1 抱閘應用概述

我們在實際工業場合中經常會使用到電機的抱閘，但是經常會出現一些工程師調試完抱閘后發現抱閘打開的時候會出現溜車，或者激活抱閘功能后出現打不開抱閘的情況，本文主要針對西門子Sinamics S120的抱閘功能設置中經常忽略的問題進行闡述。

2 擴展抱閘應用

*2.1擴展抱閘的應用場合

擴展抱閘多應用于位能型負載，例如起重，提升等類型設備，可實現如下功能：

可實現負載的制動控制；

可實現驅動系統脈沖封鎖下機械定位控制等；

由于提供的靈活的配置功能，那么不正確的設置可能會導致機械設備的損壞。

在本文中將介紹實際應用存在問題，并給出對應的解決措施。

2.2提升類應用中的溜車問題及其解決方案

對于位能性負載，為實現在打開抱閘時零速平穩起動，甚至是穩定零速懸停。

可通過驅動系統輸出由工藝控制器計算與負載相關的設定轉矩后，在考慮抱閘，機械等動作時序后執行開抱閘操作。其基本控制原理如下：

圖1 基本控制原理

轉矩預控輸出的控制量疊加于速度控制量，作為最終的轉矩給定，其主要包括：

載荷預置轉矩：根據機械設備及負載測量計算預置轉矩。這個預置轉矩在速度控制器使能后，立即輸出理論上抵消載荷的轉矩設定，而速度控制器輸出僅做微小的動態補償，進而是實際轉速快速跟隨轉速給定，極大的消除或減小溜車現象，保證提升設備快速平穩啟動，從而提高安全性與效率。

加速度預置轉矩：根據機械設備的慣量來計算加速度轉矩，同樣在速度控制器使能后，疊加于轉矩給定。

對于無法實施載荷觀測應用下，擴展抱閘應用也可初步解決提升類負載開閘溜車問題。基本設置如下：

圖2 超限閾值設置的的功能圖

2.3擴展抱閘調試需要注意的問題

1. 抱閘打不開：

Q: 在擴展抱閘缺省設置下速度調節器使能p1152設置為開閘控制命令r899.15，但是r899.15只有在抱閘打開時方能為1，這樣邏輯互鎖，導致無法打開抱閘。

A: 我們可以將P1152=1，即可解決。

2.抱閘控制時序：

抱閘時序，由高到低：抱閘配置參數P1215→參數P1219[0..2]和P855→靜態識別→模擬量互聯使用閾值判斷的控制指令。不同的優先級可以在一些復雜應用環境中，更好的去通過抱閘去保護機械設備,減少人員和財產的損失。

3.開閘時間P1216的影響：

P1216的作用與意義：

如果采用轉矩電流或者轉矩做為開抱閘的閾值，那么需要注意Stop2狀態，在打開抱閘過程中有P1216延遲時間。該狀態下，脈沖雖然使能，但轉速控制器還未被使能，是一個中間狀態，如果使用轉矩實際值r80開抱閘，實際通過trace可以發現如果P1216的設置不合理，轉矩在stop2過程中是變化的。

圖3 stop2狀態的trace圖

存在的問題：

P1216設置的大小直接影響到開抱閘瞬間轉矩和轉矩電流的變化。

解決的方法：

可以嘗試使用速度環的積分分量r1482做為開抱閘閾值，該值在stop2的變化較小。

總結：

P1216的開閘延時需要根據實際抱閘動作的機械時間進行設置，該參數設置不合理不僅僅影響到抱閘的使用壽命，同時還影響到開抱閘瞬間電流和轉矩的波動。

2.4擴展抱閘使用中快速啟停

應用背景：

抱閘在一些應用場合中需要快速動作，比如起重機，在帶手動控制裝置的起重機上，變頻器必須立即對控制桿即主控開關的動作作出響應。

面臨的問題：

電機在啟動過程中有去磁和建立磁場的時間，這個時間通常需要1~2秒，與快速啟停的需求矛盾。

解決措施：

驅動通過“ON”指令(p0840)上電（脈沖已使能）。而轉速設定值(p1142)和轉速控制器(p0856)處于鎖定狀態。電機已充磁。因而省去了交流電機上通常需要的充磁時間，大約 1-2 秒。

現在，在主控開關偏轉和電機旋轉之間只間隔了制動打開時間。一旦主控開關偏轉，便發出“來自控制系統的設定值使能”（該位和 p1142、r1229.3、p1224.0 互聯）。立即使能轉速控制器。在制動打開時間(p1216) 屆滿后，使能轉速設定值。

主控開關處于零位時，轉速設定值被鎖定，驅動沿著斜坡函數發生器的下降斜坡減速。一旦低出靜態極限(p1226)，制動立即閉合。在制動閉合時間(p1217)結束后，轉速控制器被鎖定，現在電機無法旋轉。

需要注意的是，上訴設置變頻器始終處于使能狀態?？梢越Y合工藝情況，判斷如果電機不在工作狀態下，需要將變頻器脈沖封鎖。

圖4 設置功能圖

2.5 對于電機抱閘閉合的需求

1.位置機械鎖定，無機械制動要求；
2.緊急狀態下的抱閘實現機械制動要求
3.針對上述的抱閘需求，需要注意的閉合抱閘的邏輯條件要求：

（1）零速檢測的邏輯：

默認關閉抱閘是需要零速檢測的，零速檢測條件：

?默認連接量是速度的實際值低于設定的閾值P1226，也可以連接現場速度檢測傳感器。

?速度給定值低于設定的閾值。

?可以設置P1224的參數以及OFF1和OFF3的命令存在。

（2）完全零速關閉抱閘設置：

零速關閉的設置：

上訴零速檢測邏輯的三個條件中，第二個和第三個的邏輯條件需要關閉，關閉的方法是P1276和P1227的延時時間設置為300s。此時裝置關閉抱閘的條件只剩下實際速度檢測是零速。

（3）OFF2抱閘系統響應：

OFF2抱閘立即封鎖脈沖、關閉抱閘。此時很有可能是帶速抱閘，設計時需要考慮。

（4）緊急制動：

在緊急制動情況下電機需要同時達到電氣制動和機械制動。此時, 可以將OFF3用作緊急制動的觸發信號:p1219[0]=r0898.2和p1275.00=1(OFF3觸發“立即閉合制動”,取反信號)應將OFF3 減速時間(p1135)設為 0 秒，防止變頻器在制動閉合時運行。電機內可能會產生再生電能，因此必須將該電能反饋到電網中或通過制動電阻消耗。