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SIPOS 5 Flash PROFITRON型變頻智能型執行機構應用技術

發布時間:2010-7-31 23:23    發布者:conniede
0 概述

西博思電動執行機構有限公司(原西門子公司電動執行機構部門)將先進成熟的電機變頻調速技術應用于執行機構中,因內部集成了一體化變頻智能控制單元,省去了其它執行機構必須的復雜電機轉向控制箱,采用簡單的模塊化結構,通過增加少量必要的模塊,使其適用于各種控制模式,可對閥門擋板進行可靠的開關控制和變頻調節。

SIPOS5FlashPROFITRON變頻智能型執行機除具有其它執行機構的功能外,還具有一些特殊功能,即使閥門擋板被卡住,輸出力矩也不會超過事先設定的上限,因為啟動電流不會超過額定電流,可采用較細的電纜,自動校正供電電源相序,全面的電機保護功能,確保電機永遠不會被燒毀,輸出軸轉速可自行設定,現在已經應用到送引風、一次風壓、給水泵勺管等控制系統改造項目上。

送風機偶合器勺管控制

二次總風門控制

采用超大規模集成電路器件替代機械零部件,電子器件沒有磨損,無須維護,智能化程度高,且可以編程,其電子式限位保護功能和電子式過力矩保護功能取代了機械式限位開關和機械式力矩開關,這樣省去了調試過程中費時的限位開關和力矩開關調整工作。
SIPOS5FlashPROFITRON變頻智能型執行機既可接受控制系統來的開、關、停和緊急4個開關量信號,也可以接受控制系統來的4~20mA.DC位置給定信號,也可以輸出1路4~20mA.DC位置反饋信號和8個開關量的狀態反饋信號,通過液晶顯示屏,可以人機對話的方式進行參數設置,監控執行機構狀態,進行故障自診斷。

1 變頻器(VSD)

內置一體化變頻智能控制單元,遠遠優于電機加減速齒輪的設計方案,簡化了機械結構,滿足了執行機構控制閥門以精確的速度運行的過程要求,在不改變其內部機械結構的情況下,輸出軸轉速可在1:8的范圍內自行設定。

1.1整流限流和濾波

經過整流后的電壓首先經過直流母線上的大電容器CZK進行濾波,串聯在回路中的限流電阻RV確保主回路電壓在接通瞬間的跳躍變化不會立即傳遞給濾波電容器,在主回路電壓接通并進入正常工作狀態后,限流電阻由一繼電器短路。

1.2脈沖寬度調制

直流母線上的直流電壓被變換成頻率和電壓都可調的三相交流電壓,用來驅動三相交流電機,這一過程是通過位于電機接線端子處的高速電子開關來實現的,即絕緣柵雙極晶閘管IGBT。

1.3正弦波電壓

高速電子開關不斷地將電機的每相繞組接至直流母線的正極和負極,通過精確控制持續接通時間和電壓的極性,產生所需要的用于驅動電機的正弦波電壓。

1.4開關頻率

為了連續精確控制給三相電機繞組供電的極性切換和持續時間,6個IGBT中每一個的開關頻率都達16000次/秒,因而必須采用高速微處理器和專用集成電路,電機供電電流是通過傳統方式測量的,在直流母線的負極中串入分流器。

2 控制單元

微處理器(CPU)完成所有的控制功能,包括監控變頻器和電機溫度,通過塑導電位器檢測執行機構的位置,調整力矩,接收控制系統來的控制信號,向控制系統連續反饋自身狀態;開關電源給內部控制單元提供24VDC電源,并向外輸出24VDC,給開關量輸入信號提供開、關、停電源,內部控制單元可選外供24VDC電源,此時,即使切斷單相或三相交流電源,控制單元仍可與控制系統保持通訊。

執行機構的數據存儲于EEPROM永久性存儲器中,射頻干擾過濾器將變頻器可能造成的對電源的干擾以及可能會出現的電源對變頻器的干擾進行雙向隔離,數據的保存無需另配電池。
通過開、關和停3個按鈕就地操作執行機構,結合液晶顯示屏,以人機對話的菜單方式進行參數設置和調試,液晶顯示屏顯示執行機構的工作狀態和故障信息,并進行故障自診斷。

3 控制模式

執行機構自動以最低的速度啟動、離開或達到2個極限位置,確保在以最大力矩啟動或關緊閥門的同時,避免因慣性對閥門造成的沖撞,輸出力矩不會超過設定的關斷力矩。

在離開或接近極限位置時,通過內置的變頻器自動調整電機供電的頻率和電壓,從而降低電機轉速,以最低轉速離開或到達極限位置,,轉速可調范圍5~40rpm,開速度設定為14rpm,關速度設定為28rpm,在給定的速度范圍內,有7檔不同的速度可供選擇。

死區隨控制信號質量和位發信號質量自適應調整,確保以最小的啟停頻率實現最高的控制精度,從而實現控制過程最優化,并因啟停次數的減少而減少閥門的磨損。

位置控制器連續檢測并比較控制信號與位發信號,偏差大于死區,微處理器控制執行機構向縮小偏差的方向動作。

4 主菜單切換

主菜單包括語言設定(Languagesetting)、調試子菜單(Commissioning)、觀察子菜單(Observing)和診斷子菜單(DIAGNOSIS),其中,調試子菜單(Commissioning)中的參數只有在locPar模式下,并且輸入4個PIN代碼后才能改變,按鍵↑和↓用來在菜單和參數間進行切換,按ENTER鍵后進入該菜單,按動local/remote鍵退出,用ENTER鍵修改的參數被保存,具體步驟如下:

按local/remote鍵,顯示“locParready”,按↓鍵顯示“Sprache/lang./idioma/lingua↑↓E”,再按ENTER鍵進入語言設定;再按↓鍵顯示“commissioning↑↓E”,按ENTER鍵進入調試環境;再按↓鍵顯示“observing↑↓E”,按ENTER鍵進入觀察環境;再按↓鍵顯示“diagnosis↑↓E”,按ENTER鍵進入診斷環境;再按↓鍵顯示“←returntomenu↑↓E”,按ENTER鍵退出主菜單。

5 參數設置

一般參數設置包括顯示語言選擇,共有5種語言可供選擇,一般選擇英語,電子式抗冷凝電機腔加熱器,設置為有效,20為數碼,用于標識執行機構ID,通常不用。

與閥門有關的參數如表1,與控制系統有關的參數如表2。

序號顯示意義

1Closingspeed開方向速度、關方向速度和緊急狀況下的速度,可分別設定。

2Cut-offmodecl開方向和關方向的關斷模式,可選擇過力矩關斷或超限位關斷。

3Max.cl.torque開方向和關方向的關斷力矩

4Endpos.adjust全開和全關兩個極限位置的調整過程

5Rec.torquegraph記錄閥門力矩曲線的過程

6Endpos.rangcl全開和全關兩個極限位置的范圍調整

7Closetightly關緊,指在極限位置范圍內,即使控制信號已經事先終止,執行機構仍然繼續
動作,直到極限位置的最終點。

8Maintenanceper用于設定維護間隔,現場未用。

序號顯示意義

1Setpointinput4~20mA.DC位發信號,調整內置控制器的上升或下降頻率。

2Binaryinputs設定開、關和?刂菩盘柕挠行J剑碗娖接行Щ蚋唠娖接行。

3Remotecontrol選擇遙控狀態下的控制模式

4Opencirc.beh.控制信號斷路時執行機構的反應模式,到達緊急位置或保持斷信號前的位
置。

5Emergencypos.緊急位置可設定為全行程中的任意位置

6Travelpos.cl編程設定全行程中的任意兩個位置,到達這兩個位置時,執行機構向控制系
統給出兩個開關量反饋信號。

7Readbackoutput4~20mA.DC位發信號,上升或下降。

8Binaryoutput18個開關量輸出信號通過編程賦值,低電平有效或高電平有效。

9PROFIBUSaddressPROFIBUS總線地址設置

10EnablePosCntr4位密碼

11Speedlocal速度隨行程自適應調整功能

6 初次調試步驟

西門子執行機構安裝就位后,其接線為

1)指令接在X3.214(+),15(-),18端子為接地線,

2)反饋接在X3.11(+),2(-)端子,

3)電源接在X1L1、L2、L3端子上,為380VAC。

6.1調試準備

將執行機構切就地運行,行程調整之前,閥門擋板處于中間位置,摘掉信號齒輪單元外罩,手動調整中心輪在適當位置。

6.2確定旋轉方向

確定執行機構運行時的旋轉方向,同時確定中心輪的旋轉方向和末端位置時中心輪所處的位置,先調整好末端位置,再調信號齒輪單元的設定比率。

6.3末端調整

由主菜單進入commissioning→PIN密碼→endpos.adjust→ENTER。

1)startwithpos,選擇首先要設定的末端位置,movetoop.pos,按↑↓鍵,運行到需要的位置,按stop停止,按ENTER確認該末端位置。

2)adjustofpoti,調整電位器,抓住中心輪上部不動,手動旋轉中心輪,慢慢朝顯示值減小的方向轉動,直至顯示的數值為0,按ENTER確認。

3)movetocl.pos,按↑↓鍵,運行到另一個需要的位置,按ENTER確認。

4)sign.gearratio&adjustmentOK,比率設定合適,位置設定正確,按ENTER→“↓”→“local/remote”鍵退出調試。

結束語

西門子執行器安裝調試需注意的幾個參數包括

1)擋板關閉時執行器的旋轉方向CLOSEDIRECTION,

2)末端位置的關斷模式CUT-OFFMODE,

3)信號齒輪單元的比率,

4)模擬量給定值輸入信號的類型SETPOINTINPUT,

5)遠端控制類型REMOTECONTROL,

6)開路特性OPENCIRCBEH。
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