背景介绍:
1、吊具控制模型:S7-317F通过滑触线触点控制Smart200 PLC,200PLC通过BICO的方式控制一台22KW的G120变频器,变频器采用一拖二的方式控制两台SEW(7.5kW/台)电机,电机通过皮带提升吊具,设计的负荷能力为3吨(有待确定)
2、相关参数:
电机:功率7.5kW,转速1445r/min,功率因素0.85,制动扭矩110Nm
减速机:速比50
变频器:控制单元CU240E-2PN,PM240 22kW
抱闸控制方式:变频器抱闸控制和PLC抱闸控制触点串联在控制回路中
事故回顾:
1、吊具在离地20cm,工人完成现场装配后,操作人员按下“放车”按钮后,吊具上升到30cm的高度,
在准备往下一工位前进时,吊具溜车下坠至地面;
分析过程:
1、当时事故发生时,检查了电机抱闸间隙为0.6mm(符合SEW厂家要求),分析了PLC控制和变频器抱闸动作的时序图符合抱闸打开时间,同时 分析了变频器中设置的参数未发现明显问题;
因现场操作人员需要进入到吊具下方进行装配作业,现已增加安装凳子,放置在吊具吊腿下方,以防止吊具意外下坠;同时联络过设备厂家,一直未能查出问题根源,现求助于论坛中的各位同仁。
附件中我上传了变频器的参数、电机控制模型、电机负载能力的计算图。
#16吊具升降变频器扩展参数.xls (参数上传有误,已修改)
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帖子链接:http://www.ad.siemens.com.cn/club/bbs/post.aspx?a_id=1637702&b_id=47
参数方面:
1,提升设备建议使用矢量控制,而且是带编码器的矢量控制。现场没有编码器至少要使用无编码器矢量控制。不宜使用V/F;控制单元使用CU250S-2;
2,电机参数应按电机铭牌实际参数填写,尤其要注意星/三角别填错了;在这里应设P306=2;
3,参数中未看到P219,如有制动电阻务必填写此参数;
硬件部分:
1,故障中有多次F30003,要关注一下供电电压是否正常;
2,故障记录中有F7800和F30074,要留意控制单元和功率单元接触是否良好,如继续频繁出现这两个故障,要考虑一下功率单元是否有问题,比如更换一个试试;
3,抱闸控制端子应使用DO2;
4,DO所接接触器务必加上浪涌抑制器,使DO两端电压不超过30VDC;
5,抱闸使用变频器控制即可,不必串联到PLC;
其他:
楼主提问很用心,写的比较详细了。建议增加电机铭牌照片和事故时变频器状态信息,比如当时有无故障/报警,代码是多少;参数表毕竟不够详细,建议用starter保存参数上传;
另外,事故中“下一工位”是上升还是下降?皮带是否可能打滑?
楼上发言有道理,楼主的现象貌似是电机被负载反向拖动了。
谢谢你的解答,有些信息在帖子里没有表述完整;
针对您的解答,我逐条回复下
1、后面有设备改造机会计划是要改成带编码的矢量控制,在提升场景使用V/F模式是个安全隐患;
而且我在接手这个工作的时候,发现PLC程序对提升距离用了简单的计时来实现,针对“冒顶”也只是使用了阻挡限位开关。
2、电机参数中电机数量与实际有误,现在是将两台电机当作一台2倍功率的电机来使用了,这种设置方式会造成什么影响;
3、P219参数我在TIA中上传的参数中也没看到,下午我去现场查下;
1、故障记录中的信息,一直未重视,这里我会重点关注下;
2、故障记录中的信息,一直未重视,这里我会重点关注下;
3、目前抱闸控制P732参数为:r52.12 CO/BO: 状态字 1: 电机抱闸打开,应该就是您说的DO2;
4、变频器的抱闸接触器使用的是施耐德的RXM2AB2P7,交流接触器,在变频器控制模块的24端子(NO)接入火线,25端子(Com)接入接触器的线圈,
图纸中未标注使用浪涌抑制器,这个我会去现场再确认下,不能浪涌抑制器会造成什么后果;
5、串联PLC这点,我猜测是供应商当初在设计时,考虑使用V/F方式有安全和性能的不足问题,
在PLC中对抱闸释放加了延时,保证电机扭矩的建立,这个做法是不大合理,后期改造考虑此处要修改;
电机参数如下图:
事故时变频器状态信息都没有第一时间拿到手,也导致了后续查问题比较棘手,而且操作人员描述的事故情况也是跟实际有出入;
“下一个工位”是吊具将负载提升到位后,吊具开始前进到下一个工位,前进控制是使用了另外一套变频器;
针对皮带打滑的问题是有可能,我们现场的吊具是通过317F控制滑触线,滑触线再控制吊具本体的PLC;
在上述工位发生的溜车事故,总共是发生了两次,一次就是上面描述的,另外一次是在操作人员没有任何操作的情况下,吊具自己缓慢下落(排除程序问题)
在第二次事故时,我们将问题的重点转移到“滑触线”上,分析了控制电路,如果滑触线碳粉污染是有发生的“第二次事故”的可能性;
两次事故都发生在同一段滑触线上,而且是不同的吊具,怀疑是滑触线的问题,所以我们当时第一时间将此处的滑触线进行了更换
制动电阻相关参数:P219=0 P1280=0 P1531=--9kW,制动电阻型号:30欧姆 3000W
P219要设置制动电阻功率,制动电阻否则不起作用;
变频器的DO只支持直流24V,要确认一下抱闸继电器线圈电压,不能超过30VDC。加浪涌抑制器也是为了控制浪涌电压,否则可能会造成DO端子损坏;
从参数上看应该是DO2控制抱闸,但也要确认一下硬件接线没有接到另外两个端子上;
粗略浏览了一下楼主的描述信息。
两台7.5kW并联驱动;总制动电阻30欧姆。
故障现象是重物坠地 。
故障号呢?也就是G120的CU里参数是r947的历史故障号?有还是没有?
最近我才发现的,G120的PM240-2,制动参数有变动,原来的制动开启电压是600多伏,现在是755VDC。如果制动能量吸收不够,就会自动启动直流母线电压控制。导致降低电机电流的问题。
楼主的这个系统,是什么时候买的呢?好像从去年的固件版本就开始这样了。自己查一下吧,一个是减小总电阻值,提高制动吸收能力,一个是关闭直流母线电压控制器使能。再试试看?
看了楼主的描述,我觉得系统的方案是最要命的,这是不作不死。
位能性负载,没有闭环控制,要命的是还双电机V/F开环一拖二,有啥分配负荷的措施,应该是没有的。
很容易,全部负载就会转移到一个电机上,另一个电机根本就不出力,而且变频器还不知道
我感觉搂主设计计算得太满了。
提升机构,要是我设计,安全系数至少2.5倍。
首先需要查一下在发生故障时,变频器是否报故障,什么故障。这个十有八九应该没有报吧。
提升机构也能用V/F控制啊?如果从其他方面考虑,PLC串联抱闸线圈是人为制造了隐患。如果发生其他故障,变频器自带的抱闸未打开,照样无法紧急制动,这两个点应该是并联才合理。G120的抱闸端子是专用的,这个也要注意。
请楼主确认,故障码到底是F30002还是F30003,这两个一字之差,可差的十万八千里了。
是sew自带的制动器吗,制动的力矩是不是足够。
变频器一拖二 ,两个电机是不是刚性连接啊。
此类应用的标准配置:
S120 CPU320-2PN,
SLM整流单元,
DC-AC电机模块,
共轴电机一台带编码器VC闭环速度控制做主轴,
另一台电机SLVC力矩控制做从轴,
两台电机抱闸联动,需要断直流侧
两台G120主从同步方案(双闭环,或一闭环一开环),通过通信来实现的,响应有时间差,而且楼主用的控制器是S7-1200,就更不建议了。
开环不能做吗?可以试试,总载荷不超过单台电机的二分之一,确保载荷全部转移到一台电机上,电机出力仍旧能拽住负载,这样基本确保安全。但,两台电机的电流差值会很大,一拖二会有何影响?
@kdrjl @yming
这种悬吊负载和需要低速运行的负载,最好用矢量控制,我们从来没用过V/F模式控制过这种类型的负载。
参数设定确实需要完善,最大制动功率参数没有看见,但是通过P1531参数可以预判9KW,制动电阻功率选型特别重要,还有些参数需要调整。运行慢速时候最好不要低于200 r/min 。提升设备如果对速度要求高的话,需要电机尾部当编码器做反馈,做相对闭环矢量控制。
抱歉,变频器参数上传有误,已在帖子中上传正确的参数;
查询故障和报警信息为:r945[8]=30003(功率单元,直流母线欠压), r2110=7409 (V/F控制电流限值控制器生效)
提升机控制采用楼主这种变频+plc的控制方案,本身架构就是不合理的。娘胎里带来的溜车问题
如果确认是欠压故障,变频器选小了就是可能,瞬间的负载变化,把直流母线电压拽低了。
谢谢大家的帮助,现结合各位的分析和现场排查情况,整理了以下问题点:
1、机电模型设计问题
起重机使用V/F开环控制模式,存在控制性能和安全的问题,尤其是在电机低频区间,存在电机扭矩不足;
目前变频器低速设置在300r/min,尽管避开了低频区,开环控制方式长期使用依然会有溜车的问题;
2、电机抱闸控制
PLC和变频器串联共同控制抱闸,此处应有变频器抱闸功能去控制即可;
3、变频器DO2触点(抱闸控制)
DO2触点驱动交流继电器,继电器未并联防浪涌元件;
按照说明书,触点参数:0.5A 30VDC,而实际在该触点COM端串入了220V火线,做法不合理;
目前未发现问题,长期使用带来的问题有待确认
;
4、一拖二负载平衡
两台电机的轴通过硬连接的方式拖动皮带,在机械和电气上均没有转速同步的措施,而且单台电机的扭矩不足以提升吊具
当出现转速不同步时,会出现负载不平衡的问题,会出现溜车问题;
5、制动电阻参数
变频器P1531=-9kW,电阻参数:30欧姆 3000W,P1531的参数是否合理还待确认,目前未在变频器发现直流母线过压问题;
6、变频器参数
实际变频器采用一拖二,而变频器参数电机数量设置为1,跟实际不相符;
用多轴S120当然好啊,不过舍得花这么多钱的客户还是少数
G120做同步,我一般推荐客户用AI/AO,主机的转矩通过模拟量端子给从机。
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