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电机变频调速系统的调试与故障分析
[导读] 本文介绍的就是abb公司的acs800系列变频器在电机变频调试控制系统中实际调试及过程，同时对调试过程中出现的故障进行分析，希望能给读者们提供一点有价值的经验。
　　随着工业技术的不断提高，系统在各行业的应用越来越广泛，在电动机控制系统中占据着主导地位。本文介绍的就是abb公司的acs800系列在变频调试控制系统中实际调试及过程，同时对调试过程中出现的故障进行分析，希望能给读者们提供一点有价值的经验。
　　1　系统概述
　　该系统主要由电动机、变频柜、柜构成，系统框图如图1所示。
图1　控制系统构成
　　该电动机为某污水处理厂的鼓风机，主要是为污水处理工艺中生化处理段的曝气部分提供气源。电动机转速的高低决定了曝气量的大小，为了保证生产工艺的需要，经常要对曝气量进行调节，即要经常改变电动机的转速。鼓风机的数量为2台，一用一备。
　　2　系统的控制方式
　　由于实际生产和控制的需要，该控制方式有2种:
　　(1)就地操作:即通过现场变频柜上的仪表盘来手动调节的转速。
　　(2)远程操作:即通过plc控制柜上的来设置相关参数，从而实现速度的调节。
　　以上2种控制方式&就地操作&的优先级最高，远程操作次之。二者通过变频柜上的&就地/远程&转换开关来切换。
　　3　的连接及参数设置
图2　主回路原理图
图3　端子图
　　(如图2、3所示)采用的是abb公司生产的高端产品acs800系列，它不仅内置了电抗器而且它控制的功率范围为：0.55kw～2800kw，操作界面友好，具有的自定义编程功能等。我们根据上面的图纸，完成对参数的设置(如表4所示)。
图4　plc硬件配置
4　s7-300plc控制系统配置
　　西门子s7-300plc控制系统是整个鼓风机系统的核心，其作用是:按预定的工艺要求，根据现场采集的相关仪表数据控制鼓风机的转速。
　　同时对运行的鼓风机进行运行时间累计，通过触摸屏设定一个轮换时间，即当某一台鼓风机的运行时间与设定值相等，触摸屏将发出声光报警，提示操作人员停掉当前运行的鼓风机，切换另一台鼓风机投入生产，从而使2台鼓风机能交替工作，保持均衡的运行时间，延长设备的使用寿命。
　　plc的硬件配置如图4所示
　　5　系统检查与上电调试
　　5.1　控制系统通电前的自检
　　经过上述一系列的准备之后，我们开始对系统进行检查，对照图纸对变频柜、plc柜以及参数的设定进行仔细的检查。认真检查电动机与之间连线是否正确，接地线是否牢固，对线路绝缘进行检查，确保绝缘良好，并确认具备单机调试条件。
　　单机调试一定要脱开的负载，我们此时要将管路上的旁通阀门打开即可。
　　5.2　单机调试(空载调试)
　　5.2.1　首先将变频柜上的&就地/远程&转换开关打到&就地&位置，将工作断路器1qf3合上，然后将1#风机断路器1qf1合上。对照的参数设置说明书完成的参数设置。
　　注:abb的acs800系列在首次启动设备时，通过将在零速下进行励磁20-60秒，从而来计算模型。而改动99组的参数时，会认为换了控制对象，仍然会在第一次启动时要求励磁。
　　5.2.2　通过的操作面板来设置启动转速，给一个启动转速，通常首次试车是转速不宜太高或太低。笔者建议最好控制在额定转速的70%-80%。这时给定的启动转速为2200r/min。按面板上的&enter&按钮启动。
　　5.2.3　注意观察的转向是否正确，如不正确按&stop&停机，任意改变2相之间的相序即可。注意观察运转有无异常声音、振动、异味等，电气控制柜中电气元件有无异常或异味发生。如有一定要停机检查。故障排除后，方可再次单机调试。
　　注意查看设备运行指示灯以及相关仪表数据是否正常，可以采取给&假&信号的方式检测系统中的各个功能。&假&信号即用导线直接短接测试单元的方式给出的信号。
　　5.2.4　上述各项功能均正常后，逐步调高的转速，直到最高转速运行。达到最高转速后，最好能试运行一段时间，比如1小时，条件许可的话，可以适当延长。
　　单机调试成功后，可进行带载调试，一般来说单机调试成功，带载测试就不会有什么问题，故暂不对带载调试进行赘述。
　　5.3　联机调试
　　通过与s7-300控制系统的有机连接，可实现对的远程监控，并根据实时的动态参数进行动态监视与控制。触摸屏作为我们控制系统的上位机，所有的相关参数设定均通过触摸屏发出，plc接到触摸屏发出的指令后通过plc的输出模块去控制完成具体的动作，从而实现设备的自动化控制。
　　具体的调试方法如下:
　　5.3.1　检查plc输入/输出模块的接线，以及与端子之间的连接是否正确;
　　5.3.2　将现场相关执行单元的元器件打在合适位置，比如:变频柜上的转换开关应打在&远程&位置，同时要将操作面板上的&loc/rem&按钮选择在rem状态(即远程状态)下。
　　5.3.3　采用给&假&信号的方式，核对的&运行&、&故障&等信号与plc输入/输出模块一致，注:变频柜给出的信号必须为无源信号。否则会造成plc输入模块烧毁的严重后果。
　　5.3.4　把编制好的plc程序下载到plc，启动step7并监视，此时通过触摸屏的操作画面来设置0~50hz的速度给定信号。同时，在画面上可以实时监测到当前的转速(即速度反馈)。
　　5.3.5　在触摸屏操作画面上设置的启动频率后，单击启动按钮，便可实现的远程监控，这时，现场的运行信号、故障信号、的工作频率(速度反馈)等相关数据均直观的显示在触摸屏的操作画面上。如图5所示。
图5　鼓风机速度给定和反馈
　　笔者按比例改变其工作频率，0～50hz对应着0～2976r/min转速，检验速度给定与速度反馈之间的误差。给定值可以与现场的操作盘上显示的给定数据进行比较。
　　6　调试中常见的故障及故障的解除
　　6.1　上电后变频故障指示灯亮
　　查看变频参数设置组14.03的设置，把其设置成为fault，故障指示灯灭。
　　6.2　就地工作正常，远程工作状态下工作电流不稳，振动较大
　　由于就地工作正常，那可能由于远程状态下速度给定信号不稳定造成的。首先用万用表监测plc速度给定信号(端子ai2)上4～20ma 是否稳定?不稳定，测试plc模拟量输出端口是否损坏，更换输出端口，程序中更改相关输出地址。
　　6.3　报8110故障
　　根据操作面板上显示的故障代码，去查固件手册，手册提示为&模拟控制信号低于最小允许值。可能由于不正确的信号标准或控制电缆出现故障。& 根据固件手册上的提示展开排查。
　　首先测试一下连接的屏蔽电缆是否开路，其次屏蔽电缆要一端接地，而该信号地要和电气系统接地分开，从而排除信号干扰的可能。再次，检查参数设置组13.06的设置，查看模拟量输入ai2为0～20ma的话，plc模拟量输出模块也要配置成0～20ma，通常我们选用4～20ma标准。
　　6.4　运行速度与速度反馈之间的数值有误差
　　给定的频率对应的输出电流是否正确。0～50hz对应着4～20ma。用万用表监测ao1上的电流值确实不稳，将参数组96.01中的设置由current改为speed,故障解除。
　　7　结束语
　　虽然在调试中会出现许多意想不到的问题，给我们带来了一定的烦恼，但正因为在调试中发现了问题，才使得积累了丰富的现场经验，问题带动了我们的学习，使得我们逐步走向了成熟。笔者将其在现场调试时出现的问题整理出来，与广大界朋友分享。同时也希望各位朋友能提出更多更好的解决方案，共同促进工控事业的发展。
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2011年第2期
基于PLC控制的电机变频调速系统
（安徽工程技术学校）
摘 要 在工业生产中，电机交流变频调速技术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，被公认为最有
发展前途的调速方式。PLC控制技术在自动控制系统中被普遍采用。本文构建了一个变频器连接PLC和控制对象，利用软件操作来控
制电机转速，以达到远程自动控制的系统。
关键词 PLC 变频器 电机调速
随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交
掉电。把参数保存入变频器，然后上电，再改n10参数，然后再上电
流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一。交流调速取代
保存参数。注意之二：不要改变频器的其它参数，容易出错，更不能
直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。
设定变频器内最小即下限频率，使变频率不容易受电脑控制。
电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和
2 控制系统的软件设计
改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速
（1）控制原理。在程序的设计中，采用改变中间继电器M70的
和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及
通断（即M70为ON或者为OFF）
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。本文对如
强制电机的转动和停止，利用数
何利用变频器连接PLC和控制对象，利用软件操作来控制电机的转
据寄存器D80来设置被控制对象
速，达到远程自动控制进行了讨论。
--电机的转动频率，（如D80=
1 控制系统的硬件设计
8000的时候，运行时，电机可达
本系统硬件连接框图如下：
到的最高频率是80Hz），通过
Pr.4、Pr.5、Pr.6来设置“3速设
定来控制电机的高速、中速、低
计算机通过适配器(SC-09电缆线)，采用RS-232通讯协议，与
速”，变频器的输出频率工作过
PLC相连接，利用普通网线将PLC与变频器(FR-54)连接，通过PLC的
程如图4所示。
程序控制，来改变频器的频率，从而实现可编程控制器对电机频率改
加速时间是指从0Hz开始加速到基准频率Pr.20（出厂时为50Hz，
变的控制，以实现可编程控制器对可操作器件的远程控制。
也可以自己设定，但是不要超过50Hz）时所需的时间，减速时间时
（1）变频器通过网线与PLC（FX－2N）485BD通信板的连线如
中，电机的频率改变是依靠可编程控制器的高速脉冲的周期来加以改
变。无论是在加速还是在减速的过程中，电机的转动都是稳定的，不
会出现骤然的加速或者减速，使整个运作控制过程不会产生震动。
（2）程序分析。将PLC与计算机连，当
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　　来源： 网络
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