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西門子6SL3320-1TE36-1AA3 S120電機模塊800kW
發(fā)布者:kangkui  發(fā)布時間:2021-11-22 18:18:02

西門子6SL3320-1TE36-1AA3 S120電機模塊800kW

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如何實現(xiàn)S120 主從控制方案

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1 主從控制方案概述

在變頻器的實際使用過程中,經常由于工藝的要求或者變頻器容量的限制,會采用一個傳動設備是由兩個或多個電機驅動共同配合工作的方案,這種情況下,各驅動電機之間需要保證相同的運行速度,以及轉矩的平均分配,為此,我們需要在驅動電機的變頻器上實現(xiàn)需要的速度及轉矩分配控制要求,變頻器的這種應用我們稱之為主從控制應用。


針對主從控制應用的方案,我們通常在變頻器上采用如下兩種控制方法來實現(xiàn):


·         直接轉矩分配


·         速度偏差與轉矩限幅


1.1直接轉矩分配

    直接轉矩分配方案主要應用于電機之間是硬連接方式,如齒輪、同軸等,電機之間通過連接器保持相同的轉速,如下圖:


 


 


 

圖1

     


    在配置直接轉矩控制方式時,需要將主機設定在速度模式工作,從機設定在轉矩模式工作,將主機的轉矩設定值作為從機的轉矩給定值,這樣保證系統(tǒng)運行時,從機轉矩始終與主機一致,同時因為機械結構的原因,從機速度始終與主機相同,這樣就完成了轉矩的分配。


        該方式的特點是,從機轉矩始終跟隨主機轉矩,系統(tǒng)按照主機的速度環(huán)運行,轉矩響應比較快。


 


1.2速度偏差與轉矩限幅

        速度偏差與轉矩限幅的方案主要應用于電機之間軟連接方式,如皮帶、繩索等,由于是柔性材料產生的耦合關系,電機之間需要有相同的運行速度,同時保證電機力矩的均勻分配,還要有防止連接斷裂時的保護。


 


 


 


圖2


在速度偏差與轉矩限幅方式時,主機從機都工作在速度模式,主從機的速度設定值相同,然后從機在此基礎上附加+/- 5%-10%左右的速度偏差(與運行方向有關,附加速度大小由實際情況決定),將主機的轉矩值連接到從機的轉矩限幅上。在啟動后,由于速度偏差的存在,連接的材料迅速拉緊,從機的速度環(huán)飽和,輸出的轉矩受轉矩限輻限制,從而保證從機的轉矩跟隨主機的轉矩;從機速度受到連接的牽引,與主機速度相同。當發(fā)生斷帶時,主從電機工作在各自的速度環(huán)模式下,不會發(fā)生飛車現(xiàn)象。


該模式的特點是,啟動瞬間主機從機的速度環(huán)都起作用,張力的建立比較平緩,避免系統(tǒng)產生振蕩。既保證了速度及轉矩的分配,也對系統(tǒng)進行了保護。


2  S120系統(tǒng)的主從控制方案的配置

    實際使用過程中,根據(jù)使用的設備類型不同,常見的有幾種不同的硬件配置方案。


2.1 CU310主從配置

       使用CU310作為控制單元,主從數(shù)據(jù)交換可以通過如下兩種方法:


·         PROFIBUS DP的SLAVE TO SLAVE通訊;


·         通過TM31端子模塊DI/DO和AI/AO;


 


a.   PROFIBUS DP連接到PLC上(見圖3),此時可以借助PROFIBUS DP的SLAVE


TO SLAVE通訊,實現(xiàn)兩個S120設備之間的數(shù)據(jù)交換,具體操作說明請參考下面鏈接:


       http://www.ad.siemens.com.cn/download/docMessage.aspx?id=4390


 


 



 


圖3


 


 


b.  通過TM31端子模塊互相連接(圖4),使用DI/DO和AI/AO完成數(shù)據(jù)交換。模擬量信號最--好使用電流信號,采用雙絞屏蔽電纜,抗干擾性比較強。


 


  


 


圖4


 

2.2 CU320主從配置

         使用CU320作為控制單元,主從數(shù)據(jù)交換可以通過如下幾種方法:


·         PROFIBUS DP的SLAVE TO SLAVE通訊;


·         通過TM31端子模塊DI/DO和AI/AO;


·         Sinamics Link通訊;


·         TB30端子擴展板的DI/DO和AI/AO;


·         CU320的多軸直接連接;


 


a.  PROFIBUS DP連接到PLC上(見圖5),此時可以借助PROFIBUS DP的SLAVETO SLAVE通訊,實現(xiàn)兩個S120設備之間的數(shù)據(jù)交換,具體操作說明請參考下面鏈接:


http://www.ad.siemens.com.cn/download/docMessage.aspx?id=4390


 


 


 


圖5


 


b.  通過TM31端子模塊互相連接(圖6),使用DI/DO和AI/AO完成數(shù)據(jù)交換。模擬量信號最-好使用電流信號,采用雙絞屏蔽電纜,盡量減少被干擾的可能性。


 


 


 


 


 


圖6


 


c.  通過在CU320擴展插槽增加CBE20通訊板,使用裝置間主從通訊Sinamics Link網(wǎng)絡(圖7),具體配置方法見下面鏈接:


     http://www.ad.siemens.com.cn/download/docMessage.aspx?id=5830


 


 


 


圖7


 


d.  通過在CU320擴展插槽增加TB30端子板,使用I/O端子來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換(圖8),但是TB30模擬量信號只支持電壓型信號,需要注意可能發(fā)生的干擾問題。


 


 


 


圖8


 


e.  在一個CU320單元連接多個驅動軸的情況下,直接利用軸間變量的互連(圖9),來實現(xiàn)主從控制的數(shù)據(jù)交換,該種方式下,當CU出現(xiàn)故障,兩臺設備都將無法運行。


 


 


 


圖9


 


 


3  S120系統(tǒng)的主從控制方案的配置

3.1 基本調試

    在進行主從控制配置時,首先需要完成基本驅動單元的調試,具體步驟參見調試手冊:


http://www.ad.siemens.com.cn/download/SearchResult.aspx?searchText=a0439


    


 


 


圖10 建立項目


3.2 配置主從通訊方式

   根據(jù)實際使用的主從通訊方式,定義傳輸?shù)臄?shù)據(jù),下表以網(wǎng)絡通訊為例的主從通訊數(shù)據(jù)表(僅作參考,實際設定根據(jù)需要定義):


 


主機發(fā)送


主機接收


從機發(fā)送


從機接收


控制字


從機狀態(tài)字


狀態(tài)字


主機控制字


狀態(tài)字


自定義


自定義


主機狀態(tài)字


轉矩設定值


 


 


主機轉矩設定值


速度設定值


 


 


主機速度設定值


自定義


 


 


自定義


 


3.3 配置主從工作模式

     完成基本調試后,確定電機的優(yōu)化、運行都正常后,根據(jù)配置的主從方案,來進行主從工作模式的設置。


3.3.1 配置直接轉矩分配方式

      在直接轉矩工作模式時,主機工作在速度模式,從機工作在轉矩模式,而從機設定為轉矩控制方式共有兩種不同的方法:


a.     通過參數(shù)直接選擇轉矩工作模式


選擇從機轉矩工作模式P1300=22 or 23(圖11),


 


 


 


圖11 電機工作模式設定


 


        然后在轉矩的給定值P1503處()選則主機的轉矩設定值r079(實際值r080也可以,但是設定值相對波動?。▓D12)。


 


 


圖12


 


       將從機的控制字命令源連接到主機的控制字,用來得到相同的啟動邏輯,保證主從設備的同時啟動、停止,并實現(xiàn)故障保護。(圖13 )


 


 


圖13


 


b.    通過參數(shù)切換,旁路速度調節(jié)器的輸出到轉矩直接設定


選擇從機轉矩工作在速度模式,P1300=20 or 21,然后設定P1501切換速度模式到轉矩模式,P1503轉矩設定源鏈接主機的轉矩設定r079(圖15),


 


  


圖15


3.3.2 速度偏差與轉矩限幅方式

      在速度偏差與轉矩限幅時,主機從機都工作在速度模式,P1300=20or 21,從機的設定速度在主機設定速度的基礎上附加一個偏差速度?V(通常10%,僅作參考),超前或滯后的關系由實際的電機位置決定見下圖:


 


  


圖16


A方案工作時:從機的速度設定值滯后主機速度設定值,Nset從= Nset主-?V;


B方案工作時:從機的速度設定值超前主機速度設定值,Nset從= Nset主+?V;


C方案工作時:從機的速度設定值超前主機速度設定值,Nset從= Nset主+?V;


D方案工作時:從機的速度設定值滯后主機速度設定值,Nset從= Nset主-?V;


然后設定轉矩限幅的源P1522連接到主機的轉矩設定值r079(如圖17)


 


  


圖17


 


       當啟動后,由于速度偏差的存在,從機與主機間的材料迅速拉緊,從機的速度環(huán)快速進入飽和狀態(tài),輸出轉矩由轉矩限幅決定,從而實現(xiàn)了主從負荷分配。


同時對于可能斷帶的材料,該方式起到很好的保護作用。當材料斷開,從機從速度環(huán)快速退飽和,轉入速度閉環(huán),不會導致飛車。

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