基于西门子S120变频器的转炉倾动抱闸控制

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类似的文章很多，但大多只是泛泛而谈，本文结合实际情况，做一分析探讨。虽然分析的是转炉倾动这种应用，但其他应用也可以参考。

采用有编码器矢量控制

1、抱闸打开控制

a)  设定点使能时序

按照西门子的默认设置，也即设定点在抱闸打开指令出现并延时抱闸打开时间后才使能。不管是简单抱闸控制还是扩展抱闸控制，抱闸打开条件之一是“电机励磁”，因此不管打开抱闸的电流阈值是多少即便小于额定励磁电流，电机也是在完全励磁后才会打开。

设定点如果没有使能，相当于速度设定值置0，在抱闸打开时间内（设定点没有使能），随着抱闸的逐渐打开速度调节器会按照0速的要求建立相应的转矩来平衡负载维持0速，因此不会溜车。转炉倾动一般都要使能转矩预控，通过转速设定值的变化率计算预控转矩，可以提高转速环的控制特性，能比单纯采用速度调节器调节取得更好的控制效果。

先建立转矩再打开抱闸有什么问题？首先这种方式合不合适需要看具体负载类型。例如氧枪控制就不适合这种方式，在提枪时速度设定值为正值，抱闸建立了一个正向转矩，抱闸打开时预先建立的转矩帮助提枪，不留车，这样没问题。但下枪时，在提枪时速度设定值为负值，抱闸建立了一个负向转矩，因为氧枪在下枪时电机需要正向的制动力矩来平衡重力加速度，抱闸打开时预先建立的负向转矩会使氧枪往下冲一下，再靠速度调节器调整到正向的制动转矩，因此先建立转矩这种方式就不合适，转炉倾动其全正力矩设计也不适合这种方式。其次S120变频器多了一个STOP2状态，如果电机电流或转矩超过阈值后，会进入STOP2状态，进入此状态速度设定值按OFF3减速斜坡下降到0，经过抱闸打开时间后再从0按照正常斜坡上升。这样控制已经和默认设置区别不大了。

b)  速度调节器使能时序

速度调节器使能要先于设定点使能，撤使能要晚于设定点使能

c)  抱闸打开电流阈值小于励磁电流

在初次建立磁通时励磁电流有一个大于额定励磁电流的峰值然后再快速跌落并维持在额定值的过程。结合上下文有更详细阐述。

d)  抱闸打开连锁主机信号

只有主机才控制抱闸

2、抱闸关闭控制

a)  不建议直接撤销使能（控制字位3）来停机

撤销使能（控制字位3），立即封锁逆变脉冲，电机失电靠惯性滑行，此时抱闸立即关闭，整个停车过程完全靠抱闸及摩擦制动，停车过程不平稳。

b)  不能通过OFF1停机

转炉传动采用1主3从控制方式，从机对OFF1的响应和主机不同，通过参数p1501 切换至转矩控制时，当转速实际值低于转速阈值（p1226）时，就会关闭抱闸，在抱闸闭合时间（p1217）结束后封锁逆变脉冲。因此如果采用OFF1停机，3台从机会先于主机停机，主机还在按斜坡函数发生器的减速斜坡减速制动，驱动转矩不足可能会造成严重事故。

c)  通过撤销设定点使能停机（控制字位6）

通过上述分析，最合理的停车方式是撤销设定点使能，速度设定值被置0，4台电机按同样斜坡减速，当转速实际值低于转速阈值（p1226）时，关闭抱闸，在抱闸闭合时间（p1217）结束后封锁逆变脉冲，撤销速度调节器使能。这样电气制动发挥主要作用，机械抱闸辅助制动，制动过程平稳，冲击小。

d)  通过OFF1控制使电机保持励磁

按照上述方法，电机速度降为0，抱闸关闭，但电机并没有停止运行，因此电机励磁还是一直存在的。这里也进一步解释了为什么打开抱闸的电流阈值要小于额定励磁电流，因为此时电机只有励磁电流，开闸阈值电流大于励磁电流的话抱闸就打不开。这种方式有利于电机下一次快速启动（省去了励磁时间），但电机发热会大一些。所以可以根据实际情况一直励磁或者保持一段时间再撤销OFF1，使电机停止同时撤销励磁。

上述功能要通过变频器参数及程序配合实现。