DCS500技術(shù)知識培訓(xùn)資料

1、DCS500B學(xué)習(xí)筆記DCS500系列是性能優(yōu)良，可靠性高的直流變流器，功率范圍大，適用于直流電機(jī)電樞的供電和控制。在索道上應(yīng)用很廣泛。針對DCS500及其在索道中的應(yīng)用，09年12月，我們聯(lián)系北京ABB電氣傳動系統(tǒng)有限公司，為我們組織了專題的現(xiàn)場培訓(xùn)。經(jīng)過培訓(xùn)，使我們對它的功能、軟硬件、操作與調(diào)試及應(yīng)用都有所掌握?，F(xiàn)就本人的一些學(xué)習(xí)心得和對DCS500在本索道上應(yīng)用的理解，提請各位同仁們指正，旨在相互交流學(xué)習(xí)，共同提高。系統(tǒng)描述、技術(shù)數(shù)據(jù)方面的學(xué)習(xí)：三清山金沙索道是全套由DOPPELMAYR公司提供的單線循環(huán)八人吊廂脫掛式索道。動力采用兩臺404KW直流電機(jī)同軸傳動，各由一個DCS502B1

2、203模塊（型號A5）供電和控制，以相同的速度/轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，平均分配負(fù)載，采用主從方式控制。兩個模塊均為全數(shù)字六脈波晶閘管變流器單元在四象限中的應(yīng)用。 兩個A5模塊各自安裝在兩面柜內(nèi)，型號：DCS502B1203-41-21P2000-000000020，模塊內(nèi)部配置一樣，包括：控制板一塊（SDCS-CON-2A）、電源板一塊（SDCS-POW-1C）、測量板一塊（SDCS-PIN-51）、脈沖變壓器板兩塊（SDCS-PIN-48）、勵磁單元一塊（SDCS-FEX-2A），其中擴(kuò)展板各一塊（SDCS-IOE-1）安裝于模塊外部（柜內(nèi)）。因?yàn)镈CS500系列靈活的I/O配置及方便的應(yīng)用編程，DOP

3、PELMAYR公司并未按照ABB提供的使用內(nèi)置磁場（SDCS-FEX-1/2）時的標(biāo)準(zhǔn)配置，外部接線有所改動，對傳動的軟件也進(jìn)行了調(diào)整，但整個傳動的開關(guān)順序并未改變：當(dāng)傳動接收到啟動命令且無故障信號（對應(yīng)索道為“停車回路”正常）時，傳動將閉合風(fēng)機(jī)、磁場及主接觸器，檢查供電電壓、各接觸器狀態(tài)及有無錯誤信息，釋放調(diào)節(jié)器并等待運(yùn)行信號。當(dāng)接收到運(yùn)行信號時，釋放速度給定信號及速度調(diào)節(jié)器工作模式。為了更好地理解開關(guān)順序，除了老師對DCS500B DEMO-CASE（模型，內(nèi)置磁場SDCS-FEX-1標(biāo)準(zhǔn)配置）的講解，還有必要對控制板SDCS-CON-2A等硬件作進(jìn)一步了解。控制板內(nèi)含80186EM微處理

4、器和ASIC電路DC94L01。系統(tǒng)程序和參數(shù)值保存在閃速存儲器D33和D34中，不同程序能直接下裝到這些存儲器中。應(yīng)用功能塊和參數(shù)值保存在閃速存儲器D35中。故障和報警信息存儲在靜態(tài)RAM中。有一個1F的備份電容，能持續(xù)至少8小時，通常為幾天。備份電容充電每次需要30分鐘。ASIC：為大規(guī)模集成電路。亦稱“應(yīng)用專用集成電路”。DCS500大多數(shù)的測量和控制功能在ASIC中完成：與控制板通訊(RS 485)、與勵磁單元通訊(RS 485)、 測量、看門狗功能、A/D和D/A轉(zhuǎn)換控制、晶閘管觸發(fā)脈沖發(fā)生器?？刂瓢鍍?nèi)裝一個內(nèi)部看門狗。看門狗監(jiān)控控制板程序的運(yùn)行。若看門狗發(fā)覺程序運(yùn)行錯誤，會有以下結(jié)

5、果產(chǎn)生：寫入FPROM功能無效、晶閘管觸發(fā)脈沖被復(fù)位和封鎖、I/O接口的數(shù)字輸出變?yōu)榈碗妷?、可編程模擬輸出信號電壓被置為0V。控制板上裝有七段數(shù)碼顯示器，用于顯示傳動裝置的狀態(tài)?？刂瓢澹⊿DCS-CON-2A）上的I/O通道有：1個模擬測速機(jī)差分輸入口，4個模擬差分輸入口，2個電壓源輸出口（輸出信號和比例可用軟件來設(shè)定），1路脈沖編碼器輸入，8個數(shù)字輸入口（功能可通過軟件設(shè)定），7+1個數(shù)字輸出（功能可通過軟件定）。調(diào)閱本索道參數(shù)定值單和索道圖紙作進(jìn)一步比較得： 兩個模塊的速度測量方式均為模擬測速電機(jī)，且共用一個模擬測速機(jī)信號，X3：1-4腳輸入（對應(yīng)于最高轉(zhuǎn)速Nmax的電壓范圍90-270V

6、），且經(jīng)分壓器分壓后（0-8.5V）輸給上位機(jī)PLC。 兩個模塊的AI4通道（X4：1-3）均為由上位機(jī)PLC輸出的速度給定值（-8.5V0-+8.5V）。 模擬輸出共有3個通道，前兩個輸出（AO1、AO2）可以編程，輸出范圍為-10V+10V，第3個輸出是硬件電路電樞電流實(shí)際輸出值（不可編程），兩個模塊的AO2通道均被編程為按百分比顯示的實(shí)際電樞電流輸出值。 兩個模塊的模擬輸入/輸出通道唯一不同的地方：在兩個模塊同時驅(qū)動時，模塊1的AO1通道輸出電流參考值（雙極性電流反饋-來自功率部分）到模塊2的AI3通道，作為兩個模塊的電流同步信號。在模塊2單獨(dú)傳動時，則AI3通道輸入端被一外接轉(zhuǎn)換繼電器

7、觸點(diǎn)短接置“0”。 兩個模塊的數(shù)字輸入/輸出端子DI1、DI2、DI4、DI5-DI8、DO2、DO3的功能都和標(biāo)準(zhǔn)配置不一樣，都被重新設(shè)定了。DI1設(shè)為ON/OFF功能。DI2設(shè)為RUN（運(yùn)行）功能。DI4設(shè)為模塊內(nèi)部復(fù)位功能。DI5、DI6被接24V（置“1”）。DI7和DI8配合使用，設(shè)為主電機(jī)過流、電機(jī)測速故障、勵磁丟失三項(xiàng)測試功能。DO2設(shè)為輸出致命故障信號給上位機(jī)PLC以及外接故障指示燈。DO3設(shè)為輸出諸如變流器超溫、欠壓等的報警指示。電源板、測量板、脈沖變壓器板相對于控制板就簡單一些，主要為做備品備件時跳線設(shè)置、進(jìn)線電位選擇、型號代換上要特別注意。雖然我們的索道設(shè)計為兩個模塊及電

8、機(jī)可以單獨(dú)傳動，但實(shí)際應(yīng)用中都是同時投入運(yùn)行，擴(kuò)展板（SDCS-IOE-1）作用不大，在兩個模塊同時投入運(yùn)行時，模塊1的擴(kuò)展板DI10、模塊2的擴(kuò)展板DI9、DI10均為24V（置“1”），通過10針扁平電纜連接控制板端子X17，傳送主/從運(yùn)行方式選擇的監(jiān)控信號，功能由控制板內(nèi)部軟件設(shè)定。 勵磁板SDCS-FEX-2A包括功率部分和控制板，它安裝在電樞變流器模塊內(nèi)部電源板SDCS-POW-1C的旁邊。功率部分是由兩個集成功率組件構(gòu)成的。每個組件包含一個二極管和一個晶閘管，它們連接起來組成一個單相半控橋式整流電路?？刂撇糠譃槿珨?shù)字系統(tǒng)，微處理器從電樞控制部分讀取所有的狀態(tài)信息，以完成對勵磁控制的

9、全部運(yùn)算，而SDCS-CON-2A經(jīng)端子X14及扁平電纜提供對勵磁功率部分的全部控制信號，使勵磁繞組得到所需要的勵磁電壓和電流。以得到最好的勵磁效果?？刂茊卧ㄒ韵轮饕糠郑河糜诳刂坪陀|發(fā)的微處理器80C198；通過一個交流電流互感器測量直流電流； 一個與變流器控制板SDCS-CON-2A相連的RS485接口?？刂拼艌鲭娏鞯能浖Υ嬖?0C198的ROM存儲器中，電流控制器是一個PI調(diào)節(jié)器。運(yùn)行參數(shù)儲存在電樞變流器的非易失性存儲器中，并且在每次初始化階段，通過RS485 連接傳送到勵磁單元中。Iact表示實(shí)際的磁場電流值，它通過交流互感器進(jìn)行測量，再通過取樣電阻，將勵磁電流轉(zhuǎn)化為一個電壓信號

10、。取樣電阻上的電壓能夠通過測試端子邊上的X14：進(jìn)行測量。2.2K的電阻可以防止端子短路。如果對這個電壓進(jìn)行測量的話，外部測量裝置的內(nèi)阻應(yīng)該大于1兆歐。兩個二極管-晶閘管組件組成一個單相半控整流橋，但是兩個二極管陽極不象通常那樣直接連接，而是連接到電流互感器的一個四匝的初級端子上，中間抽頭作為整流器的負(fù)極輸出。這樣就可以用交流互感器測量直流電流。一個MOV器件(壓敏電阻)用于吸收來自交流輸入電源中的尖峰電壓，另一個MOV位于直流輸出側(cè)，它主要用來吸收直流電機(jī)磁場產(chǎn)生的浪涌電壓。圖例： 磁場勵磁單元SDCS-FEX-2A的框圖 操作指導(dǎo)、軟件描述、服務(wù)手冊、參數(shù)表方面的學(xué)習(xí)： CDP 312RD

11、控制盤有四種不同的鍵盤模式:實(shí)際信號顯示模式 (ACT)、參數(shù)模式 (PAR)、功能模式 (FUNC)、傳動模式 (DRIVE) 供以后擴(kuò)展用。根據(jù)傳動的記錄, 鍵盤模式將顯示:實(shí)際信號、故障、故障歷史記錄器。參數(shù)模式用于改變軟件結(jié)構(gòu)、顯示信號和它們的實(shí)際狀態(tài)，如果不是寫保護(hù)的話, 顯示和改變參數(shù)值。功能模式用于選用專用的功能, 例如，參數(shù)上裝，從傳動到 控制盤CDP 312RD； 參數(shù)下裝，從控制盤CDP 312RD 到傳動； CDP 312RD顯示對比設(shè)置。傳動模式用于檢查配置，屏幕顯示將指出模塊類型和與控制盤CDP 312RD連接的傳動裝置的ID代碼。因?yàn)閮蓚€模塊的啟動準(zhǔn)備、信號換算、勵

12、磁單元預(yù)設(shè)、調(diào)整等工作DOPPELMAYR公司已經(jīng)做好了，而且很多參數(shù)進(jìn)行了寫保護(hù)，我們只需通過控制盤CDP312RD調(diào)閱一些運(yùn)行參數(shù)和故障、報警信息，加以控制板上的7段LED顯示代碼，對照操作指導(dǎo)第四章“信號與故障排除”，處理實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的故障和報警信息。故障信號將導(dǎo)致信號 10910 的關(guān)斷, 然后導(dǎo)致傳動停止。報警信號將在控制板 SDCS-CON-2A 的七段顯示器顯示代碼A . . 和控制盤CDP312RD 的LCD文本顯示的一樣。如果沒有故障發(fā)生僅顯示報警信號。報警信號除了A 101和A 102將不導(dǎo)致信號【10910】的關(guān)斷，進(jìn)而導(dǎo)致傳動的停止。所有的故障信號 ，除了F17,F1

13、8 和F44，都可在消除故障后復(fù)位，F(xiàn) 20 能夠自復(fù)位在重新通訊后。故障信號復(fù)位, 需采取以下步驟:（1）關(guān)斷命令 ON/OFF 和 RUN 。（2） 清除故障。（3）復(fù)位。（4）或者通過二進(jìn)制輸入短時間設(shè)置命令RESET【907】 為高(邏輯1)。（5）根據(jù)應(yīng)用條件, 再次給出命令 ON/OFF 和 RUN。 從CDP312RD信號CNT SW VERSION【11218】可以看出我們的變流器軟件版本號為最新的DC21.234。整個系統(tǒng)軟件由功能塊連接組成。其中每個獨(dú)立的功能塊均能實(shí)現(xiàn)整個功能中的部分功能。功能塊可以分為兩類：（1） 基本功能塊，始終處于激活狀態(tài)，一般總要用到。（2）必要時

14、才使用的功能塊。雖然已經(jīng)存在于標(biāo)準(zhǔn)軟件中了，但只有被激活【2504】后，才能加入到控制過程中。例如： 帶2或4個輸入的與門、或門、加法器，乘/除法器等，或用于閉環(huán)控制功能的積分器、PI調(diào)節(jié)器、D-T1元 件等。所有功能塊都有輸入輸出引腳及其引腳號，這些輸入/輸出引腳同樣被分成兩類：（1） 指定連接的輸入，如果想改變功能塊之間的連接，首先選擇輸入，然后連接輸出，所有這些連接在首尾各有一個點(diǎn)可以改變。（2）可以設(shè)置的參數(shù)(例如斜坡上升/下降時間,調(diào)節(jié)器增益,給定值等)。選擇輸入?yún)?shù)時,注意要忽略最右端2位;剩下的是要選擇的參數(shù)組號，最右端2位是要選擇的參數(shù)號?？梢杂肅DP312RD控制盤進(jìn)行選擇,

15、用雙箭頭選擇參數(shù)組,單箭頭選擇參數(shù)，或使用基于PC機(jī)的CMT/DCS500B調(diào)試工具。在傳動應(yīng)用中，模擬及數(shù)字的輸入/輸出端在內(nèi)部與標(biāo)準(zhǔn)程序的功能塊相連，模擬輸入信號類型由參數(shù)CONV MODE（1××）定義。對于軟件描述我們只作一定了解，程序是DOPPELMAYR編好了的，我們不作任何改動。服務(wù)手冊上“晶閘管故障判斷”我們應(yīng)重點(diǎn)學(xué)習(xí)?？梢詮膬煞矫媾袛啵海?）燒熔斷器 。熔斷器被燒斷說明有非常大的電流，產(chǎn)生大電流可能有以下原因： 晶閘管故障（陽極和陰極短路）導(dǎo)致模塊內(nèi)部進(jìn)線側(cè)相間短路； 4-Q 變流器中的環(huán)流（而不是晶閘管故障）導(dǎo)致模塊內(nèi)部進(jìn)線側(cè)相間短路；直流輸出端沒有足夠

16、的阻抗而短路； 逆變顛覆（動態(tài)制動，直流側(cè)有大電流高EMF，同時交流輸入電壓低），在制動或逆變狀態(tài)時，通常會導(dǎo)致燒斷熔斷器。（2）波形監(jiān)視器。波形監(jiān)視器顯示直流輸出的波形脈動程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常波形。造成這種情況的原因通常是一個晶閘管不工作，從而導(dǎo)致波形出現(xiàn)低谷。由于電流環(huán)的控制作用，會迫使其他的晶閘管出現(xiàn)一定的過載來補(bǔ)充電流的低谷，從而保持恒定的平均電流。當(dāng)導(dǎo)通角 90°時，這種補(bǔ)償會導(dǎo)致波形監(jiān)視故障。 如果變流器中的熔斷器燒斷，極有可能是有晶閘管故障引起的。如何找到故障晶閘管：首先，變流器必須和主電斷開。直流輸出至少一端必須和電機(jī)斷開。用歐姆表測量交流輸入端和直流輸出端（U1 至 C

17、1, V1至C1, W1至C1, U1至D1, V1至D1 還有 W1至D1）。 正常情況下，每次測量的阻值都應(yīng) > 1 k。如果其中一路的阻值<1 ，說明這一路上的晶閘管故障。阻容吸收電路可能會導(dǎo)致測量剛開始時的阻值短時間為0 ，如果測量的阻值小于 1 ，應(yīng)將兩個表筆交換位置，反向再測量一次。如果結(jié)果相同，一定是這個支路上的晶閘管發(fā)生故障，需要更換；再拆除故障支路上的熔斷器 ；雙向測量阻值找到故障的晶閘管 。象我們的4Q 變流器中，散熱器之間的兩個晶閘管要同時更換 。更換完晶閘管后，還要按照前面說的再測量一次，確保所有故障晶閘管都找到了。如果電機(jī)沒有和變流器斷開，測量結(jié)果可能有誤

18、。 如果波形監(jiān)視器故障，原因和前面的一樣：根據(jù)前面的測量判斷熔斷器和晶閘管是否正常；如果功率部分器件看起來正常，而一個或多個晶閘管沒有電流通過，就需要檢查脈沖觸發(fā)器和晶閘管門極之間是否正常工作，具體要檢查：脈沖放大器輸入側(cè)是否有信號？ 脈沖放大器輸出側(cè)是否有信號？ 脈沖是否發(fā)送到門極？是否連接有問題？觸發(fā)脈沖是否將晶閘管導(dǎo)通？是否所有測量位置的脈沖形狀都相同？檢查電流控制器的設(shè)定，同時測量并記錄3相交流電源的線電壓和電流。 DCS502B1203故障及報警檢修實(shí)例：一、08年7月，天氣異常炎熱，白天室外最高氣溫30度。索道正常運(yùn)行中巡視發(fā)現(xiàn)模塊1、2報警紅色指示燈均亮，控制板SDCS-CON-

19、2A上7段顯示器顯示A105，控制盤CDP312RD上文本顯示CONV OVERTEM ALARM （變流器過溫報警）。放置可控硅柜的室內(nèi)溫度近40度，接近模塊運(yùn)行環(huán)境溫度（0-40度）上限。因?yàn)槲覀冋麄€可控硅柜和高低壓配電同處一室，室內(nèi)抽風(fēng)機(jī)滿足不了模塊運(yùn)行環(huán)境溫度要求。領(lǐng)導(dǎo)研究決定，購置一臺8匹立式空調(diào)機(jī)，安裝好后，在炎熱天氣打開兩個安裝模塊的柜門，讓冷風(fēng)對著兩個模塊吹，報警信號從此以后消失。總結(jié)：（1）因?yàn)槲覀兊膬蓚€模塊和上位機(jī)PLC之間并沒有建立通訊，可選件SDCS-COM-5通訊板沒裝，控制室顯示屏上除電樞電流百分比顯示外無任何模塊運(yùn)行信息，所以運(yùn)行中要加強(qiáng)巡檢：溫度、濕度是否正常；輸入電源電壓是否正常；CDP312RD顯示屏、儀表、各元器件狀態(tài)指示燈是否正常；風(fēng)扇是否正常；是否有異響、局部過熱現(xiàn)象等。（2）可控硅柜最好能單獨(dú)一個機(jī)房，這樣環(huán)境條件控制上就方便的多。 二、08年11月，上午，索道運(yùn)行當(dāng)中突然出現(xiàn)工作制動器停車?？刂破辽现伙@示2號可控硅裝置故障，模塊2控制板（SDCS-CON-2A）7段LED上顯示A137代碼，控制盤CDP312RD顯示屏