ABB DCS 500B Systembeschreibung Seite 52

Drehzahlsollwertaufbereitung
Der Drehzahlsollwert für den Hochlaufgeber wird durch die Blöcke REF SEL, mit denen eine
Auswahl des benötigten Sollwertes getroffen werden kann, dem Funktionsbaustein CONST
REF, der maximal 4 fest einstellbare Sollwerte generiert, dem Funktionsbaustein SOFTPOT,
der in Verbindung mit dem Funktionsbaustein RAMP GENERATOR die Funktion eines Mo-
torpotentiometers nachbildet, oder durch den Funktionsbaustein A1 (Analogeingang 1) gebil-
det.
Der Funktionsbaustein RAMP GENERATOR beinhaltet einen Sollwertintegrator mit 2 Hoch-
und Runterlauframpen, 2 Zeiten für den S-Verschliff, Begrenzung für Ober- und Untergrenze,
Hold Funktion und den Funktionen "Folge" dem Drehzahlsollwert oder "Folge" dem Dreh-
zahlistwert. Zur Erfassung von Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgängen steht ein
eigenes Signal zur Verfügung.
Der Funktionsbaustein REF SUM ermöglicht es, den Ausgang des Hochlaufgebers und ein
frei definierbares Signal zu addieren.
Drehzahlistwertaufbereitung
Auf diesem Blatt wird die Drehzahlist-/ und Sollwertaufbereitung dargestellt. Über den Funkti-
onsbaustein AITAC wird der Drehzahlistwert von einem Analogtacho eingelesen. Der Funk-
tionsbaustein SPEED MEASUREMENT verarbeitet die 3 möglichen Istwertsignale Analogta-
cho, Pulsgeber oder die Ausgangsspannung des Stromrichters (SPEED_ACT_EMF) - ge-
mäß dem Funktionsbaustein EMF TO SPEED CALC (wenn 2102=5, keine Feldschwä-
chung möglich). Über Parameter erfolgt die Aktivierung von Glättungsfunktionen, die Aus-
wahl des Istwertes und ggf. die Einstellung der maximalen Drehzahl. Diese Parameter die-
nen auch zur Normierung des Drehzahlregelkreises.
Der Funktionsbaustein SPEED MONITOR beinhaltet die Blockier- und Tachoüberwachung
und vergleicht den ausgewählten Drehzahlistwert auf Überdrehzahl, Minimaldrehzahl und auf
2 einstellbare Schwellen.
Der Funktionsbaustein AO1 repräsentiert einen skalierten analogen Ausgang.
Drehzahlregler
Das Ergebnis wird in dem Funktionsbaustein SPEED ERROR mit dem Drehzahlistwert vom
Funktionsbaustein SPEED MEASUREMENT verglichen und dem Drehzahlregler zugeführt.
Dieser Funktionsbaustein erlaubt, die Regeldifferenz mit einem Filter zu bewerten. Außerdem
können hier einige Einstellungen vorgenommen werden, die für die Betriebsart "Window
Mode" gebraucht werden. Befindet sich der Antrieb mit seinem Drehzahlistwert innerhalb
eines Fensters um den Sollwert herum, so wird der Drehzahlregler "umgangen" (sofern
"Window Mode" aktiviert ist; der Antrieb wird über einen Momentensollwert am Funktions-
baustein TORQ REF HANDLING geführt). Liegt der Drehzahlistwert außerhalb des Fensters,
so wird der Drehzahlregler aktiviert, der den Antrieb mit seinem Drehzahlistwert wieder zu-
rück in das Fenster führt.
Der Funktionsbaustein SPEED CONTROL beinhaltet den Drehzahlregler mit P-, I- und DT1-
Anteil. Zur Adaption erhält er eine variable P-Verstärkung.
Drehmoment / Strombegrenzung
Der durch den Drehzahlregler erzeugte "Drehmomentsollwert" gelangt über den Funktions-
baustein TORQ REF HANDLING an den Eingang des Funktionsbausteins CURRENT
CONTROL und wird dort in einen Stromsollwert umgewandelt und zur Stromregelung be-
nutzt. Zur Erzeugung der verschiedenen Sollwerte und Begrenzungen dient der Funktions-
baustein TORQUE / CURRENT LIMITATION, der die Funktionen "Drehzahlabhängige
Strombegrenzung", "Getriebeschonung", "Erzeugung der Werte für die statische Strombe-
grenzung" und "Momentenbegrenzung" enthält. Die Werte für die verschiedenen Begrenzun-
gen werden an einigen Stellen wieder verwendet, so z.B. bei den Funktionsbausteinen
SPEED CONTROL, TORQ REF HANDLING, TORQ REF SELECTION, und CURRENT
CONTROL.
Zum Einlesen eines analogen Signals dient der Funktionsbaustein AI2 (Analogeingang 2).
Der Funktionsbaustein TORQ REF SELECTION beinhaltet eine Begrenzung mit vorgeschal-
teter Addition zweier Signale, von denen eines über einen Rampengeber geleitet werden, das
andere mit Hilfe eines Multiplizierers in seiner Berwertung dynamisch geändert werden kann.
Der Funktionsbaustein TORQ REF HANDLING bestimmt die Betriebsart, in der der Antrieb
arbeitet. In Position 1 ist die Drehzahlregelung aktiviert, in Postion 2 die Momentensteuerung
(keine Regelung, da kein "echter" Momentenistwert im Gerät vorhanden ist). In beiden Fällen
kommt der benötigte Sollwert von außen. Position 3 und 4 sind eine Kombination der beiden
ersten Möglichkeiten, wobei in Postition 3 der kleinere Wert aus externem Momentensollwert
und Drehzahlreglerausgang auf den Stromregler weitergeleitet wird; in Postition 4 ist es der
größere Wert. Postition 5 benutzt beide Signale entsprechend der Wirkungsweise "Window
Mode".
Ankerstromregler
Der Funktionsbaustein CURRENT CONTROL beinhaltet den Stromregler mit P- und I-Anteil
sowie einer Adaption im Lückbereich des Stromes. Weiterhin enthält dieser Funktionsbau-
stein die Stromanstiegsbegrenzung, die Umrechnung von Momentensollwert in Stromsollwert
mit Hilfe des Feldablösepunktes und einige Parameter zur Beschreibung des speisenden
Netzes sowie des Lastkreises.
Bei Anwendungen mit hoher induktiver Last und hoher Dynamik wird zur Erzeugung des
Stromsignals = Null eine andere Hardware verwendet. Diese Hardware wird mit dem Funkti-
onsbaustein CURRENT MONITOR gewählt. Die Funktionen zur Überwachung des Stroms
können anwendungsspezifisch angepasst werden. Hierdurch wird die Handhabung verein-
facht und die Sicherheit bei Hochleistungsanstrieben, wie Prüfständen, erhöht.
Der DCF -Modus kann mit Hilfe des Funktionsbausteins DCF FIELDMODE aktiviert werden.
Die Funktionalität innerhalb dieses Modus kann festgelegt werden. Wenn eine dieser Funk-
tionen angewählt ist, erhält der Stromregler eine andere Charakteristik, der Überspannungs-
schutz DCF 506 wird überwacht und the der Feldstrom-Sollwert wird über die Klemmen
X16: weitergeleitet.
Netz- und Motordaten
Der Funktionsbaustein SETTINGS dient zur Normierung aller wichtigen Signale wie Netz-
spannung, Motorspannung, Motorstrom und Feldstrom. Mit den Parameteren
Steuerung auf spezielle Bedingungen wie schwache Netze oder das Zusammenwirken mit
Oberwellenfiltern eingestellt werden. Außerdem kann die Sprache, in der Informationen auf
der Bedien- und Anzeigeeinheit erscheinen soll, eingestellt werden.
Der Funktionsbaustein AO2 repräsentiert einen skalierbaren analogen Ausgang.
Motorspannungsregler
Der Funktionsbaustein EMF CONTROL enthält den Ankerspannungsregler (EMK-Regler). Er
basiert auf einer Parallelstruktur aus einem PI-Regler und einer Vorsteuerung, gebildet mit
einer Kennlinie 1/x. Das Verhältnis der beiden Pfade ist einstellbar. Ausgangsgröße dieses
Funktionsbausteins ist der Feldstromsollwert, der durch eine weitere Kennlinienfunktion aus
dem Flußsollwert durch Linearisierung entsteht. Damit der Antrieb auch bei einem 4-
Quadranten-System eine höhere Motorspannung nutzen kann, können über Parameter zwei
Feldschwächungspunkte eingestellt werden.
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II D 4-10
3ADW000066R0903 DCS500 System description d i
Feldstromregler 1 und 2
Da ein DCS-Stromrichter 2 Feldgeräte ansteuern kann, sind einige Funktionsbausteine ein
zweites Mal vorhanden. Abhängig von der mechanischen Konfiguration der Antriebe lassen
sich somit entweder 2 Motoren parallel oder alternativ steuern. Die dazu notwendige Konfigu-
ration der Softwarestruktur läßt sich durch den Aufbau der Funktionsbausteine während der
Inbetriebnahme erzeugen.
Der Funktionsbaustein MOTOR1 FIELD / MOTOR2 FIELD liest den Feldstromsollwert und
alle spezifischen Werte der Feldspeisegeräte ein und transferiert sie über eine interne serielle
Verbindung an den Feldstromrichter, der entsprechend seiner Hardware skaliert wird und die
Feldstromregelung durchführt. Für Motor 1 kann die Feldstromrichtung über binäre Befehle
bestimmt werden, für Motor 2 kann dies im Zuge einer Applikation vor dem Funktionsbaustein
erzeugt werden.
Der Funktionsbaustein MOTOR1 FIELD OPTIONS / MOTOR2 FIELD OPTIONS steuert die
Freilauffunktion bei Netzunterspannung und Feldstromwendung bei Feldumkehrantrieben
(nur für Motor 1). Im Falle von Feldumkehrantrieben besteht die Möglichkeit, auf den Zeit-
punkt des Abbaus von Anker-/ und Feldstrom und den Aufbau gezielt Einfluss zu nehmen.
Binäre Ein- und Ausgaben (Standard)
Der Funktionsbaustein DRIVE LOGIC liest diverse Signale von der Anlage über die digitalen
Eingänge DIx ein, verarbeitet sie und generiert Befehle, die über die digitalen Ausgänge DOx
an die Anlage ausgegeben werden, um z.B. das Netzschütz des Stromrichters, das Feld-
schütz oder Schütze für diverse Lüfter anzusteuern oder Statusmeldungen auszugeben.
Zusatzeingänge (binär)
Die Funktionsbausteine AI3 und AI4 repräsentieren 2 weitere analoge Eingänge, die bis jetzt
noch keinen festen Funktionen zugeordnet sind. Die Funktionsbausteine AI5 und AI6 reprä-
sentieren ebenfalls 2 weitere analoge Eingänge, die jedoch nur dann zur Verfügung stehen,
wenn die Karte SDCS-IOE1 benutzt wird. Zusätzlich stehen bei Verwendung dieser Zusatz-
hardware 7 weitere binäre Eingänge DI 9 bis DI15 zur Verfügung.
Ein – Ausgaben Feldbus
Wenn die Ansteuerung nicht nur mit analogen und binären Signalen erfolgen soll, sondern
auch mit seriell übertragenen Vorgaben, so ist dazu ein Feldbusmodul notwendig, das das
gewünschte Protokoll zur Verfügung stellt (z.B. Profibus, CS31, Modbus usw.). Die Aktivie-
rung eines solchen Moduls erfolgt durch den Funktionsbaustein FIELDBUS. Die von der
Steuerung zum Stromrichter übertragenen Daten werden in den Funktionsbausteinen
DATASET1 und DATASET3 als 16-Bit-Information abgelegt. Je nach Verwendungszweck
sind die Ausgangspins dieser Funktionsbausteine mit Eingangspins anderer Funktionsbau-
steine zu verbinden, um die Informationen wirksam werden zu lassen. Gleiches gilt für die
Funktionsbausteine DATASET2 und DATASET4, die Informationen, sofern sie"verdrahtet"
sind, vom Stromrichter zur Steuerung übertragen.
Ein – Ausgaben 12 Puls
Der Stromrichter kann in einer 12-Puls-Parallel-Konfiguration benutzt werden. Dazu werden
benötigt: zwei gleiche Ankerstromrichter; eine Feldspeiseeinheit; eine T-Drossel; Kommuni-
kation über Flachbandkabel, das an X 18 der beiden Stromrichter angeschlossen wird. Die
12-Puls-Logik muss aktiviert werden und gewährleistet eine
MASTER- und des SLAVE-Antriebs.
Inbetriebnahmehilfen
Der Funktionsbaustein MAINTENANCE stellt Sollwerte und Testbedingungen zur Verfügung,
um alle Regler im Stromrichter einstellen zu können. Um die Steuertafel als "Messinstrument
in der Schaltschranktür" benutzen zu können, kann hier eine Auswahl der Signale getroffen
werden.
Überwachungen
Der Funktionsbaustein CONVERTER PROTECTION überwacht den Ankerkreis auf Über-
spannung und Überstrom, sowie das Netz auf Unterspannung. Er bietet die Möglichkeit, über
einen zusätzlichen externen Sensor den Summenstrom der 3 Phasen einzulesen und diesen
auf ungleich Null zu überwachen. Für Nachrüstungen werden Anpassungen vorgenommen,
bei denen der Leistungsteil und der Lüfter erhalten bleiben, um Überlastbedingungen oder
den Ausfall des Lüfters zu erkennen.
Der Funktionsbaustein MOTOR1 PROTECTION wertet im oberen Teil entweder das Signal
von einem analogen Temperatursensor aus oder von einem Klixon. Im unteren Teil wird mit
Hilfe des Stromistwertes und einem Motormodell die Erwärmung im Motor berechnet und
danach eine Meldung ausgegeben.
Der Funktionsbaustein MOTOR2 PROTECTION arbeitet wie der Funktionsbaustein
MOTOR1 PROTECTION, jedoch ohne Klixonauswertung.
Benutzerdefinierbare Ereignismeldungen
Die Funktionsblöcke USER EVENT1 bis USER EVENT6 erzeugen 6 verschiedene Meldun-
gen, die als Fehler oder Alarm auf dem Panel CDP312 und der 7 Segmentanzeige des Ge-
rätes erscheinen.
Bremsensteuerung
Der Funktionsbaustein BRAKE CONTROL erzeugt alle notwendigen Signale, um eine me-
chanische Bremse anzusteuern.
Datenspeicher
Der Funktionsbaustein DATA LOGGER bietet die Möglichkeit bis zu sechs Signale aufzu-
zeichnen. Die Werte dieser Signale werden im batteriegepufferten RAM abgelegt und sind
somit auch nach einem Spannungsausfall noch abrufbar. Die Aufzeichnung kann abhängig
von einer Triggerbedingung gestartet werden; ebenso die Anzahl der aufgezeichneten Werte
vor und nach der Triggerung. Die Funktion DATA LOGGER kann sowohl mit der Steuertafel
als auch mit dem PC-Tool eingestellt werden. Die aufgezeichneten Werte lassen sich aber
kann die
nur komfortabel mit dem PC darstellen.
Zusatzausgaben (frei verfügbar)
Mit Hilfe des Funktionsbausteins FAULT HANDLING werden die Stör- und Alarmmeldungen
des Antriebs zu einer
CONSTANTS und FREE SIGNALS können zur Einstellung von Grenzwerten oder speziellen
Prüfbedingungen verwendet werden.
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3ADW000066R0903 DCS500 System description d i
synchrone Steuerung des
16-Bit-Meldung zusammengefasst. Die Funktionsbausteine