ATV71在起重行业中的应用

ATV71变频器负载平衡功能应用案例施耐德电气(中国)有限公司ISBU NC SAE 王文博烟台一、应用背景工程船的起重臂由两股钢丝绳牵引（如图1），钢丝绳由绞盘（如图2）卷绕控制长度，进而控制起重臂的升降。

为保证起重臂平衡和安全，两股牵引钢丝绳需保证同步运行，这就决定了两个对应的绞盘需要保证同步运行。

工程船起重能力的大小直接影响工程船的性能。

船上动力仓的空间有限，限制了绞盘的数量和大小。

所以需要在固定的空间能得到更大的动力。

综合诸多因素，船舶设计师在设计起重臂升降时采用了两个绞盘通过一根钢轴硬性连接(如图3)，由两台相同功率的异步电机共同驱动这两台绞盘。

从而保证两台绞盘的同步和动力的充沛。

起重臂升降有多档位控制，分为超慢(10hz)、慢(30hz)、标准(50hz)、快(75hz)、超快(100hz)等5档。

为了实现多档位控制，电机驱动采用变频控制方式。

对于变频器的选择，因为要实现来台绞盘的同步，对变频器就要求有同步运行的功能。

最终客户选择了施耐德电气生产的ATV71变频器。

ATV71强大的性能和超强的稳定性，可以很完美的保证客户的应用。

二、参数设置当两个电机通过机械连接时，二者速度相同，且每一个电机都由一个变频器来控制，ATV71变频的负载平衡功能可用于提高两电机间的转矩分配。

为此，基于转矩来改变速度。

下面是变频器内关于负载平衡需要设置的参数。

LbA:设置为YES。

开启“负载平衡”功能。

注意：才参数需在停机状态下设置。

Lbc:异步电机输出额定转矩对应的频率与同步转速对应的频率（50HZ）的差额。

一般可以按同步转速减去额定转速的差值除以同步转速再乘以50HZ计算该值。

举例：四极异步电机额定转速:1440r/min，理论同步转速：1500r/min；Lbc = (1500 r/min -1440 r/min ) * 50 Hz / 1500 r/min = 2 Hz 经计算Lbc设置为2。

Lbc1：负载修正-频率下限。

1．高速提升功能的特点
当负载很轻或空载时，本功能可以实现运行周期的优化，这时变频器运行于恒功率模式，在输出电流不超过电动机额定电流的前提下，使速度超过额定值。

典型应用有起重机的提升运动等。

2．高速提升运行的模式
高速提升有两种运行模式：速度给定模式和电流限幅模式。

在速度给定模式下，电动机以负载的函数计算，其优势是速度斜坡保持线性，缺陷是称重需要时间；电流限幅模式指上升时根据电动机电流限制最高速度，下降时（发电机模式）本功能自动变为速度模式。

其优势是上升时无台阶式延时，超过额定转速以恒功率运行，额定转速以上运行时不超过额定电流。

缺陷是电流限幅使速度斜坡保持非线性，只有在电动机象限才可用。

速度可以根据负载重量计算得到的限幅增加，速度限幅根据估算负载（转矩计算）获得。

在用来进行负载测量期间，若给定频率减少到可调台阶速度（用以实现负载测量的速度）以下，则最高转速计算停止：在速度给定模式下：
①若给定频率《电动机额定频率（ FRS），则频率输出被设定为给定频率。

②若给定频率》电动机额定频率（ FRS），则频率输出被设定为给定频率，但不超过估算最高转速。

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起升电机配套施耐德变频器调试步骤硬件配置：电机：变频专用电机，额定功率**KW ，额定电压**V ，额定电流**A ，恒转矩最大额定频率**Hz, 额定转速****rpm ；恒功率最大频率**Hz. 绝缘等级： F 级+.配输出光电编码器。

变频器：ATV71H***N4，380/480V ，**KW/**HP步骤一、为方便访问所有必要的参数，首先将参数访问权限设置为专家级。

主菜单>访问权限=标准专家；LAC:=Std Epr以下的设置在变频器菜单中进行。

步骤二、在简单启动菜单中，将宏配置设置为起重提升宏。

宏配置:=启动停止起重提升SIM->CFG:=STS HSt注意：改变宏配置，需要按确认键 2 秒钟以上确认。

在这种宏配置下，变频器有些功能和参数进行了预定义，如制动控制逻辑功能将继电器输出R2的功能设置为抱闸控制，LI3被定义为故障复位，LI4被定义为外部故障触发。

在大多数情况下，不需要用端子实现故障复位和外部故障触发。

这时可以在故障管理菜单中将其取消。

方法是：故障管理菜单：故障复位〉故障复位〉LI3 未分配FLt->rSt->rSF=LI3 nO外部故障〉外部故障〉LI4 未分配FLt->EtF->EtF=LI4 nO步骤三、在电机控制菜单（drC-）中，设置电机参数：按照电机铭牌，输入如下电机参数：电机额定功率=**KWnPr=**KW电机额定电压=**VUnS=**V电机额定电流=**AnCr=**A电机额定转速=**rpmnSP=**rpm最大输出频率=60 100HztFr=60—100Hz 然后请求自整定：自整定：nO 请求自整定tUn=nO YES 这时变频器会对电机输出，但不会转动，也不会发出制动器释放指令，所以无须将电机与卷筒脱开。

在自整定之前，应确保变频器显示的状态为rdy ，即就绪。

自整定需要的时间依变频器的功率大小而不同，75KW以内只需数秒，90KW以上需要两到三分钟。

1 概况天津某钢厂变频桥式起重机的电气系统使用施耐德变频器，因主起升机构不允许故障停机，因此主起升卷筒由两台同轴电动机驱动，两台变频器之间采用主从控制方式。

ATV71变频器主从控制系统如图7-13所示。

图7-13 ATV71变频器主从控制系统2 ATV71变频器主从控制实现方法①将主机的AOI输出端子连到从机的AI2输入端子上，用屏蔽双绞线。

②把主机AOI输出设为四象限转矩输出，设定滤波时间，同时把从机AI2设置为转矩输入。

③两台变频器相互为主从控制关系，每台都需设置两套电动机参数，由LIx进行切换。

④由PLC把相同的速度参考值及启停命令发给主、从变频器。

⑤将从机的宏配置设定为主从控制模式，在转矩控制菜单中选定转矩控制，并把AI2分配为转矩给定通道。

主从控制曲线如图7-14所示。

可通过一个逻辑输入和一个模拟输入来传送转矩的符号与数值。

图7-14 主从控制曲线-AB与CD：“回退”为速度调节；-BC:转矩控制区；-E：理想工作点。

3 重点参数主从控制重点参数有如下几个：①转矩给定符号分配( TSD)，接收到的是四象限转矩给定。

②转矩系数(TRT)：转矩给定值缩放范围为0 - 1000%。

③转矩斜坡时间(TRP)：转矩加减速时间，范围为0 -99. 99s。

④转矩控制停车(TST)：根据实际应用工艺，设置转矩控制停车的方式。

⑤[自由停车](YES)：根据实际应用工艺，设置是否为自由停车。

⑥正静带设置(DBP)：正向死区，实际<3Hz，具体数值要通过调试得出。

⑦负静带设置(DBN)：反向死区，范围为0 -2倍的TFR，实际小于3Hz，具体数值要通过调试得出。

4 小结从该桥式起重机的主起升满负载测试结果来看，主从变频器的稳态转矩误差在±3%以内（主从驱动均为闭环），动态的跟踪响应也比较理想。

电动机知识ATV71变频器简介ATV71变频器是专为工业市场设计的，适用于恒转矩应用的一款施耐德变频器：它主要面向以下行业应用：起重、提升、物料输送、包装、过程控制设备、人造扳及木工机械、高惯量的负载。

它将全面替代ATV58、ATV58F、ATV68、ATV68F等产品；它集成了强大的专业应用功能，以满足不同电动机控制的需要。

ATV71可以提供标配的图形显示终端，提供多种类型的通信协议，其中Modbus和CAN open协议是内置的。

ATV71的多种选件卡可以扩展输入／输出端子或增强编程能力，以适应复杂应用的需要；其功率涵盖了0. 37 - 500kW的范围，单相200 -240V的产品最大功率可到5.SkW；ATV71是面向全球市场的产品，它遵守国际规范与标准，包括EMC、安全、环境等多方面。

1 控制部分组成说明变频器的控制部分是所有型号所通用的，控制部分由四块板组成：控制板所有型号通用）、端子排（所有型号通用）、电动机控制板（400V时最大75kW，200V时最大55kW）、接口板（400V时最大90kW，200V时最大75kW）。

2 所使用的材料及防护等级18. 5kW，400V以下及15kW，200V以下变频器本体由塑料件制成，22kW，400V以上及18. 5kW，200V以上变频器本体由铝锌合金制成，前面板由铝制材料制成；在防护等级方面，全系列ATV71的前面板都能达到IP31的防护等级，顶部的防护等级可达IP41，整个产品的防护等级是如下的情况：对于Nema 类型1，最大75kW的产品，防护等级是IP21；大功率的产品主电路接线端子部分防护等级为IP00，Nema类型1加选件后的防护等级为IP21。

3 尺寸对于ATV71变频器标准版本的产品，一共可分为15个尺寸；进线电压为380 - 480V，功率为0.75 - 500kW的变频器共14个尺寸；进线电压为200 - 240V，功率为0. 37 ~75kW的变频器共9个尺寸。

atv71参数拷贝摘要：1.介绍ATV71参数拷贝的背景和意义2.解释ATV71参数拷贝的具体步骤3.分析ATV71参数拷贝在实际应用中的优势4.总结ATV71参数拷贝的意义和作用正文：ATV71参数拷贝是现代工业生产中一个重要的环节，它通过对ATV71参数的拷贝，能够有效地提高生产效率，降低生产成本，为企业的可持续发展提供有力保障。

首先，我们需要了解什么是ATV71参数。

ATV71是一种工业用控制器，它能够对各种工业设备进行精确控制，从而保证生产过程的顺利进行。

而ATV71参数，就是指控制器的各项设置，包括输入输出设定、运行速度设定、故障诊断设定等。

ATV71参数拷贝的具体步骤如下：1.准备工作：首先，需要准备好ATV71控制器和拷贝设备，同时，确保控制器与拷贝设备之间的连接稳定。

2.打开拷贝设备：启动拷贝设备，进入拷贝模式。

3.选择目标控制器：在拷贝设备上选择需要拷贝参数的目标控制器。

4.开始拷贝：点击开始拷贝按钮，拷贝设备将自动读取并存储目标控制器的参数。

5.拷贝完成：拷贝设备将提示拷贝完成，此时，可以断开连接，结束拷贝过程。

ATV71参数拷贝在实际应用中的优势主要体现在以下几点：1.提高生产效率：通过拷贝参数，可以大大减少设备调试的时间，从而提高生产效率。

2.降低生产成本：拷贝参数可以避免重复设置，减少操作失误，从而降低生产成本。

3.保证生产质量：拷贝参数可以确保生产过程中设备的精确控制，从而提高产品质量。

4.便于设备维护：拷贝参数可以帮助工程师快速了解设备状态，为设备维护提供便利。

综上所述，ATV71参数拷贝在现代工业生产中具有重要意义和作用，它能够提高生产效率，降低生产成本，保证生产质量，并便于设备维护。

起升电机配套施耐德变频器调试步骤硬件配置：电机:变频专用电机，额定功率**KW，额定电压＊＊V，额定电流 **A，恒转矩最大额定频率*＊Hz, 额定转速*＊**rpm;恒功率最大频率**Hz。

绝缘等级：F级+。

配输出光电编码器。

变频器：ATV71H*＊＊N4，380/480V，＊*KW/＊*HP步骤一、为方便访问所有必要的参数，首先将参数访问权限设置为专家级。

主菜单〉访问权限=标准→专家；LAC:=Std→Epr以下的设置在变频器菜单中进行.步骤二、在简单启动菜单中,将宏配置设置为起重提升宏。

宏配置：=启动停止→起重提升SIM—>CFG:=STS→HSt注意：改变宏配置,需要按确认键2秒钟以上确认。

在这种宏配置下,变频器有些功能和参数进行了预定义，如制动控制逻辑功能将继电器输出R2的功能设置为抱闸控制，LI3被定义为故障复位，LI4被定义为外部故障触发.在大多数情况下，不需要用端子实现故障复位和外部故障触发。

这时可以在故障管理菜单中将其取消。

方法是：故障管理菜单:故障复位〉故障复位〉LI3→未分配FLt—〉rSt—>rSF=LI3→nO外部故障>外部故障>LI4→未分配FLt—〉EtF-〉EtF=LI4→nO步骤三、在电机控制菜单(drC—）中,设置电机参数：按照电机铭牌，输入如下电机参数:电机额定功率=＊＊KWnPr=**KW电机额定电压=＊*VUnS=＊＊V电机额定电流=＊＊AnCr=＊＊A电机额定转速=*＊rpmnSP=**rpm最大输出频率=60→100HztFr=60-100Hz然后请求自整定:自整定：nO→请求自整定tUn=nO→YES这时变频器会对电机输出，但不会转动，也不会发出制动器释放指令,所以无须将电机与卷筒脱开。

在自整定之前，应确保变频器显示的状态为rdy,即就绪。

自整定需要的时间依变频器的功率大小而不同，75KW以内只需数秒，90KW以上需要两到三分钟。

电动机知识ATV71变频器简介ATV71变频器是专为工业市场设计的，适用于恒转矩应用的一款施耐德变频器：它主要面向以下行业应用：起重、提升、物料输送、包装、过程控制设备、人造扳及木工机械、高惯量的负载。

它将全面替代ATV58、ATV58F、ATV68、ATV68F等产品；它集成了强大的专业应用功能，以满足不同电动机控制的需要。

ATV71可以提供标配的图形显示终端，提供多种类型的通信协议，其中Modbus和CAN open协议是内置的。

ATV71的多种选件卡可以扩展输入／输出端子或增强编程能力，以适应复杂应用的需要；其功率涵盖了0. 37 - 500kW的范围，单相200 -240V的产品最大功率可到5.SkW；ATV71是面向全球市场的产品，它遵守国际规范与标准，包括EMC、安全、环境等多方面。

1 控制部分组成说明变频器的控制部分是所有型号所通用的，控制部分由四块板组成：控制板所有型号通用）、端子排（所有型号通用）、电动机控制板（400V时最大75kW，200V时最大55kW）、接口板（400V时最大90kW，200V时最大75kW）。

2 所使用的材料及防护等级18. 5kW，400V以下及15kW，200V以下变频器本体由塑料件制成，22kW，400V以上及18. 5kW，200V以上变频器本体由铝锌合金制成，前面板由铝制材料制成；在防护等级方面，全系列ATV71的前面板都能达到IP31的防护等级，顶部的防护等级可达IP41，整个产品的防护等级是如下的情况：对于Nema 类型1，最大75kW的产品，防护等级是IP21；大功率的产品主电路接线端子部分防护等级为IP00，Nema类型1加选件后的防护等级为IP21。

3 尺寸对于ATV71变频器标准版本的产品，一共可分为15个尺寸；进线电压为380 - 480V，功率为0.75 - 500kW的变频器共14个尺寸；进线电压为200 - 240V，功率为0. 37 ~75kW的变频器共9个尺寸。

施耐德ATV71变频器高速提升功能的速度
给定模式原理
施耐德ATV71变频器的高速提升功能的速度给定模式的原理与应用
高速提升功能是依据估算负载(转矩计算)来获得速度给定限幅的。

1．在电动机象限-上升过程：
最大允许运行速度的计算值=速度给定值×额定频率×上升系数COF的函数。

2．发电机象限-下降过程：
最大允许运行速度的计算值=速度给定值×额定频率×下降系数OTR的函数。

3．工作过程：
获得运行命令后，变频器实际速度沿斜坡上升，当变频器速度超过称重速度OSP，变频器开头称重，在称重时间段tOS内，速度将稳定在转速OSP以执行称重功能，在称重时间tOS内，若给定频率FrH削减到称重速度OSP以下，则最高转速计算停止，不进入高速提升功能。

假如完成了称重的过程，变频器的速度将会沿斜坡上升到速度给定值：若给定频率FRH电机额定频率(FRS)，则频率被设定为FrH。

若给定频率FRH电机额定频率(FRS)，则频率输出被设定为FRH，但不会超过估算出的最高转速。

假如速度给定值大于最大允许运行速度，
变频器将会沿斜坡加速直到达到计算出来的最大允许运行速度运行。

在获得停车命令或转变运转方向命令之前，变频器的速度将保持在计算的速度限幅内。

图1给出了速度给定值工作模式的工作时序。

2023年有专家发表于《起重运输机械》期刊第8期上的技术讨论论文。