浓缩大井底流流量控制过程中的变频调速系统设计

辽宁工业大学课程设计说明书（论文）III课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：自动化学号120302109学生姓名专业班级自动化14班课程设计（论文）题目浓缩大井底流流量控制过程中的变频调速系统设计课程设计（论文）任务课题完成的功能：浓缩大井是选矿厂重要的原矿浆处理和缓存设施，通过变频调速系统来控制浓缩大井的底流流量。泵的驱动设备为交流电动机。通过控制电动机的转速来控制底流的流量，设计该控制过程中的变频调速系统。设计任务及要求：1、设计控制系统的结构原理图；2、选择合适的仪表、执行机构、控制系统；3、给出变频器参数设置的步骤；4、给出控制器的算法；5、设计出控制系统监控画面；技术参数：1、流量控制系统的稳态误差要求为5%以内。2、浓缩大井底流流量的控制范围为0-400t/h；3、交功率50Kw流电动机的额定，额定电压380V，额定电流25A，额定转速4、速度控制系统的精度在±2%以内。进度计划1、熟悉课程设计题目，查找及收集相关书籍、资料（2天）；2、设计系统的结构原理图（1天）；3、仪表、控制系统等设备的选型（1天）；4、控制方案设计及实现（4天）；5、撰写课设论文（1.5天）；6、设计结果考核（0.5天）；指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算摘要随着交流调速控制系统的发展，使变频调速控制系统日趋成熟。而浓缩大井底流流量控制系统中一种典型设备，在采矿生产活动中应用广泛作用显著，故对于提高其运行效率，确保运行安全，降低物料搬运成本是十分重要。采用可编程序控制器和变频器技术，以PLC、变频器设计浓缩大井底流流量的控制系统。本文重点阐述以变频调速实现浓缩大井底流流量控制的调速系统。首先叙述变频调速的发展历程，对浓缩大井底流流量控制系统做了结构图设计，并选用适当的可编程序控制器和变频器；着重说明变频器的工作原理、端子连接设定、参数设置及制动单元与制动电阻；最后实现变频调速监控。此系统特别适用于浓缩大井底流流量控制在恶劣条件下的工作情况，对改善变频器的调速性能，提高工作效率和功率因数，减小起制动冲击以及增加使用的安全可靠性是非常有益的。关键词：PLC；变频器；交流电机；变送器目录TOC\o"1-3"\f\h\z第1章绪论 1第2章浓缩大井底流流量的控制过程设计的方案 32.1概述 32.2系统组成总体结构 4第3章硬件设计及选型 53.1电动机选择 53.2变频器选择 73.3PLC选择 8第4章变频器调速系统的设计 114.1变频调速原理 114.2变频器的选择 124.3变频器的端子连接设定 144.4变频器参数配置 15第5章组态的监控画面 175.1MCGS的介绍 175.2浓缩大井底流流量控制过程中的变频调速系统监控画面 19第6章课程设计总结 21参考文献 22PAGE24绪论伴随着电力半导体器件的发展，变频调速器经历了电力电子器件的模块化、交流电路开关的高频化和控制手段的全数字化这几个阶段。目前工业生产中使用的变频调速器大致可以分为通用型变频调速器和专用型变频调速器两大类型。通用变频调速器用于一般工业驱动；专用变频调速器则用于某些特殊应用领域的特定的控制对象，来满足某些特定的控制要求。专用变频调速器的出现，使系统的调试更加简单、方便，克服了以往通用变频调速器组成系统复杂、功能少、成本高的缺点。专用变频调速器采用最新微控制器控制功率电子和电机转动，实现了采矿工业交流电机的无级调速。交流变频调速技术的广泛应用是生产过程中节电、节能、改善生产工艺流程、提高产品质量、改善工作环境、推动技术进步的一个主要手段。20世纪60年代，国外的变频调速器进入了我国市场，随后市场规模逐年扩大。20世纪80年代，随着电力半导体器件和微电子的进步，变频调速器性能和可靠性不断提高，变频调速器开始得到普及。20世纪90年代以来，随着市场需求量的扩大，各大变频调速器生产厂家加大了这一领域的研发力度，国内各变频调速器生产厂家相继推出了一系列功能完善，稳定性好，可靠性高，操作方便，价格低的变频调速器。尤其是近二十年来，我国不断地从国外引进先进的技术和设备，并对其消化、吸收，科研成果正不断地出现，国产变频调速器不断地推出了一系列性能良好的变频调速器，如华为变频，汇丰变频，清华同方变频调速器等，这些变频调速器从性能上可以和三菱、西门子等国际知名品牌变频调速器相媲美，同时一些厂家还研发出某些行业专用的变频调速器产品。改革开放以后，我国各行业都迅速发展起来，对变频调速器的应用程度不断提高，其中采矿行业也加快了向国际市场迈进的步伐。近年来采矿机械机电一体化技术水平不断提高，采矿机械采用交流变频调速方式进行电机的速度控制已成为一种趋势。我国采矿机械行业在上世纪80年代已经引进了变频调速技术，但是由于当时的变频调速器产品的功率器件由电力晶体管组成，体积较大，并不适用于多台机器群体生产的现场操作，因此当时变频调速器在纺织行业内未能得到大面积的推广。然而90年代后变频调速器功率器件发展为由IGBT组成的功能模块，这种模块体积小，可靠性高，便于操作，易于安装在机身或机器旁的控制柜内，再加上变频调速器的价格逐步降低，这些条件更有利于变频调速器在采矿机械行业的应用。近年来，变频技术是一项国际家电领域全面开发和应用的高新技术，它采用新型变频器，能够将50Hz的固定供电频率转换为30-130Hz范围内的变化频率，实现电动机运转转速的自动调节，达到提高效率和节能的目的。在上个世纪80年代初，变频器实现了商品化。而在近20年的时间内，变频器又经历了由模拟控制到全数字控制和由采用BJT到采用IGBT进行控制的两个大发展过程。80年代初采用的BJT的PWM变频器实现了通用化。到了90年代初，BJT通用变频器的容量达到了600KVA,400KVA以下。前几年主开关器件开始采用IGBT，仅三、四年的时间，IGBT变频器的单机容量己达800IVA，随着IGBT容量的扩大，通用变频器的容量也将随之扩大。随着现代技术的迅猛发展，利用变频器实现交流电动机的调速控制已广泛应用于社会的生产实践。流量控制变频调速系统涉及的基础理论和实际综合应用知识覆盖面广、内容多，对掌握综合应用系统的设计原理、设计方法和控制技术有良好的效果，使综合技术应用能力大为提高。利用变频器的基本功能和传感器的自动检测功能组成流量变频调速控制系统，可以将“变频技术及应用”、“传感器及应用”等课程的理论与实践教学有机地结合在一起。

浓缩大井底流流量的控制过程设计的方案概述本次设计系统采用西门子的S7-200PLC作为控制器，用来给出变频器所需的控制参数，以SIMOVERTMASTERDRIVES6SE70系列变频器来对交流电机的转速进行控制，完成对。流体流量的测量分为直接测量法和间接测量法。直接测量法又称为实流检定法，是指用标准装置(标准流量计量器具或标准流量计)测出被测流量计的流量，与被测流量计的流量示值比较，得出被测流量计精度的一种测量方法。实流检定法测定的流量值既可靠又准确，是目前许多国家在检定流量计时所采用的，而且是作为建立标准流量的方法。间接测量方法是通过测量与流量有关的物理量，间接地校准其流量量值获得相应的准确度的一种方法。例如，孔板、文丘里喷嘴，作为间接测量法的典范，就是根据其几何尺寸与配套差压计的差压值计算流量的，而其它(如电磁、涡街流量计)间接测量法还正在标准化研究之中。大型实流检定流量计所用的设备造价昂贵，很难普遍建立。特殊流体以及高温、低温或高压等特殊状态下的流量测量，用实流检测比较困难，甚至无法实现。目前世界上解决该问题的趋势是采用直接法和间接法相结合的方法。例如对流量较小的中、小口径的流量计做实流校准(定量检定)后，采用串联解决小流量实流检定。在用实流检定之后的标准流量计，采用并联解决大口径流量计的实流检定。其一是利用相似原理间接推算大口径仪表的流量，在开发阶段，借用他人设备取得试验数据和验证；其二是用标准流量计并联解决大口径实流检定。实流校验分为离线实流校验和在线实流校验。离线实流校验就是将流量计置于实验室的流量标准装置上，在参比条件下测得流量计流量测量范围及其基本误差。在线实流校验则是将流量计安装在现场管道上，设置适合在现场校验的流量装置，不一定完全符合参比条件下校验的要求，校验结果所得误差为现场实际误差，包含基本误差和附加误差两部分。现场在线校验只能获得实际误差，不能按参比条件确定其基本误差。现场在线校验时，应按实际使用条件灵活地确定检定方案。系统功能介绍:浓缩大井是选矿厂重要的原矿浆处理和缓存设施，通过变频调速系统来控制浓缩大井的底流流量。泵的驱动设备为交流电动机。通过控制电动机的转速来控制碱赤泥浆的流量，设计该控制过程中的变频调速系统。系统组成总体结构本系统采用闭环控制，设定值由西门子的S7-300PLC控制器给定。用张力检测装置将反馈给PLC。通过控制器内部的PID算法将控制信号送给SIMOVERTMASTERDRIVES6SE70变频器以控制电动机的转速，通过控制开卷机和卷取机的速度来控制带钢张力。从而实现开卷机和卷取机的变频调速控制。系统组成总体结构图，如图2.1。图2.1系统组成总体结构图浓缩大井是选矿厂重要的原矿浆处理和缓存设施，通过变频调速系统来控制浓缩大井的底流流量。泵的驱动设备为交流电动机。通过控制电动机的转速来控制底流的流量，设计该控制过程中的变频调速系统。浓缩大井底流流量的控制流程图，如图2.2。图2.2浓缩大井底流流量的控制流程图硬件设计及选型电动机选择变频调速对电机的要求：采用变频调速时，由于变频器输出波形中高次谐波的影响以及电机转速范围的扩大产生了一些与在工频电源下传动时不同的特征。主要反映在功率因数、效率、输出力矩、电机温升、噪音及振动等方面。随着高开关频率的IGBT等电力电子器件的使用、PWM调制、矢量控制、增强型V/f控制方法的应用、使变频器输出波形、谐波成份、功率因数及使用效率得到了很大的改善，有效地提高了变频控制电机的低速区转矩。同时由于变频控制软件的优化使用，使电机可以避开共振点，解决了系统在大调速区间内可能发生的共振问题。变频起重机系统中电机的选型：起重机起升和运行机构的调速比一般不大于1:20，且为断续工作制，通常接电持续率在60%以下，负载多为大惯量系统。严格意义上的变频电机转动惯量较小，响应较快，可工作在比额定转速高出很多的工况条件下，这些特性均非起重机的特定要求。普通电机与变频电机在不连续工作状态下特性基本一致;在连续工作时考虑到冷却效果限制了普通电机转矩应用值，普通电机仅在连续工作时的变频驱动特性比变频电机稍差。为使电机提升1.25倍试验载荷，能承受电压波动的影响，其最大转矩值必须大于2,否则必须让电机放容，从而降低电机在额定运行时的工作效率。综合考虑，本设计采用YZR系列电机-YZR250M1-8电机。YZR系列是最新设计的电动机，具有过载能力大和机械强度高的特点，特别适用于驱动各种类型的冶金及起重机械或其他类似设备。YZR系列为绕线转子电动机。电动机能在下列环境条件下正常运行：a、冷却介质温度不超过60℃(冶金用电动机)或40℃（起重用电动机）b、海拔不超过1000米c、经常的、显著的机械振动和冲击。电动机的额定频率为50赫，额定电压为380伏。接法：功率为132千瓦和小于132千瓦的定子绕组用Y接法，其余的用△接法。电动机在下述负载条件下能正常工作：（1）经常的起动与逆转。（2）经常的电器或机械制动。电动机的额定频率为50赫，额定电压为380伏。型号说明如图3.1：图3.1型号说明图它集传统的起重冶金用电动机优点及变频电机优点于一身，使电动机不仅可以满足频起动、制动、过载、逆转、超速、冲击和振动工作场合的需要，还可满足变频器控制下运行的需要，实现软启动、四象限运行等，从而减少对设备的冲击，并节约能源。电机采用强迫通风冷却方式，使得电机在宽广的频率范围内均有良好的散热效果。电机绝缘等级及防护等级的设置与YZ、YZR电机相同。电机安装尺寸与YZ、YZR电机相同，从而保证了良好的互换性。电动机外形采用新的设计，美观大方。基本系列不带编码器、超速开关等（适合于开关控制），编码器、超速开关、制动器等可按用户需求加装。是冶金、起重机械的理想动力，产品广泛用于冶金、起重、水利电力等行业。基准工作制（S3-40%）时的额定输出功率和同步转速见下表3.2：（笼型电动机制造粗线框内的规格）。额定功率(KW)最大转矩／额定转矩≤5.5

＞5.5～11

＞112.3

2.5

2.8表3.2额定输出功率和同步转速变频器选择变频器因集成了高压大功率晶体管技术和电子控制技术而得到广泛应用。变频器用来改变交流电机供电的频率和幅值的，因而改变运动磁场的周期，达到平滑的调节电机转速的目的。变频器使复杂的调速控制简单化，用变频器和和鼠笼式电动机组合来代替原先只能用直流电机完成的工作。本系统选用西门子变频器，西门子变频器具有较合理的价格，完整的理论计算书及辅件推荐值，有利于用户合理选用。综合考虑采用西门子6SE70系列和6SE6系列变频器，它们具有以下优点：(1)通用性，可灵活地适用于较宽电压范围。它能够适应现有的控制电压，这在对现有装置和系统进行改造时非常有益。在指定电网电压时，可对该调速柜的辅助电源进行相应调整。若手头没有单独的辅助电源，则可从该调速柜获得。(2)基本型号中已包括外部直流电机风扇的电源，其中包括电机保护用断路器。通过选择相应的选件，可将电机保护用断路器的设定值与电机相协调。(3)可随时连接并通电运行。这样就可以缩短工程组态和调试时间以及停产时间，并且，各种组件相互间实现最佳协调，可保证功能的正常运行。(4)由于具有EMC区域设计，SINAMICSDCMASTERCabinet直流调速柜抗干扰性能较高，噪声辐射低，非常适合在工业环境中运行。这种区域设计是指机柜内各种组件的空间安排。这些组件为电气/电子设备，尤其是电源电缆和信号电缆；它们既可作为噪声源，又可以吸收噪声。这种设计的特点包括电缆单独布线，并采用高频低阻抗连接。为了装置或系统一侧也能保持这种设计，客户接口必须易于接触，不仅可提供适宜的端子和屏蔽连接条，而且还要留出根据相应技术规范进来连接电缆屏蔽的足够空间。采用这种设计的调速柜具有较高电磁兼容性，可确保无干扰运行。通过利用上述公式的计算，桥式起重机各执行机构的变频器如表3.3所示：表3.3各机构的变频器参数执行器变频器型号额定功率/电流起升机构6SE70274-7ED6122KW/47A运行机构6SE6440-2AD3115KW/30A变频器的主电路包括整流电路、滤波及限流电路、直流中间电路、逆变电路和能耗制动电路等部分组成，其中整流电路和逆变电路是很重要的两部分。变频调速是电机调速的最佳方式，是企业技术改造和产品更新换代的理想设备，是工业自动化系统必不可少的组成部分，是实现生产过程和管理自动化的前提，也是信息化发展的先决条件。在我国传统产业中，采用直流电机拖动的调速系统约占调速系统总量的85%~90%，而交流调速系统仅占10%~15%。效率低、质量差、消耗大、故障率高己成为制约企业发展的瓶颈。如图3.4是型号为SIMOVERTMASTERDRIVES6SE70的变频器，即主、副钓选用的变频器实物图。图3.4变频器实物图PLC选择目前，PLC使用性能较好的有SIEMENS公司、日本的三菱、欧姆龙、美国的AB公司。根据性价比的选择，根据被控对象的I/0点数以及工艺要求、扫描速度、自诊断功能等方面的考虑，我们采用SIEMENS公司的S7-200系列PLC。S7-200系列PLC功能强、速度快、具有模块化、具有极高的可靠性、极丰富的指令集、实时特性、良好的通信能力等。它的强大功能使其无论是在独立运行中，或相连成网络都能实现复杂控制功能。可以根据对象的不同，选用不同的型号和不同数量的模块。并可以将这些模块安装在同一机架上。S7-200的CPU模块包括一个中央处理单元、电源以及数字I/0点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU负责执行程序，输入部分从现场设备中采集信号，输出部分则输出控制信号，驱动外部负载。从CPU模块的功能来看，CPU模块为CPU222。这里介绍CPU222。CPU222它有8输入/6输出，I/0共计14点。和CPU221相比，它可以进行一定的模拟量控制和2个模块的扩展，因此是应用更广泛的全功能控制器。I/0扩展模块：当CPU的I/O点数不够用或需要进行特殊功能的控制时，就要进行I/0扩展，I/O扩展包括I/0点数的扩展和功能模块的扩展。典型的数字量I/0扩展模块有:输入扩展模块EM221有两种:8种DC,8点AC输入;输出扩展模块EM222有三种:8点DC晶体管输出，8点AC输出、8点继电器输出。输入/输出混合扩展模块EM2323有六种:分别为4点((8点、16点)DC输入/4点(8点、16点)DC输出、4点(8点、16点)DC输入/4点(8点、16点)继电器输出。EM232模块提供了有2输出模拟量通道，具有12位的分辨率，且具有多输入，输出信号范围。其内部集成了D/A转换器、放大器等多种功能的电路，可用于复杂的控制场合。它能够不用外部放大器而与传感器直接相连，可根据输出模拟量的大小，通过其外置的D工P开关选择不同的档位及分辨率，且模拟量的输出可作为测量传感器的恒流源使用。SiemensS7-200PLC的工作过程：PLC上电后，首先进行初始化，然后进入循环工作过程。一次循环过程可归纳为公共处理、程序执行、扫描周期计算处理、I/0刷新和外设端口服务五个工作阶段，一次循环所用的时间称为一个工作周期(或扫描周期)，其长短与用户程序的长短以及PLC机本身性能有关，其数据级ms级，典型值为几十ms。本次设计选用PLC型号为：6ES7288-1SR20-0AA0。CPU型号为CPU224的PLC，外加3个EM223（8入8出）数字量扩展模块这样I/O点数就扩展为12入3出，满足系统要求。下面是：PLC实物图3.5。图3.5PLC实物图PLC的接线图，如图3.6：PLC接线图图3.6PLC的接线图变频器的接线图，如图3.7：图3.7变频器接线图变频器调速系统的设计变频调速原理变频调速是改变电动机定子源的频率，从而改变其同步转的调速方法。变频可以调速这个概念，可以说是交流电动机“与生俱来”的。同电动机不消说，即使是异步电动机，其转速也是取决于同步转速(即旋转磁场的转速)的：=（1-）（4.1）式中：——电动机的转速，，——电动机的同步转速，，——电动机的转差率=。而同步转速取决于频率，=（4.2）由式（3.11）与式（3.12）可知变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：=（4.3）式中：——输入频率，，——电动机的极对数。由上式可知，在电动机磁极对数不变的情况下，通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。在进行电机调速时，通常要考虑的一个重要因素是，希望保持电机中每极磁通量为额定值，并保持不变。如果磁通太弱，即电机出现欠励磁，将会影响电机的输出转矩，由=（3.4）式中:电磁转矩;主磁通；转子电流；：转子回路功率因素；比例系数；可知，电机磁通的减小，势必造成电机电磁转矩的减小。由于电动机设计时，电动机的磁通常处于接近饱和值，如果进一步增大磁通，将使电动机铁心出现饱和，从而导致电动机中流过很大的励磁电流，增加电动机的铜损耗和铁损耗，严重时会因绕组过热而损坏电动机。因此，在改变电动机频率时，应对电动机的电压进行协调控制，以维持电动机磁通的恒定。变频器的选择电气传动分成不调速和调速两大类，调速又分为交流调速和直流调速两种方式。不调速电动机直接由电网供电，但随着电力电子技术的发展，这类原来不调速的机械越来越多地改用调速传动以节约电能(节约15%一20%或更多)，改善产品质量，提高产量。在我国60%的发电是通用电动机消耗掉的，因此调速传动是一个重要行业，一直得到国家重视，目前已有一定规模。近年来，交流调速中最活跃，发展最快的就是变频调速技术。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率，高功率因数和节电效果及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式，成为了电气调速传动的主流。变频调速传动系统无论在性能、装置体积、设备维护还是在节能乃至环保等方面均体现了巨大的优势。变频器分为交一交和交一直一交两种形式。交一交变频器可将工频交流直接变换成频率、电压均可控制的交流，又称直接式变频器。而交一直一交变频器则是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再把直流变换成频率、电压均可控制的交流，又称间接式变频器。前者主要用于低速大功率无齿轮传动领域，后者广泛应用于各种场合。本系统中选用交一直一交变频器，以下简称变频器。由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载，无论电动机处于电动或发电制动状态，其功率因数总不会为1。因此，在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换。这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件(电容器或电抗器)来缓冲，所以又常称中间直流环节为中间直流储能环节。控制电路常由运算电路、检测电路、控制信号的输入、输出电路和驱动电路等构成。其主要任务是完成对逆变器的开关控制、对整流器的电压控制以及完成各种保护功能等。控制方法可以采用模拟控制或数字控制。高性能的变频器目前己经采用微型计算机进行全数字控制，采用尽可能简单的硬件电路，主要靠软件来完成各种功能。由于软件的灵活性，数字控制方式常可以完成模拟方式难以完成的功能。近年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，变频调速技术面临着一场历史性革命，计算机数字控制技术取代模拟控制技术己成为发展趋势。传统的变频器模拟控制技术限制了变频器性能的改善，而全数字控制方式具有模拟控制无可比拟的优点:精度高:数字计算机的精度与字长有关，变频器中使用16位乃至32位微处理器作为控制器，精度在不断提高。稳定性好:由于控制信息为数字量，不会随着时间发生漂移。与模拟控制不同，它一般不会随温度和环境条件发生变化。可靠性高:系统中采用大规模集成电路，硬件数量大为减少，相应的故障率大大降低。灵活性好:系统中硬件向标准化，集成化方向发展，可以在尽可能少的硬件支持下，由软件去完成复杂的控制功能。适当地修改软件，就可以改变系统的功能或提高其性能。存储能力强:存储容量大，存放时间几乎不受限制，这是模拟系统不能比拟的，利用这一特点可在存储器中存放大量数据或表格，利用查表法简化计算，提高运算速度。逻辑运算能力强:容易实现自诊断、故障记录、故障寻找等功能，使变频装置的可靠性可使用性可维修性(即所谓的ARS，Relibaility，Availability，Service-ability)大大提高。在中小功率变频器技术方面，国外的一些大公司的产品己实现控制系统的全数字化，而且通常采用较先进的控制理论和高性能的处理器，如16位，32位高速微处理器，DSP和专用集成电路(ASIC)等。作为交流变频调速控制方式，V压控制比较简单，机械特性硬度也比较好，能满足一般平滑调速的要求，但是这种控制在低频时，其动态转矩能力和静态调速性能比直流调速性能差。如果对系统静动态调速性能要求比较高，就要考虑采用矢量控制作为交流变频调速控制方式。70年代西门子工程师EBlashcke首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。矢量控制的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流矢量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。矢量控制算法己被广泛应用在SEIMENS，AB，GE等国际化大公司变频器上。采用矢量控制方式的通用变频器不仅可以在调速范围上与直流电机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。日前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。本系统中选用的SIEMENS公司6SE70系列全数字式交流调速装置对线上调速设备进行调速控制，选用整流器+D直流母线+逆变器配置方案。矢量控制变频器为模块化设计、全数字控制，其逆变器为电压型，它适用于交流笼型电机。所有元件都达到了VDE，EIC，NEMA及CSA标准的要求。它将频率固定、电压固定的三相交流电变换成频率、电压均为可调的三相交流电。在变频器的机箱内还可以插入两块附加功能板，如CBP通讯板、T400工艺板等。该变频器具有如下特点:·功率范围达到22一1500kW;低功耗的IGBT(绝缘门极的双极性晶体管)及优化正弦调制的“脉宽调制”(PWM)保证高的驱动效率;·基于多处理器的数字控制;·具有高精度速度及转矩控制，可带有脉冲产生器反馈的磁场定向矢量控制；·具有1000Hz分辨率及转差补偿的VF/开环控制；·输出频率为300Hz；·带有标准的PROFIBUS一DP接口；·自我优化驱动控制:通过测量及测试程序自动计算及设定控制参数；·逆变器的机箱可以安装两块辅助功能板；变频器的端子连接设定1、输入/输出端子的设定：

6SE70系列变频器的CUVC板共提供了9个输入/输出端子，其中前四个属于双向开关量端子，既能做输入用也能做输出用；后三个仅能做输入端子来使用。

四个双向开关量端子分别由参数P651，P652，P653，P654进行控制。当参数值设置为0时，做为输入端子来使用，且外部输入的信号值分别存入B0010，B0012，B0014，B0016中，经过逻辑取反后的值分别存入B0011，B0013，B0015，B0017中。当参数值设置为其它值时该端子做为输出端子来使用，其所设置的值为位地址，输出值为该地址的值。如当P651=106，则读取B0106的值，即有故障时X101：3端子输出信号为高电平。

三个开关量输入端子的值分别存入B0018，B0020，B0022中，经过逻辑取反后的值分别存入B0019，B0021，B0023中。

2、模拟量端子的设定：

6SE70系列变频器的CUVC板共提供了两个模拟量输入信号和两个模拟量输出信号。CUVC板上的S3开关控制着模拟量输入信号的的类型，当S3中1，2断开时，模拟量输入1为电压类信号，闭合为电流类信号；当S3中3，4断开时，模拟量输入2为电压类信号，闭合为电流类信号。CUVC板上的S4开关控制着模拟量输出信号的的类型，当S4中1，3接通时，模拟量输出1为电压类信号，2，3接通时为电流类信号；当S4中4，6接通时，模拟量输出2为电压类信号，5，6接通时为电流类信号。

模拟量输入信号具体又分五种输入信号类型，由P632参数进行设置。当P632值为0，1，2，3，4时，对应的信号类型分别是-10V~10V，0~10V，-20mA~20mA，0~20mA，4mA~20mA。P632.1控制着模拟量输入1，P632.2控制着模拟量输入2。参数P636对模拟量输入信号的选择具有决定权，当其值或链接的开关量参数值为1时（P636.1对应控制模入1，P636.2对应控制模入2），将接受外部输入的信号,并将其值存入K0011或K0013（模入1对应K0011，模入2对应K0013），否则不给予处理。模拟量输出信号源由参数P640进行控制，通过设置不同的参数能输出变频器内存储的值。如P640.1=22，则表示变频器的输出电流将从模拟量输出1输出，具体信号类型由S4开关决定。变频器参数配置变频器的参数设定在调试过程中是十分重要的。由于参数设定不当，不能满足生产的需要，导致起动、制动的失败，或工作时常跳闸，严重时会烧毁功率模块

IGBT或整流桥等器件。变频器的品种不同，参数量亦不同。一般单一功能控制的变频器约50～60个参数值，多功能控制的变频器有200个以上的参数。外部端子操作、模拟量操作、基底频率、最高频率、上限频率、下限频率、启动时间、制动时间(及方式)、热电子保护、过流保护、载波频率、失速保护和过压保护等是必须要调正的。变频器的设定参数较多，每个参数均有一定的选择范围，使用中常常遇到因个别参数设置不当，导致变频器不能正常工作的现象，因此，必须对相关的参数进行正确的设定。1）参数复位参数复位，将变频器的参数恢复到出厂时的参数默认值。在变频器初次调试，或者参数设置混乱时，需要执行该操作，以便于将变频器的参数指恢复到一个确定的默认状态：a）设定P0010=30

b)设定P0970=1

说明：完成复位过程至少3分钟。2）输入输出频率输入频率为47Hz至63Hz，输出频率为0Hz至650Hz。3）电动机参数设置表4.4电动机参数设置参数描述缺省值设定值P0304电动机额定电压400380P0305电动机额定电流1.97P0307电动机额定功率0.7522P0311电动机额定速度144014504）频率设定表4.5频率设定参数描述缺省值设定值P1080最小频率00P1121最大频率50505）加速减速时间表4.6加速减速时间参数描述缺省值设定值P1120加速时间1015P1121减速时间10306）转矩提升设定为2%。7）基准频率选为电机的额定频率。8）基准频率电压设定为380V与电源电压相同。9）5V（10V）输入时的频率设定为50Hz。10）启动时接地检测选择设定为1，接地保护检测。11)再启动启动时间设定值为10s。12）适用电机设定为0（适合标准电机的热特性）。组态的监控画面MCGS的介绍具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。通过与其他相关的硬件设备结合，可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。用户只需要通过简单的模块化组态就可构造自己的应用系统，如可以灵活组态各种智能仪表、数据采集模块，无纸记录仪、无人值守的现场采集站、人机界面等专用设备。MCGS嵌入版的主要特性和功能：MCGS嵌入版是在MCGS通用版的基础上开发的，专门应用于嵌入式计算机监控系统的组态软件，MCGS嵌入版包括组态环境和运行环境两部分，它的组态环境能够在基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行，运行环境则是在实时多任务嵌入式操作系统WindowsCE中运行。适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统。通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在自动化领域有着广泛的应用。此外MCGS嵌入版还带有一个模拟运行环境，用于对组态后的工程进行模拟测试，方便用户对组态过程的调试。MCGS嵌入版组态软件的主要功能：简单灵活的可视化操作界面。MCGS嵌入版采用全中文、可视化、面向窗口的开发界面，符合中国人的使用习惯和要求。以窗口为单位，构造用户运行系统的图形界面，使得MCGS嵌入版的组态工作既简单直观，又灵活多变。实时性强、有良好的并行处理性能。MCGS嵌入版是真正的32位系统，充分利用了32位WindowsCE操作平台的多任务、按优先级分时操作的功能，以线程为单位对在工程作业中实时性强的关键任务和实时性不强的非关键任务进行分时并行处理，使嵌入式PC机广泛应用于工程测控领域成为可能。例如，MCGS嵌入版在处理数据采集、设备驱动和异常处理等关键任务时，可在主机运行周期时间内插空进行象打印数据一类的非关键性工作，实现并行处理。丰富、生动的多媒体画面。MCGS嵌入版以图像、图符、报表、曲线等多种形式，为操作员及时提供系统运行中的状态、品质及异常报警等相关信息；用大小变化、颜色改变、明暗闪烁、移动翻转等多种手段，增强画面的动态显示效果；对图元、图符对象定义相应的状态属性，实现动画效果。MCGS嵌入版还为用户提供了丰富的动画构件，每个动画构件都对应一个特定的动画功能。完善的安全机制。MCGS嵌入版提供了良好的安全机制，可以为多个不同级别用户设定不同的操作权限。此外，MCGS嵌入版还提供了工程密码功能，以保护组态开发者的成果。强大的网络功能。MCGS嵌入版具有强大的网络通讯功能，支持串口通讯、Modem串口通讯、以太网TCP/IP通讯，不仅可以方便快捷的实现远程数据传输，还可以与网络版相结合通过Web浏览功能，在整个企业范围内浏览监测到所有生产信息，实现设备管理和企业管理的集成。多样化的报警功能。MCGS嵌入版提供多种不同的报警方式，具有丰富的报警类型，方便用户进行报警设置，并且系统能够实时显示报警信息，对报警数据进行应答，为工业现场安全可靠地生产运行提供有力的保障。实时数据库为用户分步组态提供极大方便。MCGS嵌入版由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分构成，其中实时数据库是一个数据处理中心，是系统各个部分及其各种功能性构件的公用数据区，是整个系统的核心。各个部件独立地向实时数据库输入和输出数据，并完成自己的差错控制。在生成用户应用系统时，每一部分均可分别进行组态配置，独立建造，互不相干。支持多种硬件设备，实现“设备无关”。MCGS嵌入版针对外部设备的特征，设立设备工具箱，定义多种设备构件，建立系统与外部设备的连接关系，赋予相关的属性，实现对外部设备的驱动和控制。用户在设备工具箱中可方便选择各种设备构件。不同的设备对应不同的构件，所有的设备构件均通过实时数据库建立联系，而建立时又是相互独立的，即对某一构件的操作或改动，不影响其它构件和整个系统的结构，因此MCGS嵌入版是一个“设备无关”的系统，用户不必担心因外部设备的局部改动，而影响整个系统。方便控制复杂的运行流程。MCGS嵌入版开辟了“运行策略”窗口，用户可以选用系统提供的各种条件和功能的策略构件，用图形化的方法和简单的类Basic语言构造多分支的应用程序，按照设定的条件和顺序，操作外部设备，控制窗口的打开或关闭，与实时数据库进行数据交换，实现自由、精确地控制运行流程，同时也可以由用户创建新的策略构件，扩展系统的功能。良好的可维护性。MCGS嵌入版系统由五大功能模块组成，主要的功能模块以构件的形式来构造，不同的构件有着不同的功能，且各自独立。三种基本类型的构件（设备构件、动画构件、策略构件）完成了MCGS嵌入版系统的三大部分（设备驱动、动画显示和流程控制）的所有工作。用自建文件系统来管理数据存储，系统可靠性更高。由于MCGS嵌入版不再使用ACCESS数据库来存储数据，而是使用了自建的文件系统来管理数据存储，所以与MCGS通用版相比，MCGS嵌入版的可靠性更高，在异常掉电的情况下也不会丢失数据。设立对象元件库，组态工作简单方便。对象元件库，实际上是分类存储各种组态对象的图库。组态时，可把制作完好的对象（包括图形对象、窗口对象、策略对象以至位图文件等）以元件的形式存入图库中，也可把元件库中的各种对象取出，直接为当前的工程所用，随着工作的积累，对象元件库将日益扩大和丰富。这样解决了组态结果的积累和重新利用问题。组态工作将会变得越来越简单方便。总之，MCGS嵌入版组态软件具有强大的功能，并且操作简单，易学易用，普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。同时使用MCGS嵌入版组态软件能够避开复杂的嵌入版计算机软、硬件问题，而将精力集中于解决工程问题本身，根据工程作业的需要和特点，组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业