西门子直流调速装置调试方法

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1、西门子直流调速装置调试方法控制系统组成主电路由交流阻熔吸收、传动装置、平波电抗器（利旧）、直流快开组成。 交流进线侧装有阻熔吸收电路，用于吸收变压器合闸对传动装置的冲击。 直流侧安装直流快开DS14，用于完成直流侧的保护。其数字控制系统为SIEMENS公司的6RA70系列数字控制系统，功率控制系统采用晶闸管元件组成三相全控桥反并 联整流系统。采用北京景新制造的西门子控制的混装模块。装置以成套柜的形式供货，每套装置中安装：九S7-200PLC：用于完成开机逻辑。九用于Profibus-DP通讯的CBP2通讯板；下传数据：控制字和速度给定值；上传数据：状态字、故障字和各种运行数据。九三相励磁主电路

2、包括进线断路器、接触器、熔断器、励磁变压器、直流全数字装置。九测量和显示仪表包括：电枢电流、电枢电压、励磁电流、励磁电压；控制电路中包括：内、外控功能（内控完成调试与检修, 外控完成基础自动化控制），配置温度巡检仪用于监测电机的测温元件，配置给电机风机电源和控制，配置给电机防凝露加热 器的电源和控制。九传动装置带有标准的脉冲编码器接口。九传动装置带有急停接口。急停功能分为本地急停和系统急停。本地急停用于调试和巡检；系统急停一般来自现场，由基础自 动化供应商确定。急停信号通过硬线连接。九传动装置带有基本操作单元和调试工具的接口，它可以完成运行要求的所有参数的设定、调整及实测值的显示。参数设定也

3、可以由计算机通过数据通讯来完成。装置的高效能处理器承担电枢回路的调节功能、励磁回路的调节功能、参数优化、监控与 诊断、保护及通讯功能。装置具有优良的动、静态性能，调试简单，维护容易。每台直流装置均开放S00代码，用于完成速度 同步和负荷平衡。西门子全数字直流装置调试步骤1. 一般控制参数的设定按照电路图，将模块外部急停和抱闸等外部控制先满足条件，给模块上控制电，如无问题就恢复工厂值，按照西门子直流 调速装置说明书的启动步骤进行系统参数设定（此时电机应为空载）：九恢复工厂值设置脉冲编码器九选择控制方式九 输入输出设定九 给定选择九九保护参数设置2优化运行验证码盘的正确性进行优化设置：P83=2将

4、速度反馈改为编码器，改完后让电机运行一下确保没有其他故障。进行电流环自优化的验证P51=25电流环优化，优化修改电枢与励磁电流环基本参数，可以多做几回观察是否参数相同。电流环优化改变以下几个参数：P110电枢电阻、P111电枢电感、P112励磁电阻、P155电枢调节器P增益，P156电枢调节 器I积分、P255励磁调节器P增益、P256励磁调节器I积分、P826自然换向时间。电流环响应曲线：dl = 1131 .OSms： d= OrQ6Ni = G-E7.ZOms. U.U6K-2 InndvduE3 VHiBChriiUE-5 I陆两 g flKV-BO7 FncVJtVffl8 U4O1

5、0 FuVoLed I | !. ll；lal*JI|l!、1县1=1“11|1口111|1、12、1|巧3042-395.99 -26S.54-130.103.3*16792TO.324Q3C6537.10m|-50J-150-20D-25D-3 an -350-工叩-F隹edset杖上图为电流环自由化过后手动阶跃的实验图，绿色为设定，红色为实际值。可以看出电流的响应比较快而且没有超调。 对速度环进行优化并验证P51=26速度环优化，主要修改速度环PI值：P225速度环增益、P226速度环积分时间、P228速度给定的滤波时间。 速度环响应曲线1 F bee d3fi parti2 iMd/d

6、Us2 Y3ClYBhC-5 肛 nhledL 跑6 FftVaUfiD7 FWLhDB FixYsijfiDm FixwwDiO FWdtieB如上图黄色为速度实际值、红色为电流实际值、蓝色速度设定值。此特性即为无超调。上图红色为电机速度实际值，蓝色为设定值；可以看出速度超调比较大，但响应比较快。速度环的特性，根据现场电机特性要求调节PI参数让电机达到控制要求。弱磁优化P51=27，主要绘制模块弱磁曲线：P81=1将模块改为有弱磁。弱磁优化完成后对弱磁进行验证需要做以下几点: 九对电机进行升速控制，主要观察电机在进入弱磁区后，直流电枢电压是否升高，励磁电流是否降低 九对电机进行满速控制，观察

7、电机励磁电流，电枢电流，直流电压是否稳定受控。九利用计算机对各波形观察并记录。弱磁升速曲线上图为弱磁后验证波形，黄色为励磁电流，红色为电机实际速度，绿色为EMF电压。可以看出在电机由恒磁区进入到 弱磁区后，电枢电压和励磁电流都基本比较稳定，弱磁比较成功。3.通讯设置P918与PLC通讯的站地址P927=7参数化使能（39主从控制）U734.1=K32传给PLC的第一个字，一般为状态字1U734.2=167 速度U734.3=117电枢电流 U734.4=142 转矩 其他需要传送的数据和PLC进行商量 复制参数组P55=112； P57=112设置远程控制此处只是举例，实际情况需要与PLC协商

8、P648.2=3001远程控制时，控制字通过PLC第一个字P644.2=3003远程控制时，速度给定通过第3个字 其他类似以上为西门子参数的基本设置，其他设置根据具体情况不同更改4空载调试和带载调试单机测试；电机运行考核，根据用户要求在不同速度下考核电机；机械设备运行考核，根据用户要求在不同速度条件 下考核变速箱等机械设备；系统联调；带载调试，联合试车。6RA70系列主从应用1、系统描述两台或多台SIMOREG DCmaster直流装置在不同工艺应用中的相关使用。在多电机传动系统中，有一些应用将电机轴通过齿轮、链条或传送带等相互耦合在一起，而电机也要用多台驱动装置来 驱动，这种情况下，就要用到

9、传动装置的主/从功能。正是由于这些主从功能，负载可以均匀地分配在各传动单元之间。对 于主从控制，有以下几个功能要实现： 九主机控制从机的起动/停止和复位信号；主机给定从机的给定信号；九主机监控从机的状态显示信号；九 九主机显示从机的实际值信号。2、驱动电机之间硬性连接2.1应用九两台或多台电机之间硬性连接，主机工作在速度控制模式从机工作在电流或者转矩控制模式九从机接收主机的控制字1作为控制源九九从机接收主机的转矩给定信号从机接收主机的速度实际值信号九2.2硬件线路配置当两台电机是硬轴连接时，推荐的线路连接图如下:I a in鼻贰二din v对于供电电源，熔断保护和控制回路接线，没有在上图中表示

10、。每一套驱动系统，都有自己独立的主回路和控制回路。 主机装置工作在速度控制模式，并把转矩设定值传送给从机作为从机的电流控制器的给定。从机还在主机那里接收控 制字1和速度实际值。从机的斜坡函数发生器和速度控制器并没有激活。当传动装置抱闸功能激活时，主从系统中所有的 电机都按照主装置的减速斜坡停车。2.3参数设置直流装置的基本参数设置以及主从应用中需要另外设置的参数可以参照SIMOREG DCmaster 6RA70系列全数 字直流调速装置使用说明书。在主从系统中，一是主机对从机功能的控制实现，二是用装置对装置的连接类型为“串行连接”，就可以把从机的状态信号和 实际值信号传送至从机，这样不仅实现了

11、主机对从机的控制，也实现的主机对从机的监测。接线如下：曲动1卑动2枠诂39ftMl 十章議丘廿耳冷比用（冷盘邯41皀區巴iGt 14屯乩巳欺津i井谕n1-任彳蜃嵐冉轨电耳巳黴,* :2.4优化运行A、主驱动装置 脱开电机负载对于从动装置，设置P171=0、P172=0 执行主驱动装置的电流环优化运行：P051=25 执行主驱动装置的速度环优化运行：P051=26 执行主驱动装置的弱磁优化运行：P051=27 恢复从驱动装置参数P171、P172的设置B、从驱动装置对于主驱动装置，设置P171=0、P172=0执行从驱动装置的电流环优化运行：P051=25执行从驱动装置的弱磁优化运行恢复主驱动装

12、置参数P171、P172的设置C、系统的优化运行主从系统耦合 连好电机负载 在拖动机械负载的情况下，执行速度环的优化对于SIEMENS公司的6RA70系统传动装置，主从功能不仅可以通过装置链接来实现主从功能，也可以通过USS通讯 和硬线连接等方式来实现。对于其余两种实现方式，只是数据传输的途径不同，而传输的内容是一样的，在这里就不做详 细的描述了。随着现代科学技术的不断发展，尤其是电力电子学、电机学、计算机科学、自动控制理论的发展，直流电动机在生产 过程中的起动和调速要求所采用的方法和设备都有了长足的发展。直流电动机调速系统的控制理论原理和控制装置的小型 化、集成化、工作的稳定性都比以前有了极

13、大的提高。由于其经济性能好，生产效率高，在电力拖动系统中处于越来越重 要的地位。用直流调速系统装置驱动的加工设备现已成为工厂的关键设备，一旦出现故障，将直接影响车间生产任务的完 成。下边以西门子6RA27系列全数字化晶闸管直流调速装置为例浅谈一下直流调速系统装置故障处理和维修的一般方法。西门子6RA27系列全数字化晶闸管直流调速装置具有结构紧凑、体积小的特点且接线方便。6RA27是三相、四象限、 全数字化的直流驱动装置，其所具有的开环和闭环的控制功能一一从斜坡函数发生器到触发装置一一都由一个十六位的微 处理器来实现。装置的操作只需在三个按键和数字显示屏的帮助下即可完成，不需其它的编程设备。转速

14、给定与转速实际 值以模拟信号形式输入，主轴定位单元在没有数控设备时仍可以实现主轴定位功能。一、直流调速系统装置故障处理和维修的方法（一）直观法通过故障发生时的各种光、声、味等异常现象，利用人的手、眼、耳、鼻等感官来寻找原因，认真观察系统的各个 部分，将故障缩小到一定范围。例机加一车间XKA2140x80数控龙门铣床，起动主轴旋转时主轴所带的附件铣头不动，6RA27 直流调速装置系统也无异常，观察故障现象发现主轴电机也正常旋转，因此怀疑主轴电动机与主轴箱I轴传动轴间的连轴 节损坏，拆开发现由于连轴节磨损严重，从而使主轴箱I轴传动轴轴端磨损，产生相对滑动，更换新的连轴节及主轴箱I 轴传动轴后故障即

15、可消除。（二）自诊断功能法6RA27直流调速装置系统都设计有完美的自诊断程序的功能，随时监视系统的工作状态及整个系统的软、硬件性 能，一旦发现故障则会立即显示报警内容或用发光二极管指示故障的起因，然后结合系统配备的诊断手册不仅可以找到故 障发生的原因、部位，而且还有排除的方法提示。例如总装车间5x8数控龙门铣床，机床送电一切正常后起动主轴，主轴不 动，经观察故障现象发现西门子6RA27直流调速装置显示屏显示F04报警，其报警内容为“缺相。在有调节器释放信号时（在 端子64）主电路块熔断或控制电路电源被切断。 ”检查装置保险未损坏，装置前端主接触器上端电压正常，下端电压缺一相， 拆开主接触器发现

16、主接触器一触点接触不好造成电源缺相，更换主接触器后故障即可解除。（三）参数检查法6RA27直流调速装置系统发现故障时应及时核对系统参数，系统参数的变化会直接影响到机床的性能，甚至使机 床不能正常工作，出现故障。由于外界的因素或误操作等，都会引起机床参数的丢失或变化，通过核对参数，就能排除故 障。（四）互换法所谓互换法就是在分析出故障大致范围的情况下，利用备用的印刷线路板、模板、集成电路芯片或元件替换有疑点 的部分，从而把故障范围缩小到一定范围。例如机加一车间CH5240D主轴不动作，6RA27直流调速装置系统显示黑屏，经检查可能是由于电源板故障造成的， 换上备用板后，显示屏显示数值主轴运转正常

17、。在备件板的更换中要注意以下问题：更换任何备件都必须在断电情况下进 行，在更换备件板上一定要记录下原有的设定开关的设定状态，1或0 （on或off）并将新板按同样的状态设定。（五）假设法在修理机床时，有不少故障是由于外部条件不满足，没有输入信号造成的，这时可以给它一个信号看工作是否正常， 如果能正常工作，就可检查此信号缺失的原因。例如西门子6RA27系列全数字化晶闸管直流调速装置端子63为“脉冲释放”信号、端子64为“调节器释放”信号、端子 72为系统“准备好/故障”信号，这三个信号是相互联系、相互制约着使用，由于外部条件未满足，从而造成端子63、端子64 触点无法闭合，端子72有信号输出产生

18、报警，此时可人为将端子63、端子64触点闭合，观查端子72输出信号是否正常（正 常为0状态），由此可以判断是直流调速装置故障还是外部条件未满足，从而确定诊断方向，提高维修效率。（六）关键点的维修根据机床操作者对故障现象的描述，结合维修手册相关内容的解释与说明以及自己的维修工作经验的积累、故障经 常发生的地方等要素来分析确定故障产生的原因，找到产生的原因，故障就迎刃而解了。二、维修心得在接到机床现场出现故障要求排除的信息时，维修人员首先应要求操作者尽量保持现场系统故障原始状态，不做任 何处理，这样有利于分析故障原因。同时还应仔细询问系统故障指示情况、故障表象及故障产生的前期情况，依此做出初 步判

19、断，以便确定现场处理所应携带的工具、仪表、图纸资料、备件等，减少往返时间。如果系统故障可以再现，应该观 察故障发生的过程。把问题搞清楚，问题也就解决了一半。根据已知的系统故障状况按上述故障分类办法分析故障类型，从而确定排故原则。由于大多数系统故障是有指示的， 所以一般情况下，对照机床配套的6RA27直流调速装置系统诊断手册和使用说明书，可以列出产生该故障的多种可能的原 因。对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因，这是维修人员对该装置系统熟悉程度、知识水平、实践 经验和分析判断能力的综合考验。此外，不能随意修改系统参数，这样会降低机床的精度，也有可能导致机床无法工作。 修理完后要尽量

20、保持系统原来的标识，如有改动要在图纸上注明。在完成修理的同时还要重视装置系统的预防性维护：在机加工车间的空气中一般都会有油雾、灰尘、金属粉末，一旦它们落在装置系统内的电路板或电子器件上，就容 易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及电路板短路损坏。这时我们应定期检查装置系统上的各个冷却风扇，看 工作是否正常。每半年或每季度检查一次过滤器是否有堵塞现象，若过滤网上灰尘积聚过多，不及时清理，会引起数装置 系统内温度过高，影响系统的正常工作。为了保证机床机械部件的正常运行，减少机械磨损和机械部件磨损引起的直流装置系统故障，应定期对各润滑、液 压、气压系统的过滤网进行清洗或更换；定期对液压系统进行油质化验检查和更换液压油；定期对气压系统的滤气器放水， 发现异常，及时排除，这样可以增加机床的平均无故障时间。另外为了减少直流装置系统的平均修复时间，从备件的角度看，理论上应准备充足的备件，发现损坏的器件立即 更换。但从资金和库存的角度说，准备所有的备件又不太可能。所以这就要求备件要有针对性，还要提高备件的准确性。 要做到这一点，一方面要具有一定的经验，另一方面要加强维护检查工作，及时发现问题并准备备件。维修人员应做好日常巡视和检查工作，经常与操作者进行交谈，了解机床直流装置系统的运行情况，并可以及早发 现一些故障的隐患，有问题及时处理，防止故障扩大，将故障消除在萌芽状态，减少平均修复时间。