變頻器可編程控制的典型應用
——蓄電池叉車變速箱磨合試驗臺

寶雞合力叉車廠 趙西強 苗淑蘭（721001）

[摘要]：對于以時間為控制對象的變速運動，可以應用變頻器可編程控制進行可靠的變速控制
[關鍵詞]：變頻器調速可編程控制兩鍵操作
　　隨著大功率晶閘管制造技術和SPWM調制技術的成熟使變頻器制造成為一個系列，僅是低壓變頻器，其功率范圍從0.4KW至660KW。變頻器調速控制應用范圍廣泛，涉及現代許多行業，諸如：冶金、造紙、印刷、紡織、食品、飲料、包裝、機床、電梯等。專用變頻器的應用不僅解決了調速控制問題，更重要的是還具有節能降耗優點。其通用變頻器在控制方案的多樣性及調速多級與無級性在工業控制中得到了更為廣泛的應用。
　　由于種種原因，我公司的蓄電池叉車配套變速箱在裝配后性能不很穩定、噪音超標，需上車磨合很長一段時間才能達到國家標準。這不僅影響了對銷售定單的響應速度和交車周期，而且還加大了試車工的工作量與勞動強度，由此我們有了應用變頻器調速控制來制作“蓄電池叉車變速箱磨合試驗臺”設想。
　　我們應用春日株式會社KVFC422E變頻器的可編程多段速控制，在蓄電池叉車變速箱磨合試驗臺上試驗，得到了非常顯著的效果。現在我公司的蓄電池叉車變速箱都可以在變速箱磨合試驗臺進行磨合試驗。只要修改其中的控制參數，就可以得到各個噸位變速箱磨合方案，并可以隨時更新優化磨合方案，做到一機多用。
　　蓄電池叉車變速箱磨合運行時間與速度曲線如圖1所示：

圖1

　　變速箱磨合過程采用正反兩段速運行，此變頻器最多可以設置8個可編程頻率段，各段頻率相互獨立，運行時間OFF/0.1～6500S、加、減速時間0.1～6500S、頻率0.00～50.00Hz可以任意可調，各段變速只考慮其加速時間與減速時間合理性。在此對其程序控制的原理加以表述：由功能代碼指定的控制方式，經多個組合就成為一個程序步，每個程序步中包括：運轉方向、設定頻率、運轉時間、加減速時間。啟動運行時接收到運轉指令，以由功能代碼指定的旋轉方向、加減速時間開始運行，運轉計時器按順序開始計數，并在指定的時間內轉移到下一個定時器。如果不使用的程序步可設定其運行時間為0.0S。那么程序將越過該程序步直接進入到下一個定時器，直接轉入下一步控制區。各步和編程運行的三種循環模式配合實現了設備的啟、停運行控制。在在運行過程中，要對各段頻率變化速度進行限制，加減速時間變化不宜過快，一是保護設備不受沖擊，再者可以保護變頻器出現故障及時報警。
　　由于是由模擬行走電機控制速度，對轉速的精度要求不是非常嚴格，故速度控制采用開環控制。
　　對可編程多段速運行與端子多段速控制方案的外圍控制器件的優越性進行對比，控制按正反二個段速進行考慮，結論如表1。如果級數更多，則后兩種方案選用的器件將更多，部分變頻器的廠商不提供可編程多段速運行功能時需另增加模塊。
表 1

控制方式	使用的中間繼電器數量	使用的時間繼電器數量	投資 金額	易維 護性	占用 體積
V/F可編程多段速運行	3個	0個	最少	容易	最小
V/F和PLC端子多段速運行	4個	0個	較多	較易	較小
V/F和繼電器端子多段速運行	4個	3個	最多	較難	較大

　　從上面的表格中可以看出使用變頻器的可編程多段速運行的優點。
　　操作控制的方案的優越性：作為可編程運行有三種備選模式：
　　0：單次循環運行后停機（可編程1）；
　　1：往復循環運行（可編程2）；
　　2：單次循環運行后維持最后頻率運行（可編程3）。
　　蓄電池叉車變速箱磨合試驗臺設備的設定值為0，可以做到每臺變速箱一個循環的磨合后自動停止，等待下一個的工作流程。因程序運行根據設定參數運行，其運行時間統一性較高，不受人為因素干涉，如果有誤操作強制停止，整個系統將停止運行，再重新啟動時整個流程將會從“中斷點”繼續運行。
　　整臺設備操作簡單方便，只有啟動和強制停止這兩鍵操作，操作人員很容易掌握，不需專人來值守。如果發生故障會有蜂鳴器鳴音和顯示屏上報警代碼提示。變頻器出現故障后，必須對裝置進行檢修，不可盲目的進行再啟動操作，務必在搞清楚故障原因并排除故障后再運行。如報警是瞬時的，可以按報警復位按鈕，解除故障。一般常見的故障及對策見表2。
表2

故障碼	故障	原因及對策
O.C.-1	運行中過流	1．估計由于短路或負載突變，降低負載的波動。
O.C.-2	加速中過流	1．延長加速時間的設定；2．增/減轉矩補償電壓。
O.E.-1	運行中過壓	估計是電源電壓過高，使電源在規定限額內。
O.E.-2	加速中過壓	估計是由于負載轉速的波動，減少該波動。
P.O.	瞬時停電	運行期間出現電源電壓減低或瞬時電源故障，檢查電源狀態和輸入側的接線。
	電壓不足

　　程序運行方案的推廣：程序運行是以時間為控制中心順序控制，因此只要是以時間為控制對象變變速運動都可以應用變頻器的程序進行準確控制。
　　變頻器控制也有其使用局限性：運行頻率只有8段，如果運行速度級數多于8段，就不如使用端子多段速或外部給定頻率有優勢。
參考資料:

春日株式會社《變頻器用戶操作手冊》