SimadynD控制系統(tǒng)原理、硬件配置、調(diào)試

及常見故障診斷

目錄

第一章SIMADYND主傳動循環(huán)變流器控制系統(tǒng)原理..............................2

第一節(jié)TRANSVERTO隧控制.....................................................2

一、TRANSVERTOR?控制簡介..................................................2

二、TRANSVERTOR?控制系統(tǒng)功能.............................................2

三、矢量變換的控制原理和流程塊狀圖......................................3

第二節(jié)相位電流控制.......................................................3

第三節(jié)循環(huán)變流器控制的追蹤功能............................................4

第四節(jié)SIMADYND循環(huán)變流器控制控制系統(tǒng)構(gòu)造框圖...........................4

第二章SimadynD硬件配置.....................................................4

第一節(jié)硬件配置簡圖.......................................................4

第二節(jié)硬件配置簡要闡明...................................................6

一、框架及其附件.........................................................6

二、各模塊概述...........................................................6

第三章SimadynD性能調(diào)試.....................................................7

第一節(jié)調(diào)試分類...........................................................7

第二節(jié)調(diào)試工具及環(huán)節(jié).......................................................8

第三節(jié)調(diào)試中需要注意的問題................................................9

第四章常見故障診斷...........................................................9

第一節(jié)故障信息查閱........................................................9

第二節(jié)常見故障診斷.......................................................11

一、故障代碼簡介..........................................................11

二、基本單元故障信息闡明.................................................11

第三節(jié)故障診斷措施.......................................................11

SimadynD主傳動循環(huán)變流器控制系統(tǒng)，是軋鋼企業(yè)中廠泛采用H勺電力拖動系統(tǒng)，緞

魚圈鋼鐵分企業(yè)的熱軋和厚板的主傳動系統(tǒng)均采用了原則SimadynD控制。其重要作用為：

輔助一級AGC壓下系統(tǒng)使原料按照規(guī)定產(chǎn)生塑性形變，以迅速穩(wěn)定的速度和力矩輸出實現(xiàn)

傳動的雙閉環(huán)控制。

第一章SIMADYND主傳動循環(huán)變流器控制系統(tǒng)原理

SIMADYND主傳動循環(huán)變流器控制具有下列的控制功能：

用于轉(zhuǎn)子定位檢測用的TRANSVERTOR?控制，DC磁通量調(diào)整控制，COS（p控制，弱

磁控制：

基速以上在恒功率范圍內(nèi)口勺對電壓進行控制，具有自動增益調(diào)整功能以及為保證自動平

穩(wěn)地從基速過渡到高速而對附屬的磁通量進行控制。設定值參照一定比例的電源電壓。

變頻保護（過流保護）

在硬件和邏輯軟件中完畢急停功能。電機會在一種受控的電流極限值基礎(chǔ)上反向觸發(fā)可

控硅橋?qū)崿F(xiàn)停車。

第一節(jié)TRANSVERTOR?控制

一、TRANSVERTOR?控制簡介

軋機主傳動裝置操作怛能需要一種真正意義上大功率的控制系統(tǒng)。通過使用

TRANSVERTOR?控制，就可以獲得優(yōu)良的控制性能。

TRANSVERTOR?控制的原理是以變化定子電流的相位角為基礎(chǔ)的。而其修正的根據(jù)與

有效磁通軸的角度相一致。要計算磁通的狀況，必須通過兩個互相增補的模型來對電機進行

模擬操作。通過這種方式，容許電機設備在整個轉(zhuǎn)速和負荷范圍任何時刻都可以最佳注入電

流。

電流控制的原理等同于直流電機中的電流控制。TRANSVERTOR?控制的元件處在轉(zhuǎn)矩

方向和磁通口勺方向。根據(jù)與系統(tǒng)有關(guān)的磁通電流設定點，由變頻器計算并形成一種旋轉(zhuǎn)電壓

矢量。

運用空間矢量調(diào)整和優(yōu)化的脈沖模型就可以到達一種優(yōu)良口勺轉(zhuǎn)矩性能。

TRANSVERTOR?控制容許電機設備在任何的時間內(nèi)都可以優(yōu)先注入超過整個轉(zhuǎn)速和

負荷范圍的電流值。這就意味著同步電機從速度控制系統(tǒng)方面就可以像一種DC電機設備同

樣工作。

通過兩個互相增補H勺模型來對電機進行模擬操作可以計算出磁通量。這兩個模型為“電

流模型”和“電壓模型'

TRANSVERTOR?控制所有為數(shù)字化控制。其成果需要相對較少的不一樣硬件模塊，絕

對的反復性設定以及真正意義上的先進診斷和故障排除等。

二、TRANSVERTOR?控制系統(tǒng)功能

系統(tǒng)包括下列功能：

I.通過測出來的定子E&流和電壓值，電壓模塊來計算定向變量用來定位旋轉(zhuǎn)磁通矢

量；

2.通過安裝在電機軸上的脈沖發(fā)生器運用增益脈沖，電流模塊來計算勵磁量來確定轉(zhuǎn)

子在停機狀態(tài)卜的初始位置以及運行過程中口勺詳細位置：

V可調(diào)的智能弱磁特性：

4.磁通控制器可以在定子電流和勵磁電流的勵磁部件上色行；

5.運用測出的定子電壓和電流，電壓模塊計算出磁通矢量的角度和絕對值:

6,運用脈沖發(fā)生器信號和電流設定點，電流模塊計算出磁通矢量H勺角度和絕對值并可

以計算出勵磁電流設定點。

7.參照值可以在一種對的的J相位比例關(guān)系中給出三相電流設定點：

8,正向電壓一饋電系統(tǒng)為次級電流控制提供了極為良好H勺響應特性；

9.磁通控制的勵磁調(diào)整原理是確定電機設備口勺磁通量并預先設定從勵磁調(diào)整電流設

定值推算出來的定子電流設定值；

10.結(jié)合在電機模型基礎(chǔ)上的電壓和電流，從測出的定子電流和電壓值中確定電機磁通

的角度和幅度；

II.在勵磁建立H勺過程中求出EMF—電壓值，運用這個數(shù)值確定轉(zhuǎn)子軸在停機狀態(tài)下

的機械角;

12.電機的COSe控制器給出勵磁產(chǎn)生定子電流用的設定點；

13.帶有附屬勵磁電流控制器的磁通控制器在運行穩(wěn)定狀態(tài)下可以提供出一種恒定的

設備磁通量；

14.轉(zhuǎn)子日勺勵磁控制更為經(jīng)濟。在停機狀態(tài)下可以將勵磁降到最低點，而在重新啟動之

前可以自動增長勵磁。

三、矢量變換的控制原理和流程塊狀圖。

M

'Referencevalues1“StotorcurrorMM1Synchronousmotor

Voltage-basedmodel

nSpeed卜23PhasecurrentM2

vMagneticfluxUiZ3PhasevoltageDCurrert-basdmodel

kExcitationcurrent①RRotordisplacementVSCVectorrotator

Rotorpositionsettinginput

Uc：Activecurrentangle在

入Fluxaxisangle

lMMagnetisingcurrentCOS<PMOsp6cementfactor

lormotorcirrentRotoraxisangle

，廠?&木W(wǎng)?-4MlMi313

第二節(jié)相位電流控制

電流控制器具有有源限定功能并在間歇的電流范圍內(nèi)進行自動增益調(diào)整和綜合動作時

間調(diào)整：

命令組件用于邏輯次序控制以及歸零狀態(tài)下到達最小電流誼；

一旦記錄到過電流現(xiàn)象可以進行脈沖切換：

逆變器觸發(fā)角的限定決定電流值；

電流的限定值設定為可調(diào)值。

同步模塊用以賠償變壓器相位的切換。會從一種變壓器和高壓開關(guān)柜上取同步電壓。

第三節(jié)循環(huán)變流器控制的追蹤功能

為了進行迅速維護工作，在循環(huán)變流器傳動裝置的數(shù)字傳動控制中提供了一-種TRACE

（追蹤）功能包。

TRACE（追蹤）功能包中存儲著幾種通道，可自由進行編程（如iachUacun由nact等等）

并且由一種錯誤信息（可自由編程）進行觸發(fā)。

至于TRACE（追蹤）功能包顯示什么樣的信號可以在操作面板上進行選擇。存儲的數(shù)值

會通過模擬輸出被記錄下來。

第四節(jié)SIMADYND循環(huán)變流器控制控制系統(tǒng)構(gòu)造框圖

甘蟲I女姑西】爾14d

第二章SimadynD硬件配置

第一節(jié)硬件配置簡圖

SimadynD的硬件構(gòu)成單線簡圖如圖-原則SimadynD硬件配置，圖中示出重要功能模

塊和關(guān)鍵組件。

MMTR

—MKX&XC4MXvlX

?V*?MOCUU

CMOMMKMCAVMOOlXC

C44A?il?CAE“

原則SimadynD硬件配黃

第二節(jié)硬件配置簡要闡明

一、框架及其附件

原則SimadynDI向框架為24槽，硬件為如下構(gòu)造:

槽000000000111111111122222

號1234567X9012345678901234

IC

名PISMPIIES1SSSS7+SPSSSSSSS

稱NTPMMTTPPPPSS5PMPPPPPPP

64A46442AAA2*2+A6AAAAAAA

1R222RRRSS4RRRRRRRR

EEEE*1EEEEEEEE

圖中原則"JSimadynD基本單元控制系統(tǒng)包括：在基本單元上方有帶風扇的電源SP8.5,

基本單元包括CPU處理單元、I/O處理模塊IT41和IT42、矢量控制模塊EP22和IS1、接口模塊

CS7o此外尚有A300H勺信號I/O模塊和某些接口模塊。

二、各模塊概述

3個CPU（PM6、訂貨號-6DD1600-0AK0）,分別起到總體控制、矢量控制和通訊控

制三大作用。

第一種CPU做度閉環(huán)，且對控制系統(tǒng)的總體起著協(xié)調(diào)的作用。

第二個CPU矢量變換和反變換電機電壓、電流送入此CPJ

第三個CPU進行通訊，有些控制系統(tǒng)中還帶有ITDC,能發(fā)脈沖，還能進行通訊，任

務可以分解。

該模塊所能容許的最短掃描周期是0.1ms,一般我們?nèi)?.5ms。

EP22板尺是SimadynD控制系統(tǒng)H勺關(guān)鍵運算部分，其設計是專門為矢量變換閉環(huán)控制所

用。由于其特殊的應用場所，EP22板卡的運算速度是一般CPU?、J4-20倍。

由于EP22在基本單元中是無源配套設備，因此需要一種處理器板卡作為依托（一般稱

之為“主”），EP22必須要通過“主”的初始化，且要保證在運行中可以實時進行數(shù)據(jù)的輸入輸

出。

需要注明的是，所有的EP22可以運行，必須要配套有一種接口板（即EP22上可以抽出

的條狀電路板），此接口板是在備件中沒有的，要更換的話，必須將此接口板放入新的EP22

中。正常狀況下，我們應當將兩者作為一種獨立設備處理。此接口板和EP22假如接口板損

毀，可以聯(lián)絡北京西門子張紅祥，以期處理。

IT41和IT42,這兩個名稱相近的板卡有著不一樣的作用。IT4I板卡應用于開閉環(huán)控制中

的，如速度閉環(huán)和位置控制。除模擬量和二進制的輸入輸出外，IT41還留有編碼器的輸入供

速度閉環(huán)使用。IT42在SimadynD系統(tǒng)中用于連接PM6處理器執(zhí)行某些基礎(chǔ)的開閉換工作的,

如液壓控制或密閉壓力控制等。此模塊有4個模擬量和16個二進制輸出輸出，同步帶有4個電

壓頻率變頻器H勺集成浮點模擬輸入。

SimadynD系統(tǒng)中尚有許多接口板,分別為SU10、SU1KSB70、SB61、SB10、SA20.1、

SA6L這些模塊都將直接和SD基本單元連接到目前為止，現(xiàn)場中以SA20.1和SA61出現(xiàn)問題

的機會相對較多，因此對其要做詳細口勺解釋。

5人20.1和5人61合稱為5人60.1,在控制系統(tǒng)中稱為同步模塊，起到同步在EP22中門極觸

發(fā)電壓的作用，其正常運行直接影響到可控硅觸發(fā)換相等動作：現(xiàn)場中SP控制系統(tǒng)曾經(jīng)多

次出現(xiàn)該模塊或與之有關(guān)模塊故障導致事故停機的狀況。

其中的SA61（6DD2920-0ARI）稱為變壓模塊，SA20.1稱為線路檢測模塊，這兩個模塊

是通過一種10芯線互相連接的。SA60.I帶有一種擴展口勺低壓信號設定范圍，此功能由子模塊

SA20.1實現(xiàn)對線電壓的控制。

SA6I中三個單相變壓器Tl、T2、T3可以有效地將三相輸入側(cè)和二次側(cè)電壓進行絕緣隔

離。二次側(cè)電壓通過10芯線連接到線路檢測模塊，在此模塊中，每一相都將進行變換。首先

每一種信號將面臨有差異的放大從而每相將有別于其他相位。其變化的增益必須通過8路的

DIP開關(guān)S1和S2手動來設定，該設定要伴隨與之連接的額定輸入電壓變化而定。

其中

S1開關(guān)1-4：同步電壓UL1-L2設定增益

5-8：同步電壓LL2-L3設定增益

S2開關(guān)1-4：同步電壓UL:3-Ll設定增益

5,6：留空

7,8：連接或斷開電位計R1（直流電壓輸出調(diào)整）

S2:7關(guān)閉，S2:8啟動：RI無效,反之RI啟動。

第三章SimadynD性能調(diào)試

調(diào)試一般為新安裝設備要投入使用需要做的調(diào)整或在運行中為了游足新的需求而進行

的設備功能H勺完善或改善，在設備使用中，為了性能愈加優(yōu)良，在控制系統(tǒng)中做的變動也屬

于調(diào)試的范圍。

第一節(jié)調(diào)試分類

按照調(diào)試階段，可以分為單體調(diào)試和聯(lián)動調(diào)試，即將各單機架調(diào)試成功后，整體進行調(diào)

試，且可以按照生產(chǎn)規(guī)定進行速度和力矩的輸出。

按照傳動負荷，可以分為獨立調(diào)試和帶聯(lián)軸器調(diào)試，獨立調(diào)試是傳動系統(tǒng)自身的調(diào)整,

但最終目的是通過聯(lián)軸器服務于軋機軋制的機械軋掘。

按照反饋類型，可以分為開環(huán)調(diào)試和閉環(huán)調(diào)試。

按照調(diào)試軟件，可以分為硬件配置調(diào)試、SimadynD調(diào)試和TDC調(diào)試。

對于此調(diào)試分類，硬件配置是專用的程序和數(shù)據(jù)線對固件進行程序裝載，一般相對固定。

這里將詳細對雙閉環(huán)口勺調(diào)試進行闡明，我們在調(diào)試中一般看到的大多數(shù)是在SimadynD中進

行調(diào)試，而看到TDC的調(diào)試較少。其原因在于，TDC是一種新衍生出來H勺性能高于Simadyn

D的控制系統(tǒng)，但目前的Sin-adynD系統(tǒng)已經(jīng)足夠?qū)φ麄€傳動系統(tǒng)進行控制。眾所周知，

TDC在控制中起到的是外環(huán)的速度控制，而我們在第二章中已經(jīng)提到SimadynD系統(tǒng)中其

實已經(jīng)具有了速度控制I舟PM6單元，也就是說,SimadynD系統(tǒng)可以起到SimadynD和TDC

合到一起的作用。目前鞍鋼本部的170（）生產(chǎn)線粗軋控制系統(tǒng)就是只用了SimadynD控制系

統(tǒng)，減少了通訊日勺點數(shù)，同步故障點也減少了許多。TDC日勺優(yōu)勢在于，其編程界而愈加輕

易理解，旦修改簡樸，可以遠程進行調(diào)整，尤其是對部分外圍設備（如風溫、壓力、軸溫、

漏水檢測等）的調(diào)整，可以簡樸以便的進行。

如下我們所提到的調(diào)試重要以SimadynD調(diào)整為例進行闡明。

第二節(jié)調(diào)試工具及環(huán)節(jié)

調(diào)試中需要的軟件工具有

工具應用備注

參數(shù)表下載Excel數(shù)據(jù)（宏工具）

IBS501(運行環(huán)境DOS下我和上傳參數(shù)

或MS-DOS)或IBS2.4

OmniDrive讀卡器對Flash卡進行程序下載

SS52-LoaderoderSS52和CP50M0CP50M0只在有A09或

COMET200(Vxx)A10的基礎(chǔ)上

ProsaveoderProtool下載程序OP17只在有A09、A12或A10

的基礎(chǔ)上

調(diào)試中需要H勺硬件工具有

筆記本(帶COM口和LPTI口)

OmniDrive

SimadynD的程序可以用Unix系統(tǒng)下的StrucG編程軟件進行改寫，而目前的原則程序

已經(jīng)很成熟，不再提供改寫口勺余地，即在供貨時無StrucG給最終使用者。我們所提及口勺調(diào)

試是將圖形化的程序轉(zhuǎn)作帶有地址的表格形式進行參數(shù)調(diào)整和修改或地址鏈接。在調(diào)試中一

般是使用DOS(MS-DOS)環(huán)境下的IBS5O1如下圖

SeruiceMacroDiagnosticsDSERVICETELEMASTE1R4.0.3

2FP-DREZ16.Bl.XI...........0.000z

1FP-DARC32.U2.X...........:103.35999727x

1FP-DARC32.U4.X...........：103.35999727x

2FP-DARC16.04.Y...........79027504

1FP-DARC32.IF.Y...........：1.03359997ns

2FP-DARC16.R4.Y...........ms

1FP-DARC32.U4.Y...........：01000010001001101000000010000000

displayvalue

1FP-DARC32.T2.Y(]PH

IESCabortICOM1IdirectI

有時也會用在windows界面下日勺1BS2.4來進行更改，如下圖

第三節(jié)調(diào)試中需要注意的問題

在調(diào)試中需要注意如下幾點：

I.線纜連接正常，單個CPU和CS7上的調(diào)試線有辨別：

2.波特率和COM口的設定對時：

3.養(yǎng)成良好的習慣，調(diào)試前備份，并在調(diào)試中及時做記錄，防止出現(xiàn)混亂；

4.結(jié)束后將程序及時做好歸檔，并兩地以上寄存，防止程序丟失或損毀。

第四章常見故障診斷

第一節(jié)故障信息查閱

故障信息在OP17面板上顯示，OP17面板是一種集通訊、顯示和調(diào)試為一體的操作面

板。在此面板上我們可以看到故障代碼和故障信息，已經(jīng)其報警時間、復位時間和消除時間。

如下圖:

Display

Function

keyboard

Numerical

keypad

V

Interfaceconnections

由于報警信息是英文的，鑒于目前英文并未完全在點檢員和運行合力中普及，會在識別

故障和信息傳達上導致很大的麻煩。因此我們做了一種故障信息供運行合力查閱文獻，文獻

中一種完整的信息是如下例格式:

:N:0497497

:T:"BU412:VECTORDEVIATION

BU412：矢量模型11勺矢量偏差太大

TOOLARGE\n"

:T:"VECTORMODEL

ACTUATED"

:A:PlQID+

我們將以上表格做出如下標識:

A甲

B乙

C丙

DT

故障號（英文）故障號（漢語）

故障信息（英文）故障信息（漢語）

故障信息（英文）故障信息（漢語）

故障信息（英文）故障信息（漢語）

其中左半部分是英文故障號和信息，右半部分是中文故障號和信息。出現(xiàn)報警或跳閘時,

確認前先看0P17面板上的顯示，然后對比校驗清單中“B”項和“C”口勺報警信息[T:]

雙引號內(nèi)的內(nèi)容，（其中C項為面板中的第二行顯示），確認相似后，則看背面的乙丙丁

項，則可明確詳細的故障漢語解釋。

第二節(jié)常見故障診斷

一、故障代碼簡介

SimadynD主傳動系統(tǒng)，共有故障代碼位999個，實際含約650個故障信息。其中有占

的1/3的前半部分的故障信息，重要針對外部故障，如】整流變和勵磁變H勺溫度瓦斯監(jiān)視、風

機油泵電源、漏水檢測，尚有某些電機溫度和外部接口。其他的是主傳動基本單元有關(guān)的故

障報警。

對于前半部分的報警，由于其檢測的重要是硬件的反饋，且在故障信息中基本上會有故

障圖號位置R勺闡明，如“H02/07.2Leakagewaterinmotordetected*',我們可以在圖紙的

“H02/07.2”頁找到故障源位置，并且可以根據(jù)其故障的走線位置（檢測器-主電機接線盒

-EC200箱-傳動柜）進行查找c