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1、三菱FRA变频器闭环矢量控制方式的学习The StandardiZatiOn OffiCe WaS revised On the afternoon Of DeCember 13, 2020三菱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 鶴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。IS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
2、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：1铝液位控制装邕2勵谯；3主机上樹4主机下鵝5石墨喷涂及行走；36入口导向银；7平动液压剪；8出口遍憲9卷取机。“图1铝板轧机“该轧机的系统技术性能参数：最高轧制速度min、最大卷重5000kg、卷径（P 610 1920mm、板宽140OmmX板厚68mm,轧机上下辐电机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、一旦事故停车将造 成严重损失）I选择高性能、高可靠性的控制元器件是满足控
3、制要求的关键。现要求：轧机下襯采用速度控制，上襯采用转矩控制，且都采用带编码器的变频电机。轧机传动控制系统的硬件设计控制原理速度和转矩控制是轧机上下银传动电机的核心控制原理，其示意如图2所示。Ml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鶴电机在线速 度上的紧密性和同步性，M2转矩的输入值是来自主传动Ml的转矩值，以决定M2的转矩输岀值。下很电机亦控制菇矩疫制图2轧机控制
4、原理a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E6B2CWZ1X,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，因此，需要了解清楚编码器。编码器E6B2-CWZ1X接线原理如图3所示。",因 3 ¾s E6B2-CU21X .线色祸电源SVCC)输出V虹411白給出BHl僱边ttHZfU畅红KzOV(<,MMON)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 能定义轧机变频器硬件接线图轧机变频
5、器硬件接线图如下图所示。VFl下辐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上辐变频器采用转矩控制，其 转矩命令来自于VFI的输出，速度限幅来自于VFl的速度。3、轧机变频控制系统的参数设置VFl速度控制参数设置如表所示VFl变频器参数设置参数代码功能简述i殳定数据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 （0-5Vf 号）Pr. 79跻模式选择2 （同定外部运行模式）Pr. 80电机容量90KWPr. 21电机极数4Pr.158AM端子功能选择32 （转矩指
6、令）Pr.172STF端子功育童选择60 （正转）Pr.179STR端子功能选择61 （反转）Pr. 359PLG转功方向0 （根据实阿情况调垄）Pr. 369PLG脉伸数量1024 （根据订货号输入Pr. 800控制方法选择0 （速度控制）VF2转矩控制参数设置如表所示。VF2变频器参数设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（0-5V信号）Pr. 79运行模式选择2 （固定外部运行模式）Pr. 80电机容量90KWPr. 81电机极数4Pr.178STF端子功能选择60 （正转）Pr.179STI子功能选择61 （反转）Pr.35
7、9PLG转动方向0 （根据实际情况调整）Pr.369PLG脉冲数量1024 （根据订货号输入）Pr.800控制方法选择1 （转矩控制）Pr.804转矩指令权选择0 （模拟量1通道）Pr.807速度限制选择0（速度控制时的速度指令 值）Pr. 868端子1功能分配3或4 （转矩指令）4、调试中出现的问题(1)轧机主传动Ml下鶴电机不转动。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；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
8、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) O(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 PLG脉冲数量。(e) 确认PLG的电源规格(5V12V15V24V) I输入外部电源。(2)轧机轧制过程不稳定。原因可能是:速度控制増益与机械不匹配；由于变 频器的加减速时间，响应性变差。解决办法：实施简单増益调整；调整，；
9、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。0夕由X垂三適过附帝PLG湍码為丿的电机和内直选件WFR-A7AP的组合可以迸行基于定向控制或者PLG反馈控制，正规矢圣控制 运行的速度控制扭矩控制位国揑制U不使用CoN24 口安O OOo ljt3口 口口口口口L-厂衣设定用开关（Z3请勿变
10、逍I接口请与姿频器的选件违初始状态（12；关闭 囲几I8S相接.L 终端电SHi±S5f关（SW2J请在內怨竭扈阻的开启/关闭两种状态之间 进行切Hb开关（Sm）切涣PLS（垫幼线变妙&'互补（畚辭页）FR-A7P的外观和各部分的名称关于FR-A7AP的开关 PLG規格选择开关（SWI）进彳亍差动綾駆动器.互补的选择-初始状态为差动拔坐动春-请根据输出回路进行切换.始状8P互朴终端电阻选择开关（SW2）进行内部终端电阻的OITOFF的选择PLG偷岀类型为差动线驱动器时请设成“0N”初始状态），为互补 时谡设戒"OFF-.ONl有内部终端电阳（初抬状态）OFF
11、：无内部终端电阻内韶终琏电ISPFF备汪所右的幵关溥乗用相同设定（ONOFF）垄动垃鉴动器方式下将间一PLo与英他莹元NC 敌值接制装置）«共用 时，如其他单兀连接有终端电阻器时.谕设成-OFF关幵IH7AP的端子鵡子记号端子名称用途说明PAlPLG AO号输入舒PA2PLG啪反转信号輸入婦子PBIPLG啪信号给入竭子验入浒PLG的碉赠ZfPB2PLe Bfi反輕号峻入端子PZlPLG湘售骅入竭子PZ2PL6 Z相反转鵜输痰子PGPLG电浪（十侧；揶入端子PLG用电酬入騎，淞斜部电源SDPLG电蘇如(5V. 12VF 15V. 24Y) &PLG的电源线：PINPO不使用L不使用PIN PO.遞瀏时竜PLG标淮电机(SF-JR)- 5V差动线驱动器的情况矢虽控制专用电机(SF-Y5RU)12V互补时STFSL正转启幼 反斛功 接点航入齢S/L2T/L3SF錚LG电机UVOIQ频車掃令?：:ft5ST:bl21kQ h ：:02(±10V)1E8PZlPZ2P81282IB :Wa«8STR=FR""P.PA2