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【工程实例】500KW变频器对DP总线的干扰及解决

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至圣

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【工程实例】500KW变频器对DP总线的干扰及解决
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只看楼主 只看精华 2008-01-08 09:04:36
我们公司600高炉的上料系统才用一台西门子6SE70和一台施奈德ATV71变频器(500KW)一用一备驱动一台330KW电机。原设计将变频器放在主控楼的3层,变频器输出电缆通过一个桥架与矿槽上层的主卷扬机电机连接。这个桥架旁边还有一个仪表电缆桥架,矿槽部分的PLC通过一根走仪表电缆桥架的DP线与主控楼连接。调试的时候发现,变频器对DP的干扰非常大,416PLC的DP、外部故障等都亮或者闪,检测料车位置的DP总线绝对值编码器的数据也被严重干扰。终于,在一次试空车的时候料车失控(因为编码器传送的料车位置受干扰),料车的大臂被拉断(因此发现大臂的材质有问题,我也被罚款1000)。
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至圣

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只看楼主 只看精华 2008-01-08 09:13:00
先说一下我们的PLC网络:一台416主PLC控制着将近40台226和224XP,通过DP联网。负责控制变频器的是一台226,用DO控制继电器、继电器控制变频器(没敢用DP控制变频器,因为干扰太大和两台变频器不是一个型号),但这台226没法知道料车的位置,因为编码器虽然也是DP接口,但和226一样都是DP从设备。416可以知道料车的位置,通过DP总线把一减、二减、检查、停车4个点送给226,当DP受到干扰时,416读到的编码器值是0,如果是西车上行,则会停车,如果是东车上行,则会停不了车,当时正好是东车上行、而且过了二减快到停车点,这时编码器的值突然变成了0,结果料车又加速上行了。有一个超极限的检测装置当时也没有接线,结果就......
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只看楼主 只看精华 2008-01-08 09:35:59
下面说一下我的分析:
可以确定是DP受到了干扰才会导致这个结果编码器和226的位置都在矿槽那边,所以我认为会都和416通讯出现短暂的中断。
编码器是德国施克的8192圈、每圈8192码的DP口绝对值编码器,我们用过几个,感觉还不错,但我对这个编码器的DP接线方式确实有些意见,它将DP的屏蔽层接到了外壳。根据我们做的试验来看,屏蔽层接外壳、外壳又连着设备的钢架,如果变频器运行,干扰比较厉害(比不接外壳更厉害)。所以我们只好将DP的进出屏蔽层接到一起用胶布包好。

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只看楼主 只看精华 2008-01-08 12:26:48
小弟拙见;
通讯的屏蔽层单独接地效果好。
变频器、电机的接地要可靠。
也要考虑DP线的布线,避免受到动力线的干扰。
 
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只看楼主 只看精华 2008-01-08 15:52:37
谢谢兄弟,一般认为对高频的屏蔽还是双端接地好些,如西门子原装的DP接头。下面继续。忘了说,上面的变频器是指施奈德的ATV71 500KW。
我们想了很多种方法,包括接地、增加进线电抗器、出线电抗器等,其中最有效的一个是给226的DP模块(EM277)又加了一个隔离器,但都不能彻底消除变频器运行时对DP的干扰,现象时416PLC的BUS2故障灯偶尔会亮一下(但比开始的时候好多了)。
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只看楼主 只看精华 2008-01-08 16:02:59
最后,我决定给变频器搬家,把变频器放到电机附近。这样,原来的桥架走的就是变频器的进线了(原来是变频器的出线)。
这个决定真的是劳民伤财啊!经过多天的努力(主要是乙方,我们的人员也付出不少,给变频器又盖了房子),终于大功告成了。但随即就出现了新的问题:原来变频器偶尔报“电机短路”故障,现在变频器是每次都报“电机短路”然后停机。
到底是电机还是变频器出了故障?我们也不能确定,同时机修人员又怀疑减速箱是否出现了问题.
我们把变频器甩掉、电机的连轴器脱开,直接用工频启动空载的电机,结果两级800A的断路器马上跳闸。如果脱开这两级断路器,上面是3200A的断路器了,似乎风险也不小,而且那每相3根185的电缆也不好接线...
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只看楼主 只看精华 2008-01-08 16:13:29
这时,那台西门子的姗姗来迟的西门子6SE70 500KW的变频器终于来了,于是大家一致同意马上安装这台70,看看这台变频器是否能带动空载的电机。
N天以后,变频器安装完毕,又等到了西门子JS的调试人员,给变频器送电一晚(充电),第二天开始调试变频器。
西门子的变频器感觉就是比施奈德的好,电机轻松的转起来了,优化后调成矢量控制,然后接上连轴器,带动空料车运行了。
再说干扰问题:DP干扰倒是没有了,但那个226又犯了病,DO点带的继电器无规律的噼啪乱响,变频器根本就没法运行了(正反转、频率受这个226带的继电器控制)。
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只看楼主 只看精华 2008-01-09 08:43:25
经过仔细的检查和分析后,我认为这个干扰来自226的DI。按钮箱到226的距离大约有10米,按钮是用一个开点来控制外部24V+是否与DI点接通(我们的PLC用3个24V开关电源,一个是给PLC供电、一个给外部的继电器供电、一个给277供电,都是隔离的)。没想到就是这不到15米的电缆就会受到这么强烈的干扰,竟然能驱动PLC的DI点。
我们加上了一级光电隔离的开关量隔离模块,但不管事。于是又把按钮的闭点也给用上了,就是在按钮没有按下之前,PLC的DI点通过按钮的闭点接到那个24V的-上,按钮按下后,接到24V的+。这回管事了,但按钮没按下时,DI的指示灯还是比较亮(变频器运行时)
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只看楼主 只看精华 2008-01-09 08:51:02
个人认为,料车时铁厂第二重要的设备(第一是风机),可靠性非常重要,到上面为止,虽然可以正常的使用了,但还是担心长期稳定性,于是又做了下面的改进。
在PLC柜里面加上了隔离用的中间继电器,继电器仍然是开点+闭点的方式。驱动PLC的DI点,需要不到10mA,但驱动继电器就需要40mA左右了,而继电器到DI的连线只有几十厘米。
这次PLC的DI点非常的正常了。经过连续的试车,稳定性非常好。
注:继电器上的LED指示灯在变频器运行时(继电器不吸合)还是亮的,但不会影响继电器的正常使用。
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只看楼主 只看精华 2008-01-09 16:08:00
我有几点意见1 位置检测采用绝对值编码器,位置靠通讯传来可靠性是不是差些?是不是加一个凸轮控制器传开关量信号可靠些?要不加两个码盘双路DP通讯。
2 你大部分工作用在怎么防止干扰上,也可以在变频输出上做一些工作,电抗器是必需的,输出电缆屏蔽,走线都要考虑好。
3 6SE70是工程型变频当然更好些。
 
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只看楼主 只看精华 2008-01-10 11:26:38
斑竹太慷慨了,一下封了8个精。
 
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只看楼主 只看精华 2008-01-10 20:36:15
是呀。就想看到有内容的帖子。只封一个精,那么在本版精华中只能看到缺少主题、没有上下文的精华帖了。封8个每个5分。要都写在一个帖子里,也可以给一个高分。
学而时习之,不亦说乎?温故而知新,不亦乐乎?
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只看楼主 只看精华 2008-01-11 08:20:50
感谢版主设精。不好意思,这几天太忙了,1#高炉调压阀组故障连连,2#高炉调试陕鼓的14000KW的风机也不顺利,先是发现安装单位没有打点,开关量、模拟量有很多地方接线不对,后是台湾的增速箱里面的大齿轮坏了,现在是波纹补偿器有在风压达到0.2MPa是完蛋了(应该能达到0.4MPa以上)。下面继续:
虽然DP总线的干扰问题基本解决了,但还是担心226和416的通讯或者416STOP等影响料车的安全,于是又在226上做了一个软“看门狗”来监视DP/416。
原理是在416上做了一个100ms的振荡器(占空比1:1),在226上用了两个定时器,分别对这个振荡器的0、1计时,如果任何一个计时到500ms,即向变频器发出停车信号。正常情况下,两个定时器是不可能计时到500ms的,因为振荡器的0、1都只有100ms,算上DP通讯的延时,也不可能达到200ms,所以,500ms的时间限制不可能影响正常的控制。
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只看楼主 只看精华 2008-01-11 08:32:37
关于我们这个变频器、PLC、DP的干扰问题到这里就全部说完了,下面说一个观点,也可能不对,是关于高炉上料小车在意外情况下如何紧急制动的。
出线下列情况,料车应该紧急停车:
料车超极限
松绳开关动作
急停钮被按下
但让料车以什么方式来紧急停车,我们公司电气工程师和我有些分歧。他要在变频器进线和断路器之间加上接触器(其实在施奈德的NS630断路器加上分励脱扣器也可以实现),出现上述情况时给变频器断电。同时抱闸就开始制动。
我则认为应该让变频器来实现制动。我们的变频器上加了170KW的制动单元和150KW制动电阻,我认为抱闸的制动功率远远小于170KW(具体多少我也不知道,但曾亲眼见过抱闸制动时起火)。在变频器出现故障的时候,变频器会自动将抱闸投入,相当于给变频器断电了。
不知道我的上述观点是否正确,请专家指点一二。
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只看楼主 只看精华 2008-01-11 09:43:03
我认为,虽然叫做“制动单元”、“制动电阻”,但实际上不能固定负载位置。
它只是起到制动降速的作用(一定程度上,是保护变频器防止电压过载)。变频器中能起到固定位置作用的是“直流制动”但其能力有限,时间又不能长。因此,机械抱闸对于固定势能位置是必不可少的。
但至于为什么要给变频器断电,不知道基于什么理由。
OFF2切断输出和切断电源对电机来讲不是一样吗?
学而时习之,不亦说乎?温故而知新,不亦乐乎?
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只看楼主 只看精华 2008-01-11 14:07:11
同意楼上YY大侠的意见,我的观点也是用制动单元、制动电阻减速,而抱闸是电机已经很慢的时候抱住。但如果不用制动单元、制动电阻,而直接用抱闸(如给变频器断电),是非常危险的。
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只看楼主 只看精华 2008-01-11 14:18:46
看来李岩大侠还真是plc 传动通吃,我搞传动的,就对通讯不能完全信任。如果有特别重要的保护,一般在传动是有硬线信号保护的,比如上面做高炉传动就在传动有凸轮开关信号作为保护。
变频出故障时,大部分时间不切除供电电源就可以,但如果是整流部分有问题,就必须切断了。所以在输入测加接触器也是一种较保险的做法。要是位势负载制动电阻确实不能完全停止,它毕竟是个能耗制动方式,所以抱闸是必需的。
 
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只看楼主 只看精华 2008-01-11 14:53:35
基本同意小皮的看法,但也不要太迷信那个凸轮控制器,我们的1#高炉的机械凸轮也出过问题(磨损、凸轮断裂都出现过,还有一次是下雪给冻上了)。DP总线的绝对值编码器应该可以避免这个问题,而且精度要高的多(一个码我们这里只有0.5mm左右)。我在226的程序上又加上了时间限制,高速、中速、低速的时间都设置了1s的超时,超时就停车。再加上DP监控的“看门狗”,应该很可靠了。
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只看楼主 只看精华 2008-01-11 17:37:45
quote:以下是引用李岩在2008-01-11 14:07:11的发言:
同意楼上YY大侠的意见,我的观点也是用制动单元、制动电阻减速,而抱闸是电机已经很慢的时候抱住。但如果不用制动单元、制动电阻,而直接用抱闸(如给变频器断电),是非常危险的。

问题是:出现“急停”状态时,“电”制动减速至零,然后再投入机械抱闸,是否在时间上来得及。
如果来得及,则最好是OFF3停车-复合制动+直流制动-机械抱闸。平稳停住小车。
如果来不及,就应该OFF2停机,也就切断了电机动力,投入机械抱闸。而且在理论上,OFF2应该比直接切断交流侧接触器还要快。
另外,在变频器侧也有对DP的“看门狗”。超过规定的时间触发停机操作。
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只看楼主 只看精华 2008-01-11 23:50:03
PLC的DI DO 连接线有没有用屏蔽线且在必要的地方接地?
 
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