实现S120主从控制的方案全解Word格式.docx
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直接转矩分配方案主要应用于电机之间是硬连接方式,如齿轮、同轴等,电机之间通过连接器保持相同的转速,如下图:
图1
在配置直接转矩控制方式时,需要将主机设定在速度模式工作,从机设定在转矩模式工作,将主机的转矩设定值作为从机的转矩给定值,这样保证系统运行时,从机转矩始终与主机一致,同时因为机械结构的原因,从机速度始终与主机相同,这样就完成了转矩的分配。
该方式的特点是,从机转矩始终跟随主机转矩,系统按照主机的速度环运行,转矩响应比较快。
1.2速度偏差与转矩限幅
速度偏差与转矩限幅的方案主要应用于电机之间软连接方式,如皮带、绳索等,由于是柔性材料产生的耦合关系,电机之间需要有相同的运行速度,同时保证电机力矩的均匀分配,还要有防止连接断裂时的保护。
图2
在速度偏差与转矩限幅方式时,主机从机都工作在速度模式,主从机的速度设定值相同,然后从机在此基础上附加+/-5%-10%左右的速度偏差(与运行方向有关,附加速度大小由实际情况决定),将主机的转矩值连接到从机的转矩限幅上。
在启动后,由于速度偏差的存在,连接的材料迅速拉紧,从机的速度环饱和,输出的转矩受转矩限辐限制,从而保证从机的转矩跟随主机的转矩;
从机速度受到连接的牵引,与主机速度相同。
当发生断带时,主从电机工作在各自的速度环模式下,不会发生飞车现象。
该模式的特点是,启动瞬间主机从机的速度环都起作用,张力的建立比较平缓,避免系统产生振荡。
既保证了速度及转矩的分配,也对系统进行了保护。
2
S120系统的主从控制方案的配置
实际使用过程中,根据使用的设备类型不同,常见的有几种不同的硬件配置方案。
2.1CU310主从配置
使用CU310作为控制单元,主从数据交换可以通过如下两种方法:
PROFIBUSDP的SLAVETOSLAVE通讯;
通过TM31端子模块DI/DO和AI/AO;
a.
PROFIBUSDP连接到PLC上(见图3),此时可以借助PROFIBUSDP的SLAVE
TOSLAVE通讯,实现两个S120设备之间的数据交换,具体操作说明请参考下面链接:
图3
b.
通过TM31端子模块互相连接(图4),使用DI/DO和AI/AO完成数据交换。
模拟量信号最好使用电流信号,采用双绞屏蔽电缆,抗干扰性比较强。
图4
2.2CU320主从配置
使用CU320作为控制单元,主从数据交换可以通过如下几种方法:
SinamicsLink通讯;
TB30端子扩展板的DI/DO和AI/AO;
CU320的多轴直接连接;
PROFIBUSDP连接到PLC上(见图5),此时可以借助PROFIBUSDP的SLAVETOSLAVE通讯,实现两个S120设备之间的数据交换,具体操作说明请参考下面链接:
图5
通过TM31端子模块互相连接(图6),使用DI/DO和AI/AO完成数据交换。
模拟量信号最好使用电流信号,采用双绞屏蔽电缆,尽量减少被干扰的可能性。
图6
c.
通过在CU320扩展插槽增加CBE20通讯板,使用装置间主从通讯SinamicsLink网络(图7),具体配置方法见下面链接:
图7
d.
通过在CU320扩展插槽增加TB30端子板,使用I/O端子来实现数据交换(图8),但是TB30模拟量信号只支持电压型信号,需要注意可能发生的干扰问题。
图8
e.
在一个CU320单元连接多个驱动轴的情况下,直接利用轴间变量的互连(图9),来实现主从控制的数据交换,该种方式下,当CU出现故障,两台设备都将无法运行。
图9
3
3.1
基本调试
在进行主从控制配置时,首先需要完成基本驱动单元的调试,具体步骤参见调试手册:
图10
建立项目
3.2
配置主从通讯方式
根据实际使用的主从通讯方式,定义传输的数据,下表以网络通讯为例的主从通讯数据表(仅作参考,实际设定根据需要定义):
主机发送
主机接收
从机发送
从机接收
控制字
从机状态字
状态字
主机控制字
自定义
主机状态字
转矩设定值
主机转矩设定值
速度设定值
主机速度设定值
3.3
配置主从工作模式
完成基本调试后,确定电机的优化、运行都正常后,根据配置的主从方案,来进行主从工作模式的设置。
3.3.1
配置直接转矩分配方式
在直接转矩工作模式时,主机工作在速度模式,从机工作在转矩模式,而从机设定为转矩控制方式共有两种不同的方法:
通过参数直接选择转矩工作模式
选择从机转矩工作模式P1300=22or23(图11),
图11
电机工作模式设定
然后在转矩的给定值P1503处()选则主机的转矩设定值r079(实际值r080也可以,但是设定值相对波动小)(图12)。
图12
将从机的控制字命令源连接到主机的控制字,用来得到相同的启动逻辑,保证主从设备的同时启动、停止,并实现故障保护。
(图13
)
图13
通过参数切换,旁路速度调节器的输出到转矩直接设定
选择从机转矩工作在速度模式,P1300=20or21,然后设定P1501切换速度模式到转矩模式,P1503转矩设定源链接主机的转矩设定r079(图15),
图15
3.3.2
速度偏差与转矩限幅方式
在速度偏差与转矩限幅时,主机从机都工作在速度模式,P1300=20or21,从机的设定速度在主机设定速度的基础上附加一个偏差速度∆V(通常10%,仅作参考),超前或滞后的关系由实际的电机位置决定见下图:
图16
A方案工作时:
从机的速度设定值滞后主机速度设定值,Nset从=Nset主-∆V;
B方案工作时:
从机的速度设定值超前主机速度设定值,Nset从=Nset主+∆V;
C方案工作时:
D方案工作时:
然后设定转矩限幅的源P1522连接到主机的转矩设定值r079(如图17)
图17
当启动后,由于速度偏差的存在,从机与主机间的材料迅速拉紧,从机的速度环快速进入饱和状态,输出转矩由转矩限幅决定,从而实现了主从负荷分配。
同时对于可能断带的材料,该方式起到很好的保护作用。
当材料断开,从机从速度环快速退饱和,转入速度闭环,不会导致飞车。