1 引言

隨著科學技術的發展，變頻調速技術被廣泛應用于工業生產中,它具有調速范圍寬、調速精度高，起、制動平穩、可實現無極調速的優點。市面上各種品牌的變頻器控制方式大多采用磁通矢量控制(fvc)，而abb采用獨特的直接轉矩控制(dtc)方式。dtc控制方式優于fvc控制方式:力矩階躍上升時間小于5ms，比fvc控制方式至少小一倍，動態控制精度比fvc高出一個數量級;特別在低速運行，電網供電質量不好，波形發生畸變時，dtc仍然能保持較高的控制精度。

2 ABB交流調速裝置的介紹

abb的交流調速裝置分為acc和acs兩種系列，acc和acs在硬件組成和結構上基本一樣，區別在控制軟件上;acc是專門為起重機設計的，它有一個專門制動器的標準提升應用宏，用于位能性負載，它可以做到打開制動器時電機以零速保持著重物，然后根據裝置內設定的加、減速曲線加速到給定值，解決了溜鉤問題。acs是為風機、水泵、平移機構等摩擦性負載而設計的，在起重機中，主要用于行走等平移機構。

新型的acs800(或acc800)系列比起老型號的acs600(或acc600)系列有許多新的特點:具有啟動向導、自定義編程、更高的集成度和更緊湊的結構設計。啟動向導的應用，使裝置的調試變得非常簡便，調試時根據英文提示一步步向下走即可;自定義編程就象內置了小型的plc一樣具有更好的適應性;同時它本身內置了電抗器，減少了外圍元件。800系列具有電機參數自檢測自適應功能，各種保護齊全:具有失壓保護、接地保護、冷卻風機異常、超頻(超速)保護、接觸器粘結、缺相等保護等。

因此在我單位為琿春電廠設計的75t/20t雙梁橋機中，選用了abb的交流調速裝置，其中主起升和副起升采用acc800，小車和大車行走采用了acs800。

3 橋機電氣系統的設計

琿春電廠75t/20t雙梁橋式起重機，是由兩臺橋機組合而成的，平時兩臺橋機可以單獨運行，需要抬吊大件重物時，兩臺橋機合并為一臺，在任何一臺橋機的司機室里，都可以控制兩臺橋機各機構的協調運行，并且也可以單獨控制對方橋機各機構的運行。因此電控系統采用了“plc+變頻調速+mpi網”三級控制方案。在這里僅對abb交流變頻調速裝置的運用作一下介紹。

3.1 變頻器的容量選擇

變頻器容量選擇應本著變頻器額定電流大于電動機額定電流的原則來選配:
ib≥id×k1×k2／k3
式中: ib—變頻器的額定電流;
id—電動機的額定電流;
k1—最大負載系數，為所需最大轉矩與電動機額定轉矩之比;
k2—余量系數，一般取k2＝1.2;
k3—變頻器過載能力系數，不同的變頻器生產廠家其k3值不一樣，abb、安川變頻器一般取k3＝1.5，西門子取k3=1.36。

3.2 橋機的主要機構

兩臺橋機電氣系統一樣，主要由主起升機構、副起升機構、小車運行機構、大車運行機構傳動系統、橋機操作控制系統等部分組成。

(1) 起升機構

主起升機構由1臺yzpb(f)250m1-6 37kw變頻電機驅動。副起升機構由1臺yzpb(f)225m-6 30kw變頻電機驅動。采用abb 公司專門為位能性負載設計的acc800-01-0060-3內置制動斬波器;調速為帶編碼器的閉環控制，調速范圍為1:10，控制精度為0.5%。

主起升速度: 0.18~1.8m/min; 副起升速度:0.68~6.8m/min。系統采用主令檔位開關量輸入plc,經軟件處理后,再由plc模擬量輸出模塊輸出電壓信號(dc±10v)給交流變頻器，通過交流變頻器內部的參數設定,輸出相應的速度, 各檔速度可在plc中任意設定。主令控制器分為四檔，上下各為10%、30% 60%、100%額定速度;起動、停止和各檔速度過渡平穩無沖擊，屬于檔位無級調速方式。

主、副鉤的操作手柄都設在右聯動臺上，可實現主、副鉤的同時工作和副鉤協同主鉤傾翻或翻轉起吊構件的要求。

起升機構的電路原理圖如圖1所示。

圖1 起升機構電路原理圖

(2) 大、小車運行機構

大車運行機構有2臺yzpb(f)e132m2-4 6.3kw變頻電機驅動，兩臺電機由一套變頻器控制;小車運行機構由1臺yzpb(f)e132m1-4 5.5kw變頻電機驅動。大、小車運行機構屬位移性負載，所以采用abb公司 acs800-01-0025-3(大車)和acs800-01-0011-3(小車)型變頻器調速。系統采用開環控制，調速范圍為1:10，控制精度為0.5%。

大車運行速度:3~30m/min;小車運行速度: 1.8~18m/min。同起升機構一樣，系統采用主令檔位開關量通過plc的處理，輸出模擬量給交流變頻器，再由交流變頻器輸出相應的速度, 各檔速度可在plc中任意設定。大、小車主令檔位分為五檔，各檔速度為10%、30%、50%、70%、100%額定速度;同起升機構一樣也屬有檔位無級調速方式。大、小車運行機構的電路原理圖如圖2所示。

圖2 大小車運行機構電路原理圖

(3) 橋機操作控制

橋機的操作均在司機室內進行，通過聯動臺主令控制器控制。plc輸出到變頻器再輸出給定信號來實現各機構的控制需求，最終達到調速的目的;plc為核心控制器;采用西門子s7-300，i/o點數按實際需要配置，并留有一定裕量;通過mpi網使兩臺橋機既可以成為兩臺單獨的橋機使用，又可以合并為一臺橋機使用。

4 abb交流調速裝置的現場調試

4.1 變頻器acc800的主要參數的設置

首先應選擇應用宏，acc提供了兩個應用宏:crane和m/f ctrl，crane宏為不帶主/從總線功能的提升應用宏;m/f ctrl為帶主/從總線功能的提升應用宏，本機選擇crane宏。根據電動機的銘牌上額定電壓、電流、轉速、功率等設置99.5~99.9參數;也可以通過cdp312控制盤的func功能鍵由啟動向導的英文提示一步步進行參數設定;參數設定好后，即可作電機的辨識運行。在電機與其驅動的設備無法分離時，99.10參數應選擇id magn;在電機與其驅動的設備分離時，為了保證最好的控制精度，99.10參數應選擇standard;根據acc的特點，由10.1參數設定的制動應答數字輸入點一定要和實際接線相對應，此輸入點沒信號，變頻器將無法啟動;組13(模擬輸入)、組14(繼電器輸出)、組20(極限值)、組23(速度控制)和組27(制動斬波器)等參數可根據實際需要設定;本橋機起升部分采用了日本渡邊脈沖編碼器，編碼器由組50參數進行設置，與之配合的參數98.1應設為rtac-slot1,以激活脈沖編碼器，使之為可用。acc800有兩種外部控制模式:field bus模式和stand alone模式，本橋機采用外部開關量控制，因此64.1參數應選擇true。以上為acc800的主要參數設置。

4.2 變頻器acs800的主要參數的設置

橋機的大、小車運行機構采用acs800變頻器、沒有編碼器的開環控制。參數設置比較簡單，99.4參數設置為dtc控制。根據電動機的銘牌將組99參數設置好后，即可作電機的辨識運行。電機辨識運行后，對組10、組11、組13、組14、組20、組21、組23和組27等參數進行設置，參數設置結束，整機變頻器參數的設置即告結束。

4.3 調試中出現的問題

在生產制造廠內調試時，由于條件所限，裝置僅帶著電動機進行調試。在調試主起升時，給定信號為零，電動機卻一直沒有停下來。考慮到沒有制動器等機械裝置配合，裝置認為電機沒有抱死，所以一直在調整。檢查裝置時，發現電機轉速為零時，變頻器的速度顯示值還有。檢查電動機，發現傳感器的連接沒有固定好，因為震動等原因，使傳感器仍然有信號輸出。固定好后，上述現象消失。在調試副起升時，發現了同樣問題。檢查電機沒有問題，便考慮到編碼器是否有問題，更換之，一切正常。因此不帶機械制動的調試過程也是必要的。

5 結束語

abb變頻技術的使用，解決了舊的調速系統所存在的故障率高、線路復雜、不能平滑調速、維護量大等弊病，同時也簡化了設計工作，使電氣控制性能上了一個新臺階。其可靠性和先進性是舊的調速系統所無法比擬的，并以其優越的性能價格比受到了用戶的歡迎。