。

5人20.1和5人61合称为5人60.1,在控制系统中称为同步模块，起到同步在EP22中门极触

发电压的作用，其正常运行直接影响到可控硅触发换相等动作：现场中SP控制系统曾经多

次出现该模块或与之有关模块故障导致事故停机的状况。

其中的SA61（6DD2920-0ARI）称为变压模块，SA20.1称为线路检测模块，这两个模块

是通过一种10芯线互相连接的。SA60.I带有一种扩展口勺低压信号设定范围，此功能由子模块

SA20.1实现对线电压的控制。

SA6I中三个单相变压器Tl、T2、T3可以有效地将三相输入侧和二次侧电压进行绝缘隔

离。二次侧电压通过10芯线连接到线路检测模块，在此模块中，每一相都将进行变换。首先

每一种信号将面临有差异的放大从而每相将有别于其他相位。其变化的增益必须通过8路的

DIP开关S1和S2手动来设定，该设定要伴随与之连接的额定输入电压变化而定。

其中

S1开关1-4：同步电压UL1-L2设定增益

5-8：同步电压LL2-L3设定增益

S2开关1-4：同步电压UL:3-Ll设定增益

5,6：留空

7,8：连接或断开电位计R1（直流电压输出调整）

S2:7关闭，S2:8启动：RI无效,反之RI启动。

第三章SimadynD性能调试

调试一般为新安装设备要投入使用需要做的调整或在运行中为了游足新的需求而进行

的设备功能H勺完善或改善，在设备使用中，为了性能愈加优良，在控制系统中做的变动也属

于调试的范围。

第一节调试分类

按照调试阶段，可以分为单体调试和联动调试，即将各单机架调试成功后，整体进行调

试，且可以按照生产规定进行速度和力矩的输出。

按照传动负荷，可以分为独立调试和带联轴器调试，独立调试是传动系统自身的调整,

但最终目的是通过联轴器服务于轧机轧制的机械轧掘。

按照反馈类型，可以分为开环调试和闭环调试。

按照调试软件，可以分为硬件配置调试、SimadynD调试和TDC调试。

对于此调试分类，硬件配置是专用的程序和数据线对固件进行程序装载，一般相对固定。

这里将详细对双闭环口勺调试进行阐明，我们在调试中一般看到的大多数是在SimadynD中进

行调试，而看到TDC的调试较少。其原因在于，TDC是一种新衍生出来H勺性能高于Simadyn

D的控制系统，但目前的Sin-adynD系统已经足够对整个传动系统进行控制。众所周知，

TDC在控制中起到的是外环的速度控制，而我们在第二章中已经提到SimadynD系统中其

实已经具有了速度控制I舟PM6单元，也就是说,SimadynD系统可以起到SimadynD和TDC

合到一起的作用。目前鞍钢本部的170（）生产线粗轧控制系统就是只用了SimadynD控制系

统，减少了通讯日勺点数，同步故障点也减少了许多。TDC日勺优势在于，其编程界而愈加轻

易理解，旦修改简朴，可以远程进行调整，尤其是对部分外围设备（如风温、压力、轴温、

漏水检测等）的调整，可以简朴以便的进行。

如下我们所提到的调试重要以SimadynD调整为例进行阐明。

第二节调试工具及环节

调试中需要的软件工具有

工具应用备注

参数表下载Excel数据（宏工具）

IBS501(运行环境DOS下我和上传参数

或MS-DOS)或IBS2.4

OmniDrive读卡器对Flash卡进行程序下载

SS52-LoaderoderSS52和CP50M0CP50M0只在有A09或

COMET200(Vxx)A10的基础上

ProsaveoderProtool下载程序OP17只在有A09、A12或A10

的基础上

调试中需要H勺硬件工具有

笔记本(带COM口和LPTI口)

OmniDrive

SimadynD的程序可以用Unix系统下的StrucG编程软件进行改写，而目前的原则程序

已经很成熟，不再提供改写口勺余地，即在供货时无StrucG给最终使用者。我们所提及口勺调

试是将图形化的程序转作带有地址的表格形式进行参数调整和修改或地址链接。在调试中一

般是使用DOS(MS-DOS)环境下的IBS5O1如下图

SeruiceMacroDiagnosticsDSERVICETELEMASTE1R4.0.3

2FP-DREZ16.Bl.XI...........0.000z

1FP-DARC32.U2.X...........:103.35999727x

1FP-DARC32.U4.X...........：103.35999727x

2FP-DARC16.04.Y...........79027504

1FP-DARC32.IF.Y...........：1.03359997ns

2FP-DARC16.R4.Y...........ms

1FP-DARC32.U4.Y...........：01000010001001101000000010000000

displayvalue

1FP-DARC32.T2.Y(]PH

IESCabortICOM1IdirectI

有时也会用在windows界面下日勺1BS2.4来进行更改，如下图

第三节调试中需要注意的问题

在调试中需要注意如下几点：

I.线缆连接正常，单个CPU和CS7上的调试线有辨别：

2.波特率和COM口的设定对时：

3.养成良好的习惯，调试前备份，并在调试中及时做记录，防止出现混乱；

4.结束后将程序及时做好归档，并两地以上寄存，防止程序丢失或损毁。

第四章常见故障诊断

第一节故障信息查阅

故障信息在OP17面板上显示，OP17面板是一种集通讯、显示和调试为一体的操作面

板。在此面板上我们可以看到故障代码和故障信息，已经其报警时间、复位时间和消除时间。

如下图:

Display

Function

keyboard

Numerical

keypad

V

Interfaceconnections

由于报警信息是英文的，鉴于目前英文并未完全在点检员和运行合力中普及，会在识别

故障和信息传达上导致很大的麻烦。因此我们做了一种故障信息供运行合力查阅文献，文献

中一种完整的信息是如下例格式:

:N:0497497

:T:"BU412:VECTORDEVIATION

BU412：矢量模型11勺矢量偏差太大

TOOLARGE\n"

:T:"VECTORMODEL

ACTUATED"

:A:PlQID+

我们将以上表格做出如下标识:

A甲

B乙

C丙

DT

故障号（英文）故障号（汉语）

故障信息（英文）故障信息（汉语）

故障信息（英文）故障信息（汉语）

故障信息（英文）故障信息（汉语）

其中左半部分是英文故障号和信息，右半部分是中文故障号和信息。出现报警或跳闸时,

确认前先看0P17面板上的显示，然后对比校验清单中“B”项和“C”口勺报警信息[T:]

双引号内的内容，（其中C项为面板中的第二行显示），确认相似后，则看背面的乙丙丁

项，则可明确详细的故障汉语解释。

第二节常见故障诊断

一、故障代码简介

SimadynD主传动系统，共有故障代码位999个，实际含约650个故障信息。其中有占

的1/3的前半部分的故障信息，重要针对外部故障，如】整流变和励磁变H勺温度瓦斯监视、风

机油泵电源、漏水检测，尚有某些电机温度和外部接口。其他的是主传动基本单元有关的故

障报警。

对于前半部分的报警，由于其检测的重要是硬件的反馈，且在故障信息中基本上会有故

障图号位置R勺阐明，如“H02/07.2Leakagewaterinmotordetected*',我们可以在图纸的

“H02/07.2”页找到故障源位置，并且可以根据其故障的走线位置（检测器-主电机接线盒

-EC200箱-传动柜）进行查找c