1引言

隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應(yīng)用以及電機(jī)控制技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，變頻器向單元化、數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。西門子公司6se70/6se71系列矢量型（vc）變頻器和abb公司acs800/acc800系列直接轉(zhuǎn)矩型（dtc）變頻器都具備了單元化、數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，是目前高性能工程型變頻器的代表。針對(duì)位能型負(fù)載的特點(diǎn)，6se70/6se71系列變頻器和acs800/acc800系列變頻器都設(shè)計(jì)了機(jī)械制動(dòng)控制功能，也就是常說的抱閘控制功能，該控制功能的主要作用是：在傳動(dòng)單元停止或未通電時(shí)，可以通過機(jī)械制動(dòng)將電機(jī)和被驅(qū)動(dòng)設(shè)備鎖停在零速狀態(tài)，保證了位能型負(fù)載和傳動(dòng)單元及設(shè)備的安全。

2變頻器機(jī)械制動(dòng)控制功能的目的及應(yīng)用

2.1機(jī)械制動(dòng)控制功能的目的

對(duì)于位能型負(fù)載來說，由于重物具有重力的原因，如沒有專門的制動(dòng)裝置，重物在空中是停不住的。為此，電動(dòng)機(jī)軸上必須加裝機(jī)械制動(dòng)器，常用的有電磁鐵制動(dòng)器和液壓電磁制動(dòng)器等。多數(shù)制動(dòng)器都采用常閉式的，即：線圈斷電時(shí)制動(dòng)器依靠彈簧的力量將軸抱??；線圈通電時(shí)松開。在重物開始升降或停住時(shí)，要求制動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作之間，必須緊密配合。由于制動(dòng)器從抱緊到松開，以及從松開到抱緊的動(dòng)作過程需要時(shí)間（約0.6s，因電動(dòng)機(jī)的容量大小而異），而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生或消失，是在通電或斷電瞬間就立刻反映的。因此，兩者在動(dòng)作的配合上極易出現(xiàn)問題。如電動(dòng)機(jī)已經(jīng)通電，而制動(dòng)器尚未松開，將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的嚴(yán)重過載；反之，如電動(dòng)機(jī)已經(jīng)斷電，而制動(dòng)器尚未抱緊，則重物必將下滑，出現(xiàn)溜鉤現(xiàn)象。

2.2通用型變頻器機(jī)械制動(dòng)控制的應(yīng)用

2.2.1通用型變頻器機(jī)械制動(dòng)控制

自變頻器開始應(yīng)用在位能型負(fù)載領(lǐng)域，其機(jī)械制動(dòng)控制功能就是設(shè)計(jì)、維護(hù)的重點(diǎn)，由于通用型變頻器本身的局限性，可以使用的資源并不是很多，在實(shí)際應(yīng)用中，一般有以下控制方法：

（1）應(yīng)用變頻器的可定義開關(guān)量輸出信號(hào)和故障輸出信號(hào)構(gòu)成機(jī)械制動(dòng)控制信號(hào)；

（2）應(yīng)用變頻器的運(yùn)行信號(hào)和故障輸出構(gòu)成機(jī)械制動(dòng)控制信號(hào)；

（3）變頻器的運(yùn)行信號(hào)、開關(guān)量輸出信號(hào)和故障輸出信號(hào)、電流模擬量信號(hào)輸入到plc，應(yīng)用plc的編程控制功能設(shè)計(jì)機(jī)械制動(dòng)控制條件，plc輸出信號(hào)控制機(jī)械制動(dòng)器。

以上三種方法中，前兩種一般應(yīng)用在控制要求不高，簡(jiǎn)單的系統(tǒng)中，第三種應(yīng)用在稍復(fù)雜系統(tǒng)中，控制精度要求較高，而且一般應(yīng)用需要有plc系統(tǒng)。在90年代中期，濟(jì)鋼第一煉鋼廠氧槍控制系統(tǒng)變頻改造中，設(shè)計(jì)者充分應(yīng)用了變頻器可以使用的信號(hào)來完成機(jī)械制動(dòng)的控制，是plc系統(tǒng)參與機(jī)械制動(dòng)的一個(gè)典型例子。其控制思想是：plc系統(tǒng)采集變頻器的運(yùn)行信號(hào)、可定義開關(guān)量輸出信號(hào)、故障輸出信號(hào)和電流模擬量信號(hào)，其中可定義開關(guān)量輸出信號(hào)定義為大于3hz輸出；利用電流模擬量信號(hào)和plc的比較功能，設(shè)定開關(guān)機(jī)械制動(dòng)的電流門檻值，plc系統(tǒng)綜合以上條件設(shè)計(jì)出開關(guān)機(jī)械制動(dòng)的條件，通過plc的輸出控制機(jī)械制動(dòng)器的線圈。plc系統(tǒng)參與通用變頻器機(jī)械制動(dòng)的電氣原理圖如圖1所示。

2.2.2通用型變頻器機(jī)械制動(dòng)控制過程

下面就以通用變頻器可定義的開關(guān)量信號(hào)和電流信號(hào)為主信號(hào)的機(jī)械制動(dòng)控制為例，來描述在啟動(dòng)停止中通用變頻器機(jī)械制動(dòng)控制的具體工作過程：

（1）負(fù)載啟動(dòng)時(shí)機(jī)械制動(dòng)控制過程

設(shè)定一個(gè)“升降起始頻率”fsd當(dāng)變頻器的工作頻率上升到fsd時(shí)，將暫停上升。為了確保當(dāng)制動(dòng)電磁鐵松開后，變頻器已能控制住重物的升降而不會(huì)溜鉤，所以，在工作頻率到達(dá)fsd的同時(shí)，變頻器將開始檢測(cè)電流，并設(shè)定檢測(cè)電流所需時(shí)間tsc；發(fā)出“松開指令”當(dāng)變頻器確認(rèn)已經(jīng)有足夠大的輸出電流時(shí)，將發(fā)出一個(gè)“松開指令”，使機(jī)械制動(dòng)控制器開始通電；設(shè)定一個(gè)frd的維持時(shí)間trd，trd的長(zhǎng)短應(yīng)略大于機(jī)械制動(dòng)控制器從通電到完全松開所需要的時(shí)間；變頻器將工作頻率上升至所需頻率

負(fù)載啟動(dòng)的機(jī)械制動(dòng)控制過程如圖2所示。

（2）負(fù)載停止時(shí)機(jī)械制動(dòng)控制過程

設(shè)定一個(gè)“停止起始頻率”fbs

當(dāng)變頻器的工作頻率下降到fbs（如3hz）時(shí)，變頻器將輸出一個(gè)“頻率到達(dá)信號(hào)”，發(fā)出機(jī)械制動(dòng)控制器斷電指令；

設(shè)定一個(gè)fbs的維持時(shí)間tbb

tbb的長(zhǎng)短應(yīng)略大于機(jī)械制動(dòng)控制器從開始釋放到完全抱住所需要的時(shí)間；

變頻器將工作頻率下降至0

負(fù)載停止時(shí)機(jī)械制動(dòng)控制過程過程如圖3所示。

2.3工程型變頻器機(jī)械制動(dòng)控制的應(yīng)用

2.3.1工程型變頻器機(jī)械制動(dòng)的方法

隨著高性能微處理器技術(shù)的發(fā)展以及dsp技術(shù)在變頻器中的應(yīng)用，變頻器不僅具備了優(yōu)越的控制性能而且擁有了強(qiáng)大數(shù)字編程處理能力。西門子公司6se70/6se71變頻器和abb公司acs800/acc800變頻器在內(nèi)部功能上都設(shè)計(jì)了機(jī)械制動(dòng)控制功能，機(jī)械制動(dòng)控制邏輯集成在變頻器的應(yīng)用中，用戶通過簡(jiǎn)單的定義和硬線連接就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的機(jī)械制動(dòng)控制功能。工程型變頻器的機(jī)械制動(dòng)控制思想是：變頻器應(yīng)用其采集到的各種信號(hào)，例如電流轉(zhuǎn)矩信號(hào)、速度信號(hào)、故障信號(hào)等在內(nèi)部通過邏輯計(jì)算得出一個(gè)開關(guān)機(jī)械制動(dòng)控制器的信號(hào)，直接輸出信號(hào)控制機(jī)械制動(dòng)控制器，同時(shí)產(chǎn)生一些控制信號(hào)（例如內(nèi)部給定使能、逆變器使能）來控制變頻器的運(yùn)行配合機(jī)械制動(dòng)器的動(dòng)作，該功能也可以利用機(jī)械制動(dòng)控制器的檢測(cè)元件來檢測(cè)機(jī)械制動(dòng)器是否正常。圖4所示為一個(gè)工程型變頻器機(jī)械制動(dòng)控制的應(yīng)用原理圖。

2.3.2工程型變頻器機(jī)械制動(dòng)的控制過程

下面就以工程型變頻器機(jī)械制動(dòng)控制功能實(shí)現(xiàn)的機(jī)械制動(dòng)為例，描述負(fù)載在啟動(dòng)、停止時(shí)機(jī)械制動(dòng)器的運(yùn)行過程，工程型變頻器機(jī)械制動(dòng)控制的過程如圖5所示。

（1）負(fù)載啟動(dòng)時(shí)機(jī)械制動(dòng)控制過程

設(shè)定一個(gè)“制動(dòng)器打開時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩”ts

當(dāng)變頻器的啟動(dòng)指令以及外部速度給定使能信號(hào)都具備，變頻器開始工作，為保證開機(jī)械制動(dòng)時(shí)電機(jī)有足夠的力矩，負(fù)載不至于下滑，設(shè)定一個(gè)打開制動(dòng)器的門檻轉(zhuǎn)矩值ts，門檻信號(hào)也可以應(yīng)用電流信號(hào)；

發(fā)出“制動(dòng)器打開指令”

當(dāng)變頻器確認(rèn)已經(jīng)有足夠大的輸出轉(zhuǎn)矩（電流）時(shí)，其他邏輯條件都具備時(shí)將發(fā)出一個(gè)“制動(dòng)器打開指令”，使機(jī)械制動(dòng)控制器開始通電；

設(shè)定一個(gè)“制動(dòng)器打開時(shí)間”tod

當(dāng)變頻器確認(rèn)機(jī)械制動(dòng)器已經(jīng)打開，經(jīng)過“制動(dòng)器打開時(shí)間”tod后，通過控制功能控制內(nèi)部給定使能，使變頻器開始沿速度曲線升至所需速度。

負(fù)載啟動(dòng)的機(jī)械制動(dòng)控制過程見圖5中1到4所示過程。

（2）負(fù)載停止時(shí)機(jī)械制動(dòng)控制過程

設(shè)定一個(gè)“制動(dòng)器閉合的轉(zhuǎn)速”ncs

變頻器設(shè)定一個(gè)“制動(dòng)器閉合的轉(zhuǎn)速”ncs，為保證制動(dòng)器閉合時(shí)電機(jī)有足夠的力矩，負(fù)載不至于下滑，設(shè)定一個(gè)關(guān)閉制動(dòng)器的門檻轉(zhuǎn)矩值ncs，制動(dòng)器閉合的門檻信號(hào)一般使用速度信號(hào)；

發(fā)出“制動(dòng)器閉合指令”

變頻器停止運(yùn)行時(shí)，當(dāng)外部給定使能和外部速度信號(hào)停止后，速度沿變頻器速度曲線下降，當(dāng)變頻器檢測(cè)到ncs（如5%額定速度）時(shí)，變頻器將輸出一個(gè)“制動(dòng)器閉合”信號(hào)，發(fā)出制動(dòng)器斷電指令；

設(shè)定一個(gè)“制動(dòng)器閉合時(shí)間”tcd

當(dāng)變頻器確認(rèn)機(jī)械制動(dòng)器已經(jīng)閉合，經(jīng)過“制動(dòng)器打開閉合”tcd后，通過控制功能封鎖變頻器內(nèi)部給定使能（電機(jī)勵(lì)磁）以及逆變器使能，變頻器立即停止工作。

負(fù)載停止時(shí)的機(jī)械制動(dòng)控制過程見圖5中5到7所示過程。

2.4通用變頻器機(jī)械制動(dòng)與工程型變頻器的比較

工程型變頻器的機(jī)械制動(dòng)控制功能與通用型變頻器機(jī)械制動(dòng)控制功能相比，其優(yōu)點(diǎn)主要有以下三個(gè)方面：

2.4.1控制方法及思想

通用型變頻器由于本身的局限性，其可以應(yīng)用的資源并不多，應(yīng)用變頻器提供的輸出點(diǎn)對(duì)于設(shè)計(jì)開關(guān)機(jī)械制動(dòng)功能，這些也只是同級(jí)別控制信號(hào)；而工程型變頻器具有的可編程性，內(nèi)部采集到的各種信號(hào)可以直接或編程后提供給機(jī)械制動(dòng)功能使用，工程型內(nèi)部有專門的機(jī)械制動(dòng)功能模塊，其采用rs觸發(fā)控制器，關(guān)機(jī)械制動(dòng)條件優(yōu)先，對(duì)于機(jī)械制動(dòng)功能來說是最為合理和安全的，所以工程型變頻器機(jī)械制動(dòng)功能的控制方法及思想更為合理。

2.4.2控制性能及精度

通用型變頻器機(jī)械制動(dòng)功能采用plc控制，也可以使機(jī)械制動(dòng)功能考慮更多的條件，但是plc通過通訊等方式采集變頻器的數(shù)據(jù)，然后做機(jī)械制動(dòng)邏輯控制，系統(tǒng)至少一個(gè)循環(huán)的時(shí)間執(zhí)行plc程序并運(yùn)算出結(jié)果，然后通過輸出模塊控制機(jī)械制動(dòng)控制器，加起來就算200ms，對(duì)于高精度要求的負(fù)載（比如電梯系統(tǒng)）來說，也是難以容忍的。對(duì)于工程型變頻器，機(jī)械制動(dòng)邏輯控制的運(yùn)算時(shí)間，只是一個(gè)硬件運(yùn)算的時(shí)間，工程型變頻器機(jī)械制動(dòng)功能可以讓變頻器的控制性能和精度達(dá)到最高。

2.4.3安全性能

通用型變頻器機(jī)械制動(dòng)控制的控制僅采集變頻器的信號(hào)，而不給變頻器任何信息和控制，工程型變頻器的機(jī)械制動(dòng)控制功能提供變頻器的內(nèi)部給定使能和逆變器使能兩個(gè)控制信號(hào)，通過這兩個(gè)信號(hào)控制變頻器的內(nèi)部給定啟動(dòng)和逆變器停止，在機(jī)械制動(dòng)器打開和關(guān)閉時(shí)變頻器配合機(jī)械制動(dòng)器的運(yùn)行，保護(hù)變頻器以及負(fù)載的安全，工程型變頻器機(jī)械制動(dòng)功能使變頻器具有更高的安全性能。

3西門子6se70變頻器的特點(diǎn)及機(jī)械制動(dòng)功能

3.1西門子6se70變頻器的特點(diǎn)

西門子6se70全數(shù)字矢量控制變頻裝置屬于simovertmasterdriv系列，是西門子目前高性能變頻器杰出產(chǎn)品，其全數(shù)字化和強(qiáng)大的軟件控制功能、監(jiān)視功能、記錄功能和保護(hù)功能，為其裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性提供了保證。其可選擇的控制功能，既可以選擇壓頻控制，也可以選擇矢量控制，標(biāo)量控制，適合于各種不同負(fù)載特性的要求；靈活的參數(shù)設(shè)置，可以方便修改參數(shù)、控制方式；兼容的通訊功能，可以與其它控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊；通過參數(shù)選擇，變頻器既可在本地控制，也可以通過現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)成的通訊網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

3.2西門子6se70變頻器機(jī)械制動(dòng)功能

西門子6se70系列變頻器機(jī)械制動(dòng)功能非常強(qiáng)大，工程型變頻器的可編程的優(yōu)點(diǎn)顯示的淋漓盡致，機(jī)械制動(dòng)功能控制有：沒有外部機(jī)械制動(dòng)器的控制、有外部機(jī)械制動(dòng)器不帶機(jī)械制動(dòng)器檢測(cè)的控制和有外部機(jī)械制動(dòng)器帶機(jī)械制動(dòng)器檢測(cè)的控制三種方式，而且利用機(jī)械制動(dòng)功能可以控制變頻器的給定使能、逆變器使能使變頻器快速停止，其控制原理框圖如圖6所示。

3.3西門子6se70變頻器機(jī)械制動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)

3.3.1機(jī)械制動(dòng)控制功能原理

西門子機(jī)械制動(dòng)控制是利用rs觸發(fā)器原理，開機(jī)械制動(dòng)器（s）的關(guān)系是“與”，所有條件都具備才能開機(jī)械制動(dòng)器，關(guān)機(jī)械制動(dòng)器（r）的關(guān)系是“或”，有一個(gè)關(guān)機(jī)械制動(dòng)器的條件到就關(guān)機(jī)械制動(dòng)器，而且rs觸發(fā)器復(fù)位優(yōu)先，在機(jī)械制動(dòng)器實(shí)際應(yīng)用中也就是機(jī)械制動(dòng)器閉合優(yōu)先，這種控制方式對(duì)于機(jī)械制動(dòng)器控制更為安全。通過rs觸發(fā)器可以得到兩個(gè)內(nèi)部開關(guān)量信號(hào)，其連接到變頻器的開關(guān)量輸出點(diǎn)就可以實(shí)現(xiàn)控制機(jī)械制動(dòng)控制器；同時(shí)機(jī)械制動(dòng)控制功能產(chǎn)生變頻器內(nèi)部給定使能和逆變器使能控制信號(hào)，可以根據(jù)實(shí)際需要選擇使用控制變頻器內(nèi)部給定和逆變器的開通和關(guān)斷。

3.3.2機(jī)械制動(dòng)控制的組成

如圖6所示的是西門子變頻器機(jī)械制動(dòng)功能框圖，可以分為7個(gè)部分：開機(jī)械制動(dòng)條件、關(guān)機(jī)械制動(dòng)條件、開關(guān)機(jī)械制動(dòng)控制信號(hào)、控制給定積分使能信號(hào)、控制逆變器使能信號(hào)、開機(jī)械制動(dòng)檢測(cè)功能的報(bào)警信號(hào)、關(guān)機(jī)械制動(dòng)檢測(cè)功能的報(bào)警信號(hào)。其主要的部分分述如下：

（1）開機(jī)械制動(dòng)條件

開機(jī)械制動(dòng)器的邏輯關(guān)系是“與”，也就是所有條件都具備才能開機(jī)械制動(dòng)器，在該功能中，一共有四個(gè)條件，其中電機(jī)勵(lì)磁為固定條件，其他三個(gè)條件可以設(shè)定。參數(shù)p608可以設(shè)定兩個(gè)開關(guān)量控制信號(hào)，一般使用一個(gè)變頻器的運(yùn)行信號(hào)（b104）即可；在該功能設(shè)定中最重要的是開機(jī)械制動(dòng)器門檻控制的設(shè)定，參數(shù)p610是定義選擇的參考量，常選用電流信號(hào)（kk242），p611是參考信號(hào)額定數(shù)值的百分?jǐn)?shù)，根據(jù)實(shí)際需要定義，一般為20%左右，開機(jī)械制動(dòng)條件的原理見圖6中1所示部分。

（2）關(guān)機(jī)械制動(dòng)條件

關(guān)機(jī)械制動(dòng)器（r）的條件是“或”，有一個(gè)關(guān)機(jī)械制動(dòng)器的條件到就關(guān)機(jī)械制動(dòng)器，在該功能中，一共有6個(gè)條件，其中電源停止為固定條件，其他5個(gè)條件可以設(shè)定。參數(shù)p609可以設(shè)定四個(gè)開關(guān)量控制信號(hào)，一般使用一個(gè)變頻器的未運(yùn)行信號(hào)（b105）即可；在該功能設(shè)定中最重要的是關(guān)機(jī)械制動(dòng)器門檻控制的設(shè)定，參數(shù)p615是定義選擇的參考量，常選用速度信號(hào)（kk148或kk91），p616是參考信號(hào)額定數(shù)值的百分?jǐn)?shù)，根據(jù)實(shí)際需要定義，一般為10%左右，需要注意的是參數(shù)p617，應(yīng)用該參數(shù)可以把關(guān)機(jī)械制動(dòng)器的信號(hào)由一個(gè)下跳沿信號(hào)變成一個(gè)寬脈沖信號(hào)，常定義為0.5s，關(guān)機(jī)械制動(dòng)器門檻信號(hào)還需在停止信號(hào)、無故障信號(hào)和參數(shù)p614中的一個(gè)為常1時(shí)有效。關(guān)機(jī)械制動(dòng)條件的原理見圖6中2所示部分。

（3）開關(guān)機(jī)械制動(dòng)控制信號(hào)

經(jīng)rs觸發(fā)器處理后，得到兩個(gè)機(jī)械制動(dòng)控制信號(hào)開機(jī)械制動(dòng)控制信號(hào)（b0275）和關(guān)機(jī)械制動(dòng)控制信號(hào)（b0276），開關(guān)機(jī)械制動(dòng)控制信號(hào)的原理見圖6中3所示部分。

（4）控制給定積分使能信號(hào)

西門子變頻器可以通過參數(shù)p605選擇三種機(jī)械制動(dòng)功能控制模式，當(dāng)選擇為無機(jī)械制動(dòng)（p605=0）時(shí)，給定積分使能信號(hào)（b0277）為常1；當(dāng)選擇有機(jī)械制動(dòng)不帶檢測(cè)信息模式（p605=1）時(shí)，當(dāng)機(jī)械制動(dòng)信號(hào)打開時(shí)，通過參數(shù)p606設(shè)定的時(shí)間后，啟動(dòng)內(nèi)部給定使能，停止時(shí)，當(dāng)機(jī)械制動(dòng)信號(hào)閉合時(shí)，通過參數(shù)p606設(shè)定的時(shí)間后，封鎖內(nèi)部給定使能；當(dāng)選擇有機(jī)械制動(dòng)帶檢測(cè)信息模式（p605=2）時(shí)，當(dāng)機(jī)械制動(dòng)信號(hào)打開時(shí)，通過參數(shù)p606設(shè)定的時(shí)間并檢測(cè)到制動(dòng)器打開信號(hào)后，啟動(dòng)內(nèi)部給定使能，當(dāng)機(jī)械制動(dòng)信號(hào)閉合時(shí)，通過參數(shù)p606設(shè)定的時(shí)間并檢測(cè)到機(jī)械制動(dòng)器返回信息后，封鎖內(nèi)部給定使能。應(yīng)用該功能控制字p564需定義為b0277，機(jī)械制動(dòng)控制給定積分使能原理見圖6中4所示部分

（5）控制逆變器使能信號(hào)

控制逆變器使能信號(hào)主要來自關(guān)機(jī)械制動(dòng)條件中關(guān)機(jī)械制動(dòng)器門檻控制信號(hào)，系統(tǒng)啟動(dòng)后逆變器使能信號(hào)（b0278）為1信號(hào)，變頻器選擇為無機(jī)械制動(dòng)（p605=0）時(shí)，當(dāng)關(guān)機(jī)械制動(dòng)門檻控制信號(hào)條件具備，立即封鎖逆變器使能信號(hào)；選擇有機(jī)械制動(dòng)不帶檢測(cè)信息模式（p605=1）時(shí)，當(dāng)關(guān)機(jī)械制動(dòng)條件具備時(shí)，通過參數(shù)p607設(shè)定的時(shí)間后，延時(shí)封鎖內(nèi)部逆變器使能信號(hào)；選擇有機(jī)械制動(dòng)帶檢測(cè)信息模式（p605=2）時(shí)，當(dāng)關(guān)機(jī)械制動(dòng)門檻控制信號(hào)條件具備時(shí)，通過參數(shù)p607設(shè)定的時(shí)間并檢測(cè)到機(jī)械制動(dòng)器返回信號(hào)后，立即封鎖內(nèi)部逆變器使能信號(hào)。應(yīng)用該功能控制字p561需定義為b0278，機(jī)械制動(dòng)控制逆變器使能原理見圖6中5所示部分

3.3.3機(jī)械制動(dòng)控制信號(hào)的輸出

西門子變頻器機(jī)械制動(dòng)控制信號(hào)可以應(yīng)用三種方式的輸出：

（1）使用x101的開關(guān)量輸出點(diǎn)（+24v）；

（2）通過擴(kuò)展eb2板的開關(guān)量信號(hào)輸出（+24v）；

（3）利用x9端子的4，5（一對(duì)220v的無源點(diǎn)）進(jìn)行輸出。實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)械制動(dòng)控制器的控制電壓一般采用220v，使用前兩種輸出，控制信號(hào)還需要用中間繼電器轉(zhuǎn)換，增加中間環(huán)節(jié)就是增加控制時(shí)間和故障點(diǎn)。

在以上三種輸出方法中，應(yīng)用控制信號(hào)x9（4，5）輸出直接參與機(jī)械制動(dòng)控制器為最好。

4西門子6se70變頻器機(jī)械制動(dòng)功能在濟(jì)鋼副槍中的應(yīng)用［4］

4.1濟(jì)鋼副槍起升變頻控制系統(tǒng)

濟(jì)鋼三煉鋼工程是濟(jì)鋼集團(tuán)做強(qiáng)做大的重點(diǎn)工程，其轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)應(yīng)用了達(dá)涅利-康樂斯公司的副槍技術(shù)。副槍電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)包括副槍起升驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、副槍旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、apc系統(tǒng)（探頭自動(dòng)裝卸裝置）。

4.1.1副槍起升驅(qū)動(dòng)設(shè)備

副槍起升設(shè)備位于卷?yè)P(yáng)平臺(tái)上，包括一55kwac電機(jī)，dc抱閘，齒輪箱，卷?yè)P(yáng)筒，用于速度控制的測(cè)速發(fā)生器和兩個(gè)用于高度測(cè)量的脈沖發(fā)生器（第二個(gè)脈沖發(fā)生器是出于安全角度考慮安裝的）。一旦脈沖發(fā)生器間出現(xiàn)不允許誤差，只能以低速進(jìn)行停止降槍和提槍操作。事故方式下，副槍可以通過事故dc蓄電池從轉(zhuǎn)爐中提出，除此之外，沒有其它任何動(dòng)作。副槍起升控制的工藝要求如表1所示。

4.1.2副槍起升變頻控制系統(tǒng)

副槍起升電氣控制系統(tǒng)由兩套變頻控制器組成：正常模式變頻器、應(yīng)急模式變頻器。正常模式主要完成副槍的手動(dòng)、半自動(dòng)、計(jì)算機(jī)控制三種模式的操作；應(yīng)急模式完成事故狀態(tài)下操作。副槍起升驅(qū)動(dòng)電機(jī)是55kw，正常模式選擇的是西門子75kw變頻器（6se7031-2ef60），制動(dòng)單元選擇的是50kw（6se7028-0ea87-2da0），反饋裝置選擇的是脈沖編碼器（1024p/r），因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)距離設(shè)備將近100m，選擇數(shù)字測(cè)速機(jī)dt1（6se7090-0xx84-3db0）對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、修復(fù)。應(yīng)急模式選擇的是西門子75kw變頻器（6se7031-2ef60），不帶制動(dòng)單元和反饋裝置。正常模式、應(yīng)急模式變頻器均帶輸入、輸出電抗器消除諧波、抑制尖峰電壓。

4.2機(jī)械制動(dòng)控制功能在副槍變頻器系統(tǒng)中的應(yīng)用

在副槍起升控制中，正常模式使用的是有外部機(jī)械機(jī)械制動(dòng)帶機(jī)械制動(dòng)信號(hào)檢測(cè)的功能，應(yīng)急模式應(yīng)用的是有外部機(jī)械機(jī)械制動(dòng)不帶機(jī)械制動(dòng)檢測(cè)的控制模式，而且應(yīng)急模式未設(shè)計(jì)制動(dòng)單元，在此種模式下利用具有的機(jī)械制動(dòng)信號(hào)控制變頻器給定使能和逆變器信號(hào)使能對(duì)變頻器進(jìn)行控制。

4.2.1正常模式

正常模式的開機(jī)械制動(dòng)條件是變頻器運(yùn)行信號(hào)和變頻器電流等于電機(jī)額定電流的20%，在這兩個(gè)條件都具備才開機(jī)械制動(dòng)，保證開機(jī)械制動(dòng)時(shí)電機(jī)有足夠的力矩，負(fù)載不至于下滑。關(guān)機(jī)械制動(dòng)的條件有變頻器停止和電機(jī)速度等于額定速度5%，利用速度檢測(cè)信號(hào)來實(shí)現(xiàn)關(guān)機(jī)械制動(dòng)，其控制安全性優(yōu)于利用檢測(cè)的電流信號(hào)，因?yàn)閷?duì)于雙環(huán)控制系統(tǒng)來說，速度環(huán)是穩(wěn)定的，在系統(tǒng)停止過程中速度信號(hào)是穩(wěn)定變化。

正常模式變頻器機(jī)械制動(dòng)控制使用了機(jī)械制動(dòng)檢測(cè)功能，外部機(jī)械制動(dòng)上安裝一限位（x101，6開關(guān)量輸入）作為檢測(cè)機(jī)械制動(dòng)是否到位信號(hào)，開機(jī)械制動(dòng)時(shí)，在開機(jī)械制動(dòng)條件到而在1.0s內(nèi)機(jī)械制動(dòng)檢測(cè)信號(hào)未到則認(rèn)為是故障狀態(tài)，封鎖變頻器（逆變器信號(hào)使能），并報(bào)警a036；關(guān)機(jī)械制動(dòng)時(shí)關(guān)機(jī)械制動(dòng)條件到而在1.6s內(nèi)機(jī)械制動(dòng)信號(hào)一直保持則認(rèn)為是故障狀態(tài)，封鎖變頻器（給定使能），并報(bào)警a037。

在副槍正常模式下，機(jī)械制動(dòng)控制信號(hào)利用x9（4，5）輸出直接參與機(jī)械制動(dòng)接觸器控制。

4.2.2應(yīng)急模式

應(yīng)急模式的變頻器機(jī)械制動(dòng)控制基本上與正常模式變頻器機(jī)械制動(dòng)控制相同，由于在應(yīng)急控制方式下，沒有使用制動(dòng)單元，所以關(guān)機(jī)械制動(dòng)的速度閥值很低，以免大的回饋電壓沖擊變頻器。應(yīng)急模式使用無機(jī)械制動(dòng)檢測(cè)信號(hào)控制方式，該控制方式應(yīng)用的是控制開關(guān)機(jī)械制動(dòng)信號(hào)在定義時(shí)間內(nèi)不動(dòng)作，則封鎖變頻器的給定使能和逆變器信號(hào)使能。副槍應(yīng)急模式下，機(jī)械制動(dòng)控制信號(hào)利用x9（4，5）輸出直接參與機(jī)械制動(dòng)接觸器控制。

4.3副槍機(jī)械制動(dòng)控制參數(shù)應(yīng)用

副槍提升正常模式變頻器、應(yīng)急模式變頻器的機(jī)械制動(dòng)控制參數(shù)分別選用帶機(jī)械制動(dòng)檢測(cè)信號(hào)模式和不帶機(jī)械制動(dòng)檢測(cè)模式，其變頻器機(jī)械制動(dòng)控制參數(shù)如表2所示。

5結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用工程型變頻器的機(jī)械制動(dòng)控制功能，能很好地實(shí)現(xiàn)位能型負(fù)載在開始升降或停止時(shí)，要求制動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作之間，必須緊密配合的要求，該功能的實(shí)現(xiàn)保證了位能型負(fù)載和傳動(dòng)單元及設(shè)備的安全。但是需要注意的是，在各種安全規(guī)定和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（iec61800-2）中變頻器被定義完全驅(qū)動(dòng)單元和基本驅(qū)動(dòng)單元，沒有列為安全器件，因此不能將安全完全依賴于變頻器的制動(dòng)器控制功能性能上，而應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行特殊的安全規(guī)定［3］。