三菱FR-A700变频器闭环矢量控制方式的学习

1、三菱FR-A700变频器在某工厂铝连铸连轧机上的应用引言三菱FR-A700变频器闭环矢量控制方式，主要用于高精度的速度控制、转矩控制、简单伺服控制等对控制性能要求严格的场合。在该方式下采用的速度传感器一般是旋转编码器，并安装在被控电动机的轴端。通过对铝连铸连轧机上下辊电机的速度和转矩控制来实现铝板的 高精度轧制，并能实现系统的稳定性和可靠性。1、项目背景某工厂铝连铸连轧机的主要工作是将经原炉熔炼、静止炉精炼后的高温铝液在快速冷却的同时轧制成铝板，最终通过卷取机卷成铝卷。该设备主要有主轧机、铝液位控制装置、钛丝进给、铸嘴小车、石墨喷涂及行走、平动液压剪、卷取机、卸卷车等，如图1所示。注乂 1铝義

2、位控制装置=2钱眦芙3主机上側4主机下鼬吕石墨喷涂及行走站 百入口导向7平动液压剪！ E出口遍憲尿9卷取机心图1铝板轧机祯1920mm、板宽1400mm、板厚68mm,轧机上下辊电机90kW。针对铸轧机成套电控系统的工艺特点 （长期稳定连续生产、 选择高性能、高可靠性的控制元器件是满足控制要求的关键。 制，上辊采用转矩控制，且都采用带编码器的变频电机。一旦事故停车将造成严重损失）， 现要求：轧机下辊采用速度控该轧机的系统技术性能参数：最高轧制速度2.0m/min、最大卷重 5000kg、卷径 $ 610轧机传动控制系统的硬件设计2.1控制原理速度和转矩控制是轧机上下辊传动电机的核心控制原理，其

3、示意如图2所示。M1为主传动，采用双闭环速度/转矩矢量控制方式，速度环为V速度给定和PG编码器返回的实际速度的控制回路，其输出值再乘以一定的比值就是M2的转矩控制输入值。转矩环为内部闭环。M2为从传动，速度闭环的输出值并不直接控制转矩，而只是限定M2转矩的幅度，以最终保证轧机上下两辊电机在线速度上的紧密性和同步性，M2转矩的输入值是来自主传动M1的转矩值，以决定 M2的转矩输出值。转牴相制下思电机图2轧机控制原理存22硬件选型与设计本次轧机电机选用国产YVP系列变频电机，其选用强制风冷和OMRON差动式编码器E6B2-CWZ1X，由于三菱变频器所选配电机基本都是国产电动机，并非选用三菱电机，因

4、 此，需要了解清楚编码器。编码器E6B2-CWZ1X接线原理如图3所示。ESB2 主旦甜AM26 LS31 阳斗r M： Affi 右PE气苗蓼出JRK 白一反转tfi出t叭土冲.肯垃：BW-ZM .'0VGNDH A IB L 日相： 2ffiH L A*e hBHIh_ LL>M(+Vcc)ttdiAHl'V ?|WHjAlll石谦辿UaBAIwimzAWh 滙也OVfCOMMONi欧姆龙编码器E6B2-CWZ1X接线端子功能定义如上图所示，它采用 5VDC电源，输出3对A、B、Z相差动信号。右图为编码器 E6B2-CWZ1X接线端子功能定义 2.3轧机变频器硬件接线

5、图轧机变频器硬件接线图如下图所示。VF1下辊变频器的速度设定采用电位器，并连接了 PLG差动输入信号作为闭环矢量控制的反馈信号，跳线设置如图中标识所示，同时输出转矩信号给VF2变频器。VF2上辊变频器采用转矩控制，其转矩命令来自于VF1的输出，速度限幅来自于VF1的速度。3、轧机变频控制系统的参数设置VF1速度控制参数设置如表所示速虞控刮时J3-rr 倾率洽曹飞丄丄 牧宦世定ssLT77 1/2I1KO转那 （41 垠初FS令） （士和 V）带PLG标淮电机<$F-JRJW差动线鞭动器的惜况NrB擢点T/UQlOPB1PB2©FR：*7p"'虫JI HTLC电

6、机<s -irtfcj矢昂控制专用电机 SF-V5RU | 让Y互补眸VF1变硕器藝数没置参数代码功能简述设定数据Pr. 71胡电机3其他品牌标椎电机）Pr. 73模拟zHSf入诜择1（0昂信号）Pr. 79运行模式选择2固定外部运行模式）Pr. SO电机容量90KWPr. 81电机概数4Pr. 158AH端子功能选择p2转矩指令）Pr. 17851<功能选择60 （正转）Pr. 179STK端子功能选择61 （反转）Pr. 3的PLG转动方向0根据实际情况调整）Pr. 369PLGg冲数量1024根据订货号输入）Pr. 800控制方袪选择0 （速度控制）VF2转矩控制参数设置如表

7、所示。转矩控制时带PL£标准电机（SF-JR | . 5V动线炎动器时矢吊控制专用电机 SF-V5RUI汕互补时<Ji&SM>UVw©SF JR带代占电亂3 WftL!7Pi55 KA 'VMlPA2锁辛谡定itvarik o 忆转狂限別（a*； i（iJW） 'O?_ ®phMJUVF2变频器卷址渥置参数代码功能简述设定数据Pr. 71适用电机3其他品牌标准电机）Pr. 73模拟量输入选择1 （O-5V< 号）Pr. 79运行模式选择2固定外部运行模式）Pr. 80电机容量：90KWPr, 31电机极数4Pr.178ST

8、F端子功能选择60 （正转）Pr.179ET皤子功能选择61 （反转）Pr. 359PLG转动方问0根据实际情况调整）Pr.369PLG脉冲数量1024根据订货号输入）Pr.300控制方法选择1 （转矩控制）Pr. 304转矩指令权选择0 （模拟量1通道）Pr. 80.7速度限制选择01速度控制时的速度指令 值）Pr. S6S端子1功能分a己3或4 （转矩指令）4、调试中出现的问题（1）轧机主传动 M1下辊电机不转动。原因可能是：电机布线错误；PLG规格（选择开关FR-A7AP）错误；PLG布线错误；Pr.369 PLG脉冲数设定和使用的 PLG脉冲数不同；PLG 电源规格错误或未输入电源。解

9、决的办法：（a）布线的确认。输入正转信号，从电机轴方向观察，如果是逆时针方向转动，则为正常（顺时针方向说明变频器 2次侧接线的相序有误）。（b） PLG规格的确认。确认差动/互补的PLG规格选择开关（FR-A7AP ）。（c） 矢量控制设定下，在变频器停止过程中将电机从外部逆时针方向旋转，确认有无FWD 的显示。显示 REV时，说明PLG的相序错误。应正确布线，或调整 Pr.359 PLG转向的设 定值以保持一致。（d） 参数设定值比使用的PLG脉冲数量少时，电机将不会转动。应正确设定Pr.369 PLG脉冲数量。（e）确认PLG的电源规格（5V/12V/15V/24V），输入外部电源。（2）

10、轧机轧制过程不稳定。原因可能是：速度控制增益与机械不匹配；由于变频器的加减 速时间，响应性变差。解决办法：实施简单增益调整；调整Pr.820，Pr.821;实施速度前馈控制，模型适应速度控制；将加减速时间设为最佳值。5、结语有速度传感器的矢量控制方式，主要用于高精度的速度控制、转矩控制、简单伺服控制等对控制性能要求严格的使用场合。在该方式下采用的速度传感器一般是旋转编码器，并安装在被控电动机的轴端。在铝连铸连轧机中，用2台高精度闭环矢量 A700变频器进行控制，较好地解决了铝板高精度、高转矩的工业要求。由皿蚕三通过附帯PLG（编码器）的电机和内鱼选件的FR-A7AP的组合.可以进行基于定向控制

11、或者PLG反馈控制.正规矢虽控制 运行的速度控制.扭矩控制.位直控制.端子台画.1安洪孔正面图I安洪孔反面图接口请与変濒莽的速件连一厂次设定用开关（SW3）iM勿变更 初给状态（12：关闭團）.安装孔1-终端电阻选择开关（SW2） 请左内篩终端电阻的开启/关闭两种状态之侮 进行切換.（參照31 页）一不使用C0N2接口PLG規格选择开关（SWU 切換PLG规恪（差动坡駆动5/互补）（夕熙31页）FR-A7AP的外观和各部分的名称关于FR-A7AP的开关互朴（初始状态） PLG规格选择开关（SW1） 进行蓋动线驱动器.直补的选择. 初始状态为差动线坐动器 请根据输出回路进行切换.内韶终璃电爭TN

12、 （初始状态）、终端电阻选择开关（SW2） 进行内部终端电阻的ON/OFF的选择： PLG输出类型为差动线驱动器时请设成"ON-（初始状态）为互补 时请设成“OFF". ON：有内部终端电阻（初始状态） OFF：无内部终埸电阻I 注I|所有的开关请釆用相冏设定<OH/OFF>a差动技胞动器方式下将同一PLG与其他单元NC （数值控制装W）共用 时.如其他单元连接有终靖电阴器时谓设成-OFF".关幵R-A7APW端子端子记号鼾名称用途说明PA1PLG腑信号始入端子PA2PLG船反牒孔入靖子PB1PLG嘲信耶入媾子始入源干PIG的A札附Z相信号，PB2PL

13、G咖反转信号竦入娱子PZ1PL6 Z相信号输入媾子PZ2PLG Z相反牒号给入蠻子PGPLG电源（+«）箱入塢子PLG用电跚入播子.请连接外部电源SDPLG电源接脱子(5V.12V.15V. 24V)及PLG的电源悅PINP0不使用端子排列L 不使用PIU.PO.(H0V)速虚控制时带PLG标准电机(SF-JR), 5V差动线驱动器的情况接点檢入IS令变财 R/L1 S/L2T/L33相文流 电源正转启诙一 反朋功ST JR ?UPLG电机 U矢虽控制专用电机(SFV5RU)12V互补时( 1 I:T :1 1 I！(t11 t1/丄/解齡 解设定as1/2U1kQ210FR-A7AP$0 ；PB1巴STF； STR!BPi«au! ON9 WW转矩控制时带PIGS准电机(SHR), 5V差动线驱动器时矢虽