西门子G120在抓斗起重机控制中的应用
博途调试g120_西门子G120变频器参数设置，快速使用
博途调试g120_西门⼦G120变频器参数设置，快速使⽤此套参数G120、G120C通⽤。
不废话，直接上接线图和参数。
1接线图上图是举升设备接线图，普通电机去掉制动电阻R即可。
2端⼦控制参数设置P10=1(参数设置结束后要设为0)P3=3(专家)P15=18(宏，可根据需要选择不同的宏控制⽅式)P1000=3(端⼦控制)P1070=1024(固定转速)P1300=0(V/F控制⽅式，设20为⽮量控制)“载荷⼤或线性控制容易报警则选⽤⽮量控制”P1900=0(不采⽤静态和动态的优化)P0730(18端NC，19端NO，20端COM)P0731(21端+，22端-，需外接24VDC)P0732(23端NC，24端NO，25端COM)P1016=2(⼆进制选择，设1时为直接选择)P1020=r0722.0 端⼦5P1021=r0722.1 端⼦6P1022=r0722.2 端⼦7P1023=r0722.3 端⼦8P1001-P1009根据⼆进制组合可⽤于设置正、反转，快、慢速P1120=2S(加速时间)P1121=1S(减速时间)举升设备设置如下：P10=1(参数设置结束后要设为0)P3=3P15=18P96=2(⽮量控制)P730=52.3P731=52.7P732=899.12(抱闸打开)P1000=3(端⼦控制)P1001正转P1002反转P1005、P1006设⼆段速P1016=2(转速固定设定值模式，设2为⼆进制选择，设1为直接选择) P1020=r0722.0 端⼦5P1021=r0722.1 端⼦6P1022=r0722.2 端⼦7P1023=r0722.3 端⼦8P1070=1024(固定转速)P1120=3S(加速时间)P1121=1S(减速时间)P1215=3(抱闸使能，0抱闸禁⽤；1抱闸同顺序控制；2抱闸打开保持；3抱闸同顺序控制，通过BICO连接)P1216=300(抱闸打开时间)P1217=500(抱闸闭合时间)P1470=8(⽐例增益)3⾛通讯参数设置博途软件中点进“调试向导”应⽤等级 选1；设定值指定 选第⼆项；设定值/指令源的默认值 选4，报⽂选352报⽂；驱动选件 (有制动电阻勾选填写制动电阻参数，⽆制动电阻直接下⼀页)；电机 按电机铭牌参数填写即可；重要参数 填写斜坡上升和下降时间，分别为3s和1s；驱动功能 ⼯艺应⽤普通电机默认即可，升降机等重载设备选5。
[抓斗,智能控制,技术]智能控制技术在抓斗起重机上的应用
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智能控制技术在抓斗起重机上的应用【摘要】随着社会主义市场经济改革体制的不断深化，促进了我国造船事业、港口货运事业等领域的发展，而抓斗起重机作为常用的起重机械设备，在控制系统上应用智能控制技术，尤其是PLC技术和变频调速技术在抓斗起重机上的应用，使抓斗起重机在作业过程中产生的故障率及维修率得到有效的降低，从而促进了抓斗起重机作业效率的有效提高，使抓斗起重机的智能化和自动化得到更好的实现，确保了抓斗起重机运行的节能性、可靠性和安全性。
【关键词】智能控制技术；抓斗起重机；变频器；电气自动化随着时代和社会经济的快速发展，促进了我国各个领域的发展速度，尤其是在码头、港口、矿业等行业的生产过程中，经常需要采用到抓斗起重机等起重机械设备，尤其是具有大吨位的造船门式起重机在码头、港口中进行安装作业。
但是在抓斗起重机上具有的传统电气控制系统耗能大、故障发生率高，导致事故频发，因此，在抓斗起重机上应用智能控制技术，能够使抓斗起重机系统在优化之后促进系统具有更高的稳定性和安全性，尤其是PLC技术和变频调速技术在抓斗起重机上的应用，具有更高的节能性和可靠性。
1.智能控制技术的主要内容1.1变频调速技术变频调速技术指的是对供电的电源频率经由变频器进行有效改变，使电机产生的回转速得到合理的调节，确保对转矩的功率和调速进行控制，以此来满足不同负荷承载所提出的要求。
由于变频调速技术在一定程度上具有高效率、高精度控制、高电机功率和在控制调速的范围上较宽，同时还能够使电能得到有效的节约，在起重机上的控制系统上得到广泛的应用。
PLC技术又称之为可编程控制器，其在功能上能够对逻辑进行重复的编写、编制和控制，在工业自动化控制中得到了广泛的应用。
具体的说，PLC技术主要包括了CPU（即中央处理单元）、输入输出接口、存储器和通讯接口等控制元件。
1.3其他技术在智能控制技术中除了包括变频调速技术、PLC技术之外，还包括了传感检测技术和现场总线控制技术等。
西门子G120在抓斗起重机控制中的应用
西门子G120在抓斗起重机控制中的应用摘要：本文结合紫金矿业集团珲春多金属有限公司的2台抓斗起重机项目，介绍了西门子G120变频调速系统在抓斗起重机中的控制方式、参数设置;并通过两台G120的主从控制模式，结合PLC的逻辑控制，实现了开闭和升降电机在满抓过程中的力矩平衡。
关键词：抓斗起重机;变频调速系统;PLC控制;参数设置;主从控制模式;力矩平衡前言起重机在工业生产中有广泛应用，用来实现物体在三维空间中的转运。
其中水平面上两个方向的运动分别由大、小车完成，称为行走系统;而垂直方向的运动则由起升机构负责。
大多数的起重机通过吊钩与被运物体相连，而当被运物体为粉状或小颗粒状时，则需要通过抓料斗，这就是抓斗起重机。
其中专门负责升、降运动的电机称为升降电机，另一台开闭电机除了负责抓斗的打开和闭合（放料和抓料）外，抓斗升降时，它还会同升降电机一起出力。
抓斗起重机的抓斗传动系统由开闭机构、升降机构两部分组成，通过钢丝绳与各自的滚筒联接，两者之间没有任何电气联锁，也无法加装合适的检测开关，在抓斗起重机运行过程中，满抓启升过程是技术关键，也是操作难点，在满抓启升过程中，抓斗升降、开闭电机容易出现受力不均匀的情况，需要起重机操作员靠经验点动调整抓斗升降及抓斗开闭钢丝绳的松紧度，并掌握抓斗提升电机投入运行的时机，如果抓斗开闭电机的钢丝绳太松，易造成抓斗料斗漏料;如果抓斗升降电机的钢丝绳太松，则开闭电动机单独受力过载，容易引起电机损坏或钢丝绳断裂。
此过程要求起重机操作员具有较强的操作经验和较高的操作技巧，而且需要操作员精神集中，劳动强度大。
本文根据实际项目介绍一种操作简单、安全可靠的控制方法来解决这一实际困难。
1.系统整体概述抓斗桥式起重机主要由桥架、小车、运行机构、司机室、抓斗及电控设备等部分组成。
本项目起重机的起重重量16吨，起升高度19.5米，跨度31.5米，起升开闭速度4-40米/分钟，大车行走速度9.45-94.5米/分钟。
SINAMICS G120功能介绍
SINAMICS G120 设定值信号源
模拟量输入设为设定值源 根据相连信号的类型 (± 10 V, 4 … 20 mA, …) 来调整该模拟量输入。
设定值
OFF1
指令被忽略
取反后的设定值
OFF1
三线制控制：方式 2
SINAMICS G120 常用功能——变频器控制
CDS0 CDS1
指令数据组（ CDS ）： 不同的变频器控制设置
SINAMICS G120 常用功能——变频器控制
切换变频器控制（指令数据组） 在某些应用中，变频器需要由不同的上级控制器操作。 示例：从自动模式切换至手动模式 可以选择通过由中央控制器的现场总线，或者通过开关柜现场接通 / 关闭电机以及修 改电机的转速。
电机保护和变频器保护
- 过电流保护 - 过电压保护 - 过热保护
故障安全的指令源
- 故障安全的数字量输入 - PROFIsafe
安全功能
电机控制
-- VV//ff控控制制 -- 矢矢量量控控制制
M
状态
- 数字量输出 - 模拟量输出
- 现场总线
应用特色功能
- 制动 - 捕捉重启 - 自由功能块 - 设备保护 - 单位切换
数字量输入共有5种方式控制变频器——三种两线制控制、两种三线制控制。 两线制控制是通过两个控制指令对变频器进行控制；三线制控制是通过三个控 制指令对变频器进行控制。
SINAMICS G120 常用功能——变频器控制
电机的动作
控制指令
典型应用
正转
西门子G120变频器说明书[4]
![西门子G120变频器说明书[4]](https://img.taocdn.com/s3/m/82bec838df80d4d8d15abe23482fb4daa48d1d79.png)
西门子G120变频器说明书一、产品概述西门子G120变频器是一种可满足多样化要求的模块化变频器，组件采用模块化设计，功率范围宽，0.55 kW ~ 250kW，可确保始终能够组合出一种满足要求的理想变频器。
该系列变频器提供有三种电压型号，可连接 200 V、400 V 和 690 V 电网。
³西门子G120变频器由两部分组成：控制单元（CU）和功率模块（P M）。
控制单元负责控制和监视功率模块和连接的电机，并提供操作员界面和通信接口。
功率模块负责将输入的交流电转换为可调节的输出电压和频率，以驱动连接的电机。
高效能：采用空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术，提高了输出电压的利用率，降低了谐波损耗，提高了效率和功率因数。
高可靠性：采用先进的散热设计，保证了功率模块的稳定运行。
具有过载、过压、欠压、过温、短路等多种保护功能，保证了变频器和电机的安全运行。
高灵活性：提供多种控制单元和功率模块的组合选择，满足不同的应用需求。
支持多种现场总线协议，如PROFINET、PROFIBUS、EtherNet/IP、CANopen、USS、Bacnet、Modbus等，实现与上位控制系统的无缝对接。
高智能化：具有自动调节功能，可根据电机参数和负载情况自动优化控制策略。
具有故障诊断功能，可显示故障代码和故障原因，并提供相应的解决方案。
具有数据备份功能，可将变频器参数保存在存储卡中，方便更换或复制。
二、产品型号G120C：是一种紧凑型变频器，集成了控制单元和功率模块于一体，适用于简单的应用场合，如风机、水泵等。
功率范围为0.55 kW ~ 18.5 kW。
G120 CU240B-2/CU240E-2：是一种标准型变频器，采用分离式的控制单元和功率模块，适用于中等复杂度的应用场合，如输送机、起重机等。
功率范围为0.55 kW ~ 132 kW。
G120 CU250S-2：是一种高性能型变频器，采用分离式的控制单元和功率模块，适用于高精度和高动态性能要求的应用场合，如数控机床、纺织机械等。
G120变频器的应用(工程师培训)
功能键
图1.1 基本操作面板
图1.2插有BOP的控制单元
n按键的功能
•FN键的功能
n通过操作面板修改参数 例：修改参数P003
2.西门子G120变频器的调试软件n NhomakorabeaC连接组件
•为系统选件
•是一块带隔离的 RS232 适配器（DP接口），可以
实现变频器与 PC 机之间通过串行RS232接口的可
•BOP(选件) •PC工具(安装了调试软件STARTER)
本节主要内容： q 快速调试 q 电机的参数识别 q 速度控制优化
4.2.1 快速调试的步骤
n 快速调试中要设置的主要参数 •电源参数：如进线电源频率 •电机参数：电机铭牌数据，有无编码器 •变频器运行方式：命令／设定值来源 •电机工作特点：最小频率／最大频率及上升斜坡 ／下降斜坡时间。 •调速控制方式：矢量控制、U/F控制
8.点动方式下的频率给定
5.9 跳转频率
5.10 斜坡时间
5.11 保存应用设置的结果
5.12 恢复出厂设置
n恢复参数为出厂设置：使变频器参数复原到一个既定 的初始状态。
201x年x月于xx班
n 快速调试流程图
西门子异步电动机铭牌
4.2.2 电机参数识别的步骤
n由于控制的要求，电机参数识别是必须要进行的 •如果不进行电机参数识别，那么变频器只能通过 电机铭牌的信息来估计等效电路参数。 •例如，定子电阻对于闭环矢量控制和V/F控制方式 下的电压提升特性是非常重要的。 •如果电机电缆较长或者采用第三方的电机，则也 需要进行电机参数识别。
靠通讯。
•安装了相应软件的 PC 机，可以通过该组件直接
对变频器进行控制和调试。
控制单元
西门子g120中文说明书
西门子股份公司：德国西门子股份公司创立于1847年，是全球电子电气工程领域的领先企业。
西门子自1872年进入中国，140余年来以创新的技术、卓越的解决方案和产品坚持不懈地对中国的发展提供全面支持，并以出众的品质和令人信赖的可靠性、领先的技术成就、不懈的创新追求，确立了在中国市场的领先地位。
2015年（2014年10月1日至2015年9月30日），西门子在中国的总营业收入达到69.4亿欧元，拥有超过32000名员工。
西门子已经发展成为中国社会和经济不可分割的一部分，并竭诚与中国携手合作，共同致力于实现可持续发展。
西门子变频器：西门子变频器是由德国西门子公司研发、生产、销售的知名变频器品牌，主要用于控制和调节三相交流异步电机的速度。
并以其稳定的性能、丰富的组合功能、高性能的矢量控制技术、低速高转矩输出、良好的动态特性、超强的过载能力、创新的BiCo（内部功能互联）功能以及无可比拟的灵活性，在变频器市场占据着重要的地位。
简介：西门子变频器以其强大的品牌效应，打破了以前日本品牌变频器在中国市场上的垄断地位，据有关专业市场调研机构的统计，西门子的高低压变频器在中国市场上已位居第一。
西门子变频器在中国市场的使用最早是在钢铁行业，然而在当时电机调速还是以直流调速为主，变频器的应用还是一个新兴的市场，但随着电子元器件的不断发展以及控制理论的不断成熟，变频调速已逐步取代了直流调速，成为驱动产品的主流，西门子变频器因其强大的品牌效应在这巨大的中国市场中取得了超规模的发展，西门子在中国变频器市场的成功发展应该说是西门子品牌与技术的完美结合。
在中国市场上我们能碰到的早期的西门子变频器主要有电流源的SIMOVERT A,以及电压源的SIMOVERT P，这些变频器也主要由于设备的引进而一起进入了中国的市场，目前仍有少量的使用，而其后在中国市场大量销售的主要有MICRO MASTER和MIDI MASTER,以及西门子变频器最为成功的一个系列SIMOVERT MASTERDRIVE,也就是我们常说的6SE70系列。
浅析西门子SINAMICS G120系列变频器及应用
浅析西门子SINAMICS G120系列变频器及应用发表时间：2020-09-17T14:09:44.213Z 来源：《科学与技术》2020年13期作者：伏永俊[导读] 本文介绍了西门子G120系列变频器在南钢大棒厂Φ50～180mm在线倒棱机中的应用，阐述了装置的特点，外部接线端子的功能，简单的BOP面板操作，常用参数设置及基本调试方法。
伏永俊南钢联合有限公司大棒厂江苏南京 210035摘要：本文介绍了西门子G120系列变频器在南钢大棒厂Φ50～180mm在线倒棱机中的应用，阐述了装置的特点，外部接线端子的功能，简单的BOP面板操作，常用参数设置及基本调试方法。
关键词： G120变频器；倒棱机；参数设置；调试方法引言南钢大棒厂Φ50～180mm在线倒棱机PLC系统硬件由1套S7300主站、4个ET200M I/O分站组成，完成数据采集、顺序逻辑控制、全线设备的操作联锁控制。
其操作方式分为手动和自动，操作室采用工控机来对全线的工作状态和异常情况进行监控，工业PC机能显示各种主要参数。
变频器采用西门子G120系列工程型变频器，采用PROFINET网卡与PLC通讯。
现场台、柜、箱与主PLC采用远程I/O（ET200M）形式，两者之间通过PROFNETT网络连接。
与工控机的通讯接口为基于TCP/IP的以太网。
西门子G120 变频器在使用过程中具有简洁的操作版面、基本的操作性能、良好的控带性以及数据交换与监控的能力。
下面我将就西门子G120系列变频器进行简单的介绍及应用分析。
1SINAMICS G120装置特点西门子变频器Sinamics G120系列具有强大的通讯功能，能和多个多个设备之间进行通讯，使用户可以方便的监控变频器的运行状态并修改参数。
西门子变频器Sinamics G120系列核心是控制单元，用户可以通过设定控制单元上的参数来实现变频器的正常运行。
西门子变频器Sinamics G120用途广泛，为用户提供了多种功能： 1）使用灵活标准的模块设计，功率模块PM、控制单元CU和操作面板BOP都是完全独立的单元，支持带电热插拔。
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西门子G120在抓斗起重机控制中的应用
摘要：本文结合紫金矿业集团珲春多金属有限公司的2台抓斗起重机项目，介绍了西门子G120变频调速系统在抓斗起重机中的控制方式、参数设置;并通过两台G120的主从控制模式，结合PLC的逻辑控制，实现了开闭和升降电机在满抓过程中的力矩平衡。
关键词：抓斗起重机;变频调速系统;PLC控制;参数设置;主从控制模式;力矩平衡
前言
起重机在工业生产中有广泛应用，用来实现物体在三维空间中的转运。
其中水平面上两个方向的运动分别由大、小车完成，称为行走系统;而垂直方向的运动则由起升机构负责。
大多数的起重机通过吊钩与被运物体相连，而当被运物体为粉状或小颗粒状时，则需要通过抓料斗，这就是抓斗起重机。
其中专门负责升、降运动的电机称为升降电机，另一台开闭电机除了负责抓斗的打开和闭合（放料和抓料）外，抓斗升降时，它还会同升降电机一起出力。
抓斗起重机的抓斗传动系统由开闭机构、升降机构两部分组成，通过钢丝绳与各自的滚筒联接，两者之间没有任何电气联锁，也无法加装合适的检测开关，在抓斗起重机运行过程中，满抓启升过程是技术关键，也是操作难点，在满抓启升过程中，抓斗升降、开闭电机容易出现受力不均匀的情况，需要起重机操作员靠经验点动调整抓斗升降及抓斗开闭钢丝绳的松紧度，并掌握抓斗提升电机投入运行的时机，如果抓斗开闭电机的钢丝绳太松，易造成抓斗料斗漏料;如果抓斗升降电机的钢丝绳太松，则开闭电动机单独受力过载，容易引起电机损坏或钢丝绳断裂。
此过程要求起重机操作员具有较强的操作经验和较高的操作技巧，而且需要操作员精神集中，劳动强度大。
本文根据实际项目介绍一种操作简单、安全可靠的控制方法来解决这一实际困难。
1.系统整体概述
抓斗桥式起重机主要由桥架、小车、运行机构、司机室、抓斗及电控设备等部分组成。
本项目起重机的起重重量16吨，起升高度19.5米，跨度31.5米，起升开闭速度4-40米/分钟，大车行走速度9.45-94.5米/分钟。
抓取的物料为精铜矿和石英砂，采用3.2立方米容量的抓斗。
大车由2台15kw的变频电机驱动，小车由2台4kw的变频电机驱动，开闭和起升机构各由一台75Kw的变频电机驱动;开闭升降变变频器配置分别由功率单元6SL3224-0BE38-
8UA0、控制单元6SL3246-0BA22-1BA0、控制面板6SL3255-0AA00-4CA1组成。
控制系统主要由PLC、变频器、联动操作台等组成。
PLC采集手柄控制器信号，经过程序进行逻辑判断，依据判断结果调节变频器的输出，来控制驱动电机的方向、转速。
在变频器分配方面，大车小车的变频器都采用一拖二的方式，即一台变频器同时驱动两台电机;开闭和起升各采用一台变频器进行矢量主从控制。
2.系统控制原理
大车小车分别设有正反向和三档速度可调，变频器采用V/F控制方式，速度调节为固定速度调节，通过司机室左边的操作手柄进行操作。
起升和开闭也分别设正反向和三档速度可调，起升设有转矩和速度切换控制，起升和开闭变频器采
用带变频器的矢量控制方式。
传统的满抓功能的实现，是开闭电机全速闭合，升降电机处于反接状态，同时转子又接入大电阻，由此产生的反向低力矩仅能拉紧支持绳。
实际上电阻器的计算比较粗略及选型及制造上的误差，力矩的给定值不能调整，因而造成现场满抓功能的实现困难。
为了实现自动满抓功能，在变频调速控制系统中，我们采用了西门子G120变频器系列的CU250S-2控制单元的主从控制功能结合PLC的逻辑控制功能。
我们把开闭电机作为主轴，起升电机作为从轴，为实现力矩平衡和满抓功能，从轴的力矩给定值通过PLC控制继电器在主轴的力矩实际值输出和PLC的给定值之间切换。
满抓操作时，操作员把主轴变频器打到三档闭合状态，抓斗快速闭合，此时PLC把从轴变频器转换到力矩工作模式，并把从轴的力矩值切换到由PLC的模拟量输出口给定。
PLC给定从轴一个向上的小力矩既能使升降钢丝绳保持张紧状态又能使钢丝绳不脱槽。
由于给定的力矩很小不足以维持不断增加的物料和抓斗自身重量抓斗会下降，在抓斗闭合过程中斗不断沉入料堆，使得抓取更多的物料，从而实现自动满抓功能。
抓斗完全闭合上升时，当PLC检测到开闭变频器AO1口输出的力矩值大于力矩平衡设定值时输出信号把升降变频器的力矩给定值切换到由开闭电机变频器AO0给定。
即升降变频器跟随开闭变频器的输出力矩，达到力矩平衡，而不需要靠起重机操作员凭经验来判断抓斗升降电机投入运行的时机，抓斗升降和开闭钢丝绳受力平均，使抓斗匀速上升。
而在满抓过程中，满抓启升过程时间短、抓料量稳定而且运行平稳没有冲击，既摆脱了对操作员经验的依赖，又降低了操作员的劳动强度，提高了工作质量。
开闭升降变频器的参数设定如下表一、表二：
表一：开闭变频器参数设定
表二：升降变频器参数设定
3.系统硬件设计
本系统硬件由西门子314CPU、西门子G120变频器、操作手柄、继电器等组成。
3.1变频器控制
PLC的逻辑输出通过继电器隔离连接到变频器的输入点控制变频器的启停、调速、转矩/速度切换。
开闭变频器的模拟量输出AO0通道与升降变频器模拟量输入AI0通道实现主从连接;开闭变频器的AO1通道信号输入到PLC的模拟量模块，通过PLC程序处理转变为转矩限幅后由PLC的模拟量模块通道输出给定到升降变频器的AI1通道。
图一：升降变频器控制原理图
图二：开闭变频器控制原理图
3.2 PLC硬件配置
PLC的数字量输入点有操作手柄的信号，数字量输出点有变频器的方向和速度切换，模拟量输入输出点分别是主轴力矩实际值和从轴力矩给定值。
PLC 选用西门子的S7-314C PN/DP，并分别选了一个数字量输入输出模块做系统的连锁控制。
PLC的硬件配置图如下：
图三：PLC硬件组态图
4.结束语
2台抓斗起重机在珲春多金属有限公司的安装调试运行以来，设备一直稳定可靠，与普通抓斗起重机相比具有对机械设备冲击小，调速平稳，大大降低操作员的劳动强度和操作难度，减少了岗位对操作经验的依赖，并具有维修维护简单，维修费用低的特点。
作者简介：
欧阳伦云（1974—），男，湖南省洞口县人，湖南株洲天桥起重机股份有限公司，电气工程师，学士，起重机械的电气设计、研发、项目管理及参与等工作。