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ABB ACS800 变频器在采煤机中的应用 收稿日期2010-03-31;修订日期2010-07-26 作者简介张立伟 （1981- ） ， 男， 辽宁铁岭人， 工程师， 现在三一重型装备有限公司从事电气设计工作。 张立伟，陈钢 （ 三一重型装备有限公司，沈阳 110027 ） 摘要ABB 变频器控制采煤机牵引电机， 实现两个电机的同步、 变频器的 CANOPEN 通讯、 以及通过 CANOPEN 总线调整变频器参数与监控变频器运行状态。 介绍变频器参数意义、 设置方法、 注意事项等。 关键词同步电机；CANOPEN 通讯；参数设置 中图分类号TN77文献标识码A文章编号1008-8725 （2010 ） 11-0006-03 Comprehensive ABB ACS800 Inverter Using in Coal-shearer ZHANG Li-wei, CHEN Gang （Sanyi Heavy Equipment Co Ltd, Shenyang 110027, China） AbstractABBinverterdrivesthetractionmotorofthecoal -shearer.Itcanachievethe synchronization of the two traction motors, the CANOPEN communication, adjusting the inverter parameters and monitoring the status through the CANOPEN communication. And talk about the meaning of inverter parameters, set s, attention and so on. Key wordssynchronous motor; CANOPEN communication; parameter setting 0前言 目前， 国内的采煤机多采用 ABB ACS800 系列 变频器和安川的 G5， G7 变频器， 西门子最近推出一 款水冷变频器， 其它如丹佛斯等多家国内外变频器 都应用到了采煤机牵引电机的变频调速中。 采煤机 的牵引部变频调速主要有两种方式一种是一拖 一， 即采煤机的两个牵引电机分别由两个变频器控 制， 然后由上级控制器或两个变频器设置主从机实 现同步； 另一种是一拖二， 即采煤机的两个牵引电 机由同一个变频器控制。 ABB 变频器因其较早被用 于矿用设备中， 且其 DTC控制方式具有良好的低频 特性、 采煤机一拖一控制电机时开环控制同步效果 良好等优点， 受到煤矿用户的信赖与好评。 1ABB 变频器一拖一控制参数设置 在一拖一的控制方式下， 2 个变频器被设置为 主机与从机， 上级控制器仅须对主机发出控制指令， 便可实现 2 个电机的同步控制。 ABB ACS800 系列 变频器在设置主从控制时， 主要针对 60 组参数的调 整， 下面详细介绍第 60 组参数的意义及调整方法 （1 ） 60.01MATER LINK MODE 该参数决定了传动单元在主 / 从机连接中的角 色。 若设置为 MASTER， 则当前设置的变频器为主 机， 上级控制器的控制指令要发送给这台变频器； 若设置为 FOLLOWER， 则当前设置的变频器为从机， 上级控制器不必向这台变频器发出控制指令。 （2 ） 60.02TORQUE SELECTOR 该参数的缺省值是 TORQUE 。 一般地， 该参数 值仅在从机站中需要调整。 并且该参数只有在参数 99.02 APPLICATION MACRO 设 置 为 T CTRL （Torque Control ） 时才可见。 该参数选择用于电机转 矩控制的给定信号。 SPEED 从机的速度调节器输出用作电机转矩 控制的给定信号。 也就是从机是以主机的速度指令 为控制指令。 传动单元在速度控制模式下。 如果主 机和从机的电机轴采用柔性连接， 该设置可以用在 主机和从机上， 以使主机和从机之间可以存在轻微 的速度差别。 TORQUE 传动单元在转矩控制模式下。 转矩控 制为缺省值。 如果主机和从机的电机轴采用刚性连 接 （如用齿轮或链条） ， 从机应采用转矩控制， 以使 主机和从机之间不存在速度差别。 MINIMUM 转矩选择器比较转矩给定值和速度 调节器的输出值， 其中较小的值用作电机转矩给定 值。 仅在特殊场合下使用。 MAXIMUM转矩选择器比较转矩给定值和速 度调节器的输出值， 其中较大的值用作电机转矩给 第 29 卷第 11 期 2010 年11 期 煤炭技术 Coal Technology Vol.29,No.11 November,2010 定值。 仅在特殊场合下使用。 ADD 转矩选择器将速度调节器的输出加到转 矩给定中。 传动单元在正常的运行范围内为转矩控 制。 ADD选项和视窗控制一起为转矩控制模式下的 从机形成了一种速度监视功能。 在正常的运行范围 内， 从机遵循主机的转矩给定信号。 只要速度偏差 值 （速度给定值减实际速度值） 处在参数定义范围 内， 视窗控制将会保持速度调节器的输入和输出为 0。 如果速度偏差超出窗口范围， 视窗控制会将误差 传至速度调节器。 而速度调节器输出将会增加或减 少内部转矩给定值， 并且停止改变实际速度。 ZERO 本选项将转矩选择器的输出设置为零。 （3 ） 60.03WINDOW SEL ON 该参数选择 Window 控制。 一般 Window 控制 只用在从机站中。 该参数的缺省值是 NO （也即Win- dow控制状态为OFF ） 。 视窗控制与参数60.02 TORQUE SELECTOR 中的选项 ADD 一起为转矩控制的传动 形成了一种速度监视功能。 NO 关闭视窗功能。 此为缺省值。 YES 启动视窗控制。 只有当参数 60.02 TORQUE SELECTOR 设置为 ADD 时， 才使用该设置。 视窗 控制监视速度偏差值（速度给定值减去实际速度 值） 在正常的运行范围内， 视窗控制会保持速度调 节器的输入为零。速度调节器仅在下列条件下有 效 ， 速 度 偏 差 值 超 过 了 参 数 60.04 WINDOW WIDTHPOS 的值， 或负速度偏差的绝对值超过了参 数 60.05 WINDOW WIDTHNEG的值。 当速度偏差值超出了窗口范围， 偏差值的超出 部分将被输入到速度调节器。 速度调节器产生一个 与输入和增益 （参数 23.01 GAIN ） 相关的给定输出， 转矩选择器将此输出给定加入到转矩给定， 产生的 结果就是传动单元的内部转矩给定。 （4 ） 60.04WINDOW WIDTH POS 参见参数 60.03 WINDOW SEL ON。 该参数只 有当参数 99.02APPLICATION MACRO 设置为 T CTRL 时才可见。 参数可调范围 01 500 rpm， 缺省 值 0。 （5 ） 60.05WINDOW WIDTHNEG 参见参数 60.03 WINDOW SEL ON。 该参数只 有当参数 99.02 APPLICATION MACRO 设置为 T CTRL 时才可见。 参数可调范围 01 500 rpm， 缺省 值 0。 （6 ） 60.06DROOP RATE 转差率允许主机站和从机站之间存在微小的 速度差， 进而可以避免它们之间的冲突。 该参数的 缺省值是 0。只有当主机和从机都采用速度控制 模式时， 才需要调整转差率， 也即选择了外部控制 地 1（EXT1 ） （参见参数 11.02 EXT1/EXT2 SELECT ） 或选择了外部控制地 2 （EXT2 ） （参见参数 11.02 EXT1/EXT2 SELECT ） ，并且参数 60.02 TORQUE SELECTOR 被设置为 SPEED。 2变频器CANopen通讯方式参数设置 CANopen 通讯方式主要用于汽车行业， 目前仅 有少数采煤机公司使用这种通讯方式。 ABB ACS800 的变频器只要将RCAN- 012通讯适配卡插在RMIO- 01 主控板的相应插槽， 便可实现对变频器的通讯控制 与监控。 RCAN- 01CANopen 通讯适配模块是 ABB 变频器的可选设备， 用来连接变频器与 CANopen 通 讯系统。 通过它可以实现以下功能 发出控制指令给变频器； 反馈变频器控制电机 运行的速度或转矩； 输出变频器 PID 控制过程的实 际值和参考值； 读取变频器状态信息和实际运行值； 改变变频器的参数值； 复位变频器的故障。 使用 CANopen 通讯方式时， 首先要将 98.02 设 置为 FIELDBUS 来激活 RCAN- 01 通讯适配卡， 然 后才能看到 51 组用来配置 CANopen 通讯的参数。 在设置参数前， 一定要确定通讯卡上面的节点 ID号与波特率值的旋转开关设置情况， 若想参数设 置的节点 ID与波特率有效， 则应将上述的旋钮开关 设置为 “0” 。 下面详细介绍第 51 组参数的意义及调 整方法 （1 ） 51.01 MODULE TYPE 默认为 CANOPEN， 不用改变即可。 （2 ） 51.02 NODE ID 也就是你设置的变频器在 CANOPEN通讯网络中的节点号。 （3 ） 51.03 BAUDRATE 通讯的波特率。 （4 ） 51.04 PDO21 Cfg.Loc。 该参数设置在通讯中， PDO21 组发送的或接受 的具体变量是由通讯总线设置的变量， 还是由 51组 参数中设置的变量。 ABB RCAN- 01 的通讯变量有两种设置方式， 一种是由操作面板， 设置 51 组参数； 另一种方式是 通过计算机， 连接 CANopen 适配卡， 可通过 CAN- BUS总线设置变频器的通讯变量。 这里由 51 组参数设置的通讯变量是 CANBUS 总线中PDO4对应的过程数据， 即发送PDO的COB- ID 为480h＋ID， 接受 PDO的 COB- ID为 500h＋ID。 张立伟， 等 ABB ACS800 变频器在采煤机中的应用第 11 期 7 煤炭技术第 29 卷 8 欢迎订阅煤炭技术 “ “ “ “ 0 为通过总线设置的各路 PDO 变量为发送与 接受的 TX- PDO与 RX- PDO。 1 为通过 51 参数组中 51.06～51.25 设置的变量为发送与接受的 TX- PDO 与 RX- PDO。 （ 5 ） 51.05 RX- PDO21 ENABLE与51.15 TX- PDO21 ENABLE这2个参数设置 PDO21 的接收与发送使 能 0 为不接收； 1 为接收。 （6 ） 51.06 RX- PDO21 Tx- Type与51.16 TX- PDO21 Tx- Type这2个参数设置接收与发送数据的传输类 型， 254 为异步传输。 （7 ） 51.07 RX- PDO21- 1stObj 与 51.08 RX- PD O21- 1stSub 这 2 个参数设置 PDO21 第一路接收 PDO 的变量， 51.07 设置主索引， 51.08 设置子索引。 51.09 51.14 定义其他 3 路接收 PDO 的变量， 51.16～51.25 定义发送 PDO的具体变量。 3采用 CANopen 通讯方式配置参数 CANopen 通讯可以通过上位控制器发出读写 指令， 来读取变频器内所有参数， 也可以改写变频 器内的可改写参数。下面读写变频器参数 22.02 ACCELER TIME1。 （1 ） 读取参数的指令 发送 600＋ID 40 16 40 02 （ID 为要读取参数 的变频器的节点 ID ） 接收 580＋ID 4B 16 40 02 03 00 其中， 4016h 为 4000h＋16h（22d ） ， 02 为 22.02 后两位。 接收的数据中， 多了后两位 03 00， 也就是 十进制的 3， 即加速时间为 3 s。 （2 ） 改写参数的指令 发送 600＋ID 2B 16 40 02 03 01 接收 580＋ID 60 16 40 02 其中， 03 01 为十进制的 259， 也就是将加速时 间设置为 259 s。 下面是关于采煤机牵引电机的变频器参数设 置情况， 主要针对同步与通讯， 其它参数需根据控 制情况设置。 51.01CANOPEN 51.026节点 ID为 6 51.035通讯波特率为 250kbit/s 51.041参数组51中定义的变量为通讯变量 51.051PDO21 的接收 PDO有效 51.06254数据传输方式为异步 51.0781972005h 表示控制字 51.0981982006h 为给定速度 51.151PDO21 的发送 PDO有效 51.16255数据传输方式为异步 51.17100数据发送的时间间隔单位 ms 51.1816385 4001h， 就是参数表中， 01.XX组参数 51.193参数表中， XX.03。 01.03就是输出频率 51.2016385 4001h， 就是参数表中， 01.XX组参数 51.214参数表中， XX.04。 01.04就是输出电流 51.2216385 4001h， 就是参数表中， 01.XX组参数 51.235参数表中， XX.05。 01.05就是输出扭矩 51.2416385 4001h， 就是参数表中， 01.XX组参数 51.257参数表中， XX.07。 01.07就是母线电压 主从参数的设置在 2 台变频器中各不相同。 主机 60.01 MASTER； 60.03NO； 60.040； 60.050； 60.07 202； 60.08 213 从 机 60.01 FOLLOWER； 60.02ADD； 60.03 YES； 60.0410； 60.0510； 60.07202； 60.08 213 4结束语 试验中， 将 2 台电机空载， 将从机的 60.02 设为 SPEED 时， 2 台电机可以正常空载运行；若为 TORQUE， 则从电机运行后一直加速， 直到报警停机； 若为 ADD模式， 2 台电机可以正常空载运行。 一般情况下，当主机和从机的电机轴通过齿 轮、 链条等进行刚性连接时， 从机应该采用转矩控 制模式， 以使传动单元之间不存在速度差异； 当主 机和从机的电机轴采用柔性连接时， 从机应该采用 速度控制模式， 因为传动单元之间允许存在微小的 速度差异。 当主机和从机都为速度控制时， 一般要 使用降落斜率。 （责任编辑王秀丽 ）