安川变频器在门座起重机电气控制系统中的调速应用

摘要

门座起重机械作为企业厂矿、海口码头装卸货物的机械产品，在企业提高生产效率发挥着重要作用，门座起重机械电气系统控制调速以前多采用定子调压、转子切换电阻调速等类型的调速方式，这些调速方式相对投入经费不大，但线路繁琐，电机机械特性较软而且故障率高，调速效果差，能耗高，效率低。随着电子技术日益发展，起重机械调速控制无论在安全可靠性、控制精准性等方面大大提高。本文工控网小编通过详细阐述安川H1000系列的重载高性能变频器在门座起重机电气系统调速的应用，希望给同行工作中有所启发。

一、系统概述

变频器和制动单元

本机的电气系统主要包括：主起升机构、副起升机构、旋转机构、变幅机构和大车运行机构，以及电源系统、超载超速、超行程保护、控制系统、照明、讯响和电缆卷筒等组成。

主起升机构、副起升机构、旋转机构、变幅机构和大车运行机构采用全变频控制调速，由于机构动作工艺要求，考虑主起升机构、副起升机构和大车行走机构采用一套变频器控制；旋转机构、变幅机构采用一台变频器控制，变频器输出各机构电源采用接触器隔离供给。各机构电器设备配置如下：

1、起升机构+大车行走机构：变频器是，CIMR-HB4A0260，制动单元是，CDBR-4220B，

配置一套。通讯采用Profibus-dp卡和PLC通讯模块链接。

起升机构是实行闭环矢量控制，起升电机轴和变幅电机轴都装有经弹性连轴节连接的光电编码器，构成矢量闭环调速。

2、旋转+变幅机构：变频器是，CIMR-HB4A0180，制动单元是，CDBR-4045B，配置2套。

通讯采用Profibus-dp卡和PLC通讯模块链接。

安川H1000系列变频器属于重负载高性能变频器，其具有出色的过载能力，变频器选型是按照超重负荷特性选取，其承受150%的负荷持续时间为3分钟，在闭环式时只有0.3赫兹频率输出的情况下都有2倍力矩输出，闭环矢量控制精度可达1：1500.

3、变频器选取计算

变频器选取必须满足变频器容量选择公式：

PCN≥K1 *K*PM/η*cosΦ

其中：K1—容量过载系数，一般选取1.1-1.2倍；K—电流波形修正系数，PWM方式

选取1.05-1.1；η—电动机效率，通常选取约0.85；cosΦ—电动机功率因数，一

般选取0.75.；PM—负载所需求的电动机轴的输出功率（KW）。

二、电气原理

起升机构+大车行走机构

旋转+变幅机构

三、PLC控制系统框图

PLC控制系统采用欧姆龙CS1G系列，PLC、触摸屏电源由开关电源24V直流电源供给。PLC有CS1G-CPU42(CPU模块 )、电源模块C200H-PD024、通讯模块CS1W-PRM21、输入模块CS1W-AI211、输出模块CS1W-OC211组成。

四、变频器参数设置（以主起升为例，其他作为参考）

参数名称设定值说明

A1-02 选择控制模式 3 带PG矢量控制

A1-03 初始化0 按出厂时的两线制程

序控制

b1-01 选择频率指令 3 选购卡

b1-02 选择运行指令 3 选购卡

b1-03 选择停止方法0

C1-01 加速时间1 2

C1-02 减速时间1 1．8

d1-17 点动频率10

E1-01 设定输入电压400

E2-01 电机额定电流151A 电机铭牌电流参数

L3-04 选择减速中的失速防

止功能

空载时进行旋转型自学习（参照说明书）

参数名称设定值说明

T1-01 选择自学习模式 1 停止型

T1-02 电机功率75kw 电机铭牌数据

T1-03 电机电压380V 电机铭牌数据

T1-04 电机额定电流151A 电机铭牌数据

T1-05 电机基频50HZ

T1-06 电机极数8 电机铭牌数据T1-07 电机转速720r/min 电机铭牌数据T1-08 自学习时的脉冲数600

频率指令：

参数名称设定值说明

b1-01 选择频率指令 3

H1-01 选择端子S3功能14 故障复位

d1-01 频率指令1 10HZ 第一档

d1-02 频率指令2 2HZ 第二档

d1-03 频率指令3 30HZ 第三档

d1-04 频率指令4 50HZ 第四档

运行指令：

参数名称设定值说明

b1-02 选择运行指令 3

停止方法

参数名称设定值说明

b1-03 停止方法0 减速停止

C1-01 加速时间2S

C1-02 减速时间1．8S

0 无效

L3-04 防止加速中的失速功

能

0 无效

L8-01 安装型制动电阻器的

保护

速度限制

参数名称设定值说明

d2-01 频率上限100%

E1-04 最高输出频率50HZ

PG速度卡

参数名称设定值说明

F1-01 PG参数600 PG每圈脉冲数F1-02 PGO动作0

F1-05 设定PG旋转方向0

多功能输出接点H2：

参数名称设定值说明

21 抱闸松开指令H2-01 选择端子M1-M2的功

能

保护功能:

参数名称设定值说明

L1-01 选择电机保护功能 2 变频专用电机

L3-04 选择减速中防止失速

3 有效

的功能

L8-05 选择输入缺相保护 1 有效

L8-07 选择输出缺相保护 1 有效

L8-09 选择接地保护 1 有效

抱闸设定

参数名称设定值说明

S1-03 抱闸延迟频率0 HZ

S1-04 抱闸延迟时间0 S

S1-05 抱闸松开电流50% 提升时用

S1-06 抱闸松开电流50% 下降时用

S1-07 抱闸松开力矩100% 正转为起升时用

S1-8 抱闸松开力矩0% 反转为下降时用

S1-09 力矩补偿量0 起升滑落时可增大设

定值

S1-10 力矩补偿量0

S1-12 抱闸关闭频率3HZ

S1-13 抱闸关闭频率3HZ

S1-14 滑落防止频率0 HZ

S1-15 滑落防止时间0 S

五、参考文献

1、安川变频器H1000快速使用指南

2、起重机电气设计手册

3、上海电机选型手册

供稿：中国工控网gongkong