摘要：变频器以其智能化，数字化，网络化等优点越来越受到人们的广泛应用。变频器不仅调速平滑，效率高，启动力矩大，运行平稳，而且具有强大的功能块控制。尤其对提升传动更有较好的精确控制性。

本文介绍了100T桥式起重机主起升采用ABB变频器控制及其配置情况,论述了该变频器控制参数的设置及变频器功能模块调用。并对主钩变频系统运行过程中遇到的相关问题进行了分析讨论。

一、工艺概述

炼铁厂铸铁机1#100T天车，为大连重工机械设计院设计。主要起吊100T以下铁水罐为转动的铸铁链带机模具中倾倒流量稳定的铁水，属液体天车。该天车主钩起钩快慢、平稳与否，决定着铁水流量大小连续，模具内铁水是否过满、过浅。如铁水过满会导致铁水溢出，出现铁水落地严重问题。铁水过浅导致铸铁产能降低，不能高效铸铁。所以对桥式起重机的起升机构的精确、安全稳定性有着较高的要求。

二、控制系统

该桥式起重机主钩，由电动机钢性连接减速机传动钢丝绳钩头升降。三相异步电动机采用ACS800-0210+D150变频器矢量控制。变频器先是由操作杆闭合触点控制中继接触器吸合，中继输出电压信号输入变频器RMIO板，根据RMIO板定义端子所接收到命令变频器进行运行。并采用更加灵敏、保险的断电液压推动器双抱闸制动。

该变频器内部存储有CRANE宏（提升宏）,M/F CTRL宏（主从宏）。另有两套USER 1 SAVE,USER 2 SAVE用户自定义宏，可根据现场实际需要来设定参数。该桥式起重机则使用CRANE宏。

ACS800-0210+D150变频器共有37组参数，一套完善、精确的控制都是由这些参数相互的组合调节组成。考虑参数冗多，只取重要参数及安装调试涉及故障案例阐述。

99 START-UP DATA 本参数组为启动参数组。意为第一次开机时进行设置。务必注意的是相关数据一定按照电机铭牌标注的输入，以免造成辨识时故障。

99.1LANGUAGE 语言。此参数有英、德等13种语言供选择。

99.2 APPLICATIONMACRO 应用宏选项。此参数在2.1.1讲述。但需要告知读者，如使用用户自定义USER 1 SAVE或USER 2 SAVE宏时，应遵循以下顺序，事先将99.2选择为USER 1 SAVE或USER 2 SAVE,待设定完毕参数时，务必确认存储再将99.2参数组选择为USER 1 LOAD或USER 2 LOAD。意为调用该宏。否则停电后便会恢复出厂设定值。

99.3APPLIC RESTORE 恢复出厂值。如果选择的应用宏为CRANE 或 M/F CTRL，参数恢复为出厂值，除了参数组50，51，98 和 99 的参数将保持不变。如果选择的应用宏为用户宏1 或2，则参数值将恢复为上一次所存储的参数值。另外，电机辨识运行的结果也将被恢复，除了参数组50，51，98 的参数将保持不变。

99.4MOTOR CTRL MODE 本参数设置电机的控制模式。DTC (直接转矩控制) 模式适用于多种应用。ACC800 对鼠笼式电机进行精确的速度和转矩控制，在所有的提升起重传动应用中都要求脉冲编码器。

99.5 ，99.6 ，99.7 ，99.8 ，99.9 组参数均是电机铭牌上的相关数据。

99.10 MOTOR ID RUN 此参数用于启动电机的辨识运行。在运行中， ACC800 将辨识电机的特性以获得最优的电机控制。电机的辨识运行持续大约一分钟。

23 SPEED CTRL 本参数组为速度控制组。当实际速度与给定之间存在偏差值时(误差值)，该参数的值定义了速度控制器的输出应如何应对改变。此参数的设置决定了主钩在运行时的稳定精确性。故在调试时分别在轻、重载状态反复调节到最佳状态。下图给出了速度控制器的典型阶跃响应。

A: 欠补偿: 23.2 INTEGRATION TIME 太短而 23.1 GAIN 太低

B: 常规整定, 自整定

C: 常规整定, 手动整定。动态性能比B 更好

D: 过补偿:INTEGRATION TIME 太短而23.1 GAIN 太高

23.1 GAIN 速度控制器的相对比例增益。如果整定为 1，那么10 %的误差变化量；例如： 给定- 实际值 )将引起速度控制器的输出变化10 %的额定转矩。注意: 过大的增益可能造成速度振荡不稳定。我们设置该参数值为15。

23.2 INTEGRATION TIME 当误差值恒定时，积分时间决定了控制器输出变化率。积分时间越短，连续误差值校正得越快。但是过短的积分时间有可能造成控制不稳定。我们设定该参数为0.5s。该图为误差阶跃恒定后的速度控制器的输出。

23.3 DERIVATION TIME 如果误差值改变，微分作用将增加控制器的输出。变化过程中，微分时间越长，速度控制器输出增加的越大。微分使控制对扰动更敏感 。如果将微分时间设定为0，那么控制器将作为PI 控制器工作，否则为 PID 控制器。只有在使用脉冲编码器时才推荐使用这个参数。

50 PULSE-ENCODER 此参数组为脉冲编码器参数组。编码器有防溜钩保护功能，对于提升系统是必不可少的保护装置之一。

50.1 PULSE NR 本参数定义了编码器每转的脉冲数。务必按照编码器的脉冲数输入该参数，否则无法运行。

50.2 SPEED MEAS MODE 此参数定义了编码器脉冲的计算方法。

50.3 ENCODER FAULT此参数定义当脉冲编码器和脉冲编码器接口模块(RTAC 或 NTAC)之间，或脉冲编码器模块和RMIO 板之间检测到通讯故障时，ACS 800 的动作。

如果估测速度和编码器测量速度之间经滤波后有20 %的偏差。启动时，在定义的时间内未收到编码器的脉冲信号，而电机转矩已经处于极限值，此时启动编码器监控功能。

三、功能模块

1、速度监视

本功能模块用于监控电机的超速并会在电机超速时给出跳闸信号。如果电机的速度超过了MOT OVERSPEED LEV (61.3)定义的等级，通过发出信号 MOT OVER SPEED， 传动将立即跳闸（变频器关停+制动装置），并在控制盘上显示故障同时发送信号给现场总线和故障记录器。

2、转矩监视

本功能模块用于监控电机转矩。它通过检查电机在加速和减速时是否能够跟随速度给定，在正常运行和加／减速期间是否产生过度的速度偏差来实现的。为激活本监控功能，将TORQ MON SEL (62.1)设为"True"。如果速度偏差的绝对值 (SPEED REF4 - SPEED ACT)高于SP DEV LEV(参数 62.2)且时间大于TORQ FLT TD (参数 62.3)的时间，传动将因为转矩故障而跳闸。并在控制盘上显示TORQ FLT 同时发送信号给现场总线和故障记录器。

参数SP DER BLK LEV (62.4)，以%每秒表示的实际速度变化率，可用于在加/减速期间封锁保护。只要在加/减速期间实际的电机转速的变化率(微分)高于参数SP DER BLK LEV 的值， 转矩故障保护将被封锁。举例：加速斜坡时间设为5 秒，SP DER BLK LEV 设为8%/s，在加速期间如果达到了转矩限制，传动并不会因转矩故障而跳闸，只要实际的加速时间(0-100%)低于12.5 秒(100% / 8%/s=12.5s)。

3、转矩验证

转矩验证是包括在传动控制中的一个功能模块，它用于确认在松开抱闸和开始提升运行之前传动能够产生转矩，抱闸没有打滑(信号 "Zerospeed"=1)。该功能模块主要用于起重机传动，但也可以用于其它带有编码器反馈的应用。转矩验证是机械抱闸被施加时给一个正的转矩给定来完成的。如果转矩验证成功，则表示转矩达到了正确的等级，制动将抬起，执行启动序列中的下一步骤。

执行转矩验证的时间是非常短的(大约100 ms)，操作者在启动过程中一般感觉不到。转矩验证通过设置以下参数来激活:- TORQ PROV SEL (66.1) = ” True ”转矩验证的给定，TORQ PROV REF (66.4)设置输出信号TORQ PROVREF。而实际转矩可以从信号MOT TORQ 读出。当转矩验证被激活但还没有执行时，输出信号TORQ PROV OK 为” 0 ”。当输入信号RUNNING 为“1”时，即变频器启动时，转矩验证程序就开始了。当转矩验证程序完成后，输出信号TORQ PROV OK 被置” 1 ”。如果在转矩验证期间检测到了任何故障，信号TORQ PROV OK 不会为“1”但是输出信号TORQ PROV FLT 被置为” 1 ”，且传动跳闸。相应信息显示在控制盘上并发出一个指示给监控系统。注意：在转矩控制模式下转矩验证无效。

四、各故障处理与预防措施

1、高速运行速度不稳

在升降25Hz以上时，电机出现时快时慢的现象。观察CDP312R控制盘显示器，给定数据明显高低波动。考虑输入信号有闪烁不稳的原因，便将输入回路的各线路、中继均更换一边，但故障依旧。经过反复试验调试最后确定为RMIO主控板内部问题，更换新RMIO主控板后正常。

2、启动反转隐患

1#天车因更换新变频器，将变频参数重新设置。在试车期间出现电机正转上升启动瞬间，电机先反转转动再正转上升。此现象造成机械齿轮及电机轴承严重损伤，检查控制线路均无异常。核查变频参数时发现启动转矩选择器选择了启动转矩固定给定设置。该给定又设置过大，将参数值减小后正常。

3、LGBT短路故障

变频器在正常使用时突然停车，检查变频CDP312R控制盘显示器显示SHORT CIRCUIT,查询故障代码描述为：在电机电缆或电机侧有短路。处理方法为检查电机和电机电缆。检查变频器输出侧有无功率因数矫正电容或浪涌吸收装置。变频器的输出桥故障。处理方法为检查IGBT 和电流互感器，即使监测到一个损坏的 IGBT，也要更换INT 板。经过遥测电机电缆绝缘无异常，检查变频器发现内部IGBT管由于积灰严重导致相间短路所致。更换新变频，改善配电仓除尘效果后正常。

4、预冲电阻损坏故障

天车主钩在起升作业时，突然故障停车。变频器面板CDP312R控制盘显示器显示DC OVERVOLT。查询故障描述：直流回路的DC 电压过高。DC 过压的跳闸限 制值是1.3 ·1.35· U1max ，这里U1max 是主电压范围的最大值。对于400 V 单元，U1max 是415 V。 对于500 V 单元，U1max 是500 V 对于690V 单元。相应的跳闸限制值为400 V 单元为728Vdc，500 V 单元为877Vdc，690V 单元为1210 Vdc，U1max 是690V。

经检查发现制动电阻因灰尘接地短路，将变频器内部预充电阻烧毁。更换新电阻，加强清灰密封，更换新预冲电阻后正常。

5、频繁报转矩故障

变频器面板CDP312R控制盘显示器显示TORQ FLT。查询故障描述：在恒速运行期间，如果SPEED ERROR 高于SP DEV LEV (62.2 )的时间超过了TORQ FLT TD (62.3 )。传动将由于TORQFLT 跳闸。解决措施：检查斜坡时间。检查转矩和电流极限的设置。检查转矩监控(组)的参数设置。检查电机和电机电缆。检查脉冲编码器(A 和 B)与RTAC 模块的连接。

经检查电机电缆无异常，核查变频参数SP DEV LEV数值为10%，设置过小所致。调整为20%后正常。

日照钢铁有限公司两台100T主钩变频天车，于2007年投入运行，在系统调试运行过程中，发现了一些设计隐患和不足，通过不断改进，先后增设了增量型编码器防溜钩系统，制动电阻防接地短路改善等。目前设备运行平稳，该系统的成功应用也为其它用户设计和选型时借鉴。

五、参考文献：

1、ACC 800 提升机应用程序7.2(+N652)3ABD00010450 版本C，北京，ABB 电气传动系统有限公司

2、起重机械设备制造及应用