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西門子PLC：200系列,300系列,PPI電纜,MPI電纜,5611卡

模塊系列：EM221,EM222,EM223,EM231,EM232,EM235。

模塊系列：SM321,SM22,SM323,SM331,EM332模塊等。

S7-200系列主機(jī)包括CPU224CN,CPU226CN,CPU224XP

S7-300系列主機(jī)包括CPU312,CPU313,CPU314,CPU315-2DP等

 

然而在當(dāng)時電機(jī)調(diào)速還是以直流調(diào)速為主,變頻器的應(yīng)用還是一個新興的市場,但隨著電子元器件的不斷發(fā)展以及控制理論的不斷成熟,變頻調(diào)速已逐步取代了直流調(diào)速,成為驅(qū)動產(chǎn)品的主流,西門子變頻器因其強(qiáng)大的品牌效應(yīng)在這巨大的中國市場中取得了超規(guī)模的發(fā)展,西門子在中國變頻器市場的成功發(fā)展應(yīng)該說是西門子品牌與技術(shù)的*結(jié)合。在中國市場上我們能碰到的早期的西門子變頻器主要有電流源的SIMOVERT A,以及電壓源的SIMOVERT P,這些變頻器也主要由于設(shè)備的引進(jìn)而一起進(jìn)入了中國的市場,目前仍有少量的使用,而其后在中國市場大量銷售的主要有MICRO MASTER和MIDI MASTER,以及西門子變頻器較為成功的一個系列SIMOVERT MASTERDRIVE,也就是我們常說的6SE70系列。它不僅提供了通用場合使用的AC變頻器,也提供了在造紙,化纖等特殊行業(yè)要求使用的多電機(jī)傳動的直流母線方案。當(dāng)然西門子也推出了在我個人看來技術(shù)上比較失敗然而在市場上卻相當(dāng)成功的ECO變頻器,在技術(shù)上的失敗主要是由于它有太高的故障率,市場上的成功主要是因為它超越了富士變頻器成為中國市場的品牌。現(xiàn)在西門子在中國市場上的主要機(jī)型就是MM420,MM440.6SE70系列。

參數(shù)設(shè)置

編輯變頻器的設(shè)定參數(shù)多,每個參數(shù)均有一定的選擇范圍,

使用中常常遇到因個別參數(shù)設(shè)置不當(dāng),導(dǎo)致變頻器不能正常工作的現(xiàn)象。

控制方式：即速度控制,轉(zhuǎn)距控制,PID控制或其他方式。采取控制方式后,一般要根據(jù)控制精度,需要進(jìn)行靜態(tài)或動態(tài)辨識。

較低運行頻率：即電機(jī)運行的較小轉(zhuǎn)速,電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下運行時,其散熱性能很差,電機(jī)長時間運行在低轉(zhuǎn)速下,會導(dǎo)致電機(jī)燒毀。而且低速時,其電纜中的電流也會增大,也會導(dǎo)致電纜發(fā)熱。

較高運行頻率：一般的變頻器較大頻率到60Hz,有的甚至到400 Hz,高頻率將使電機(jī)高速運轉(zhuǎn),這對普通電機(jī)來說,其軸承不能長時間的超額定轉(zhuǎn)速運行,電機(jī)的轉(zhuǎn)子是否能承受這樣的離心力。

載波頻率：載波頻率設(shè)置的越高其高次諧波分量越大,這和電纜的長度,電機(jī)發(fā)熱,電纜發(fā)熱變頻器發(fā)熱等因素是密切相關(guān)的。

電機(jī)參數(shù)：變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機(jī)的功率,電流,電壓,轉(zhuǎn)速,較大頻率,這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到。

跳頻：在某個頻率點上,有可能會發(fā)生共振現(xiàn)象,特別在整個裝置比較高時；在控制壓縮機(jī)時,要避免壓縮機(jī)的喘振點。

控制參數(shù)

編輯

變頻器日常使用中出現(xiàn)的一些問題,很多情況下都是因為變頻器參數(shù)設(shè)置不當(dāng)引起的。西門子變頻器可設(shè)置的參數(shù)有幾千個,只有系統(tǒng)地,合適地,準(zhǔn)確地設(shè)置參數(shù)才能充分利用變頻器性能。[1]

變頻器控制方式的選擇由負(fù)荷的力矩特性所決定,電動機(jī)的機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性根據(jù)下列關(guān)系式?jīng)Q定：

p= t n/ 9550

式中：p——電動機(jī)功率(kw)

t——轉(zhuǎn)矩(n. m)

n——轉(zhuǎn)速(r/ min)

轉(zhuǎn)矩t與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系根據(jù)負(fù)載種類大體可分為3種[2]。

(1)即使速度變化轉(zhuǎn)矩也不大變化的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,此類負(fù)載如傳送帶,起重機(jī),擠壓機(jī),壓縮機(jī)等。

(2)隨著轉(zhuǎn)速的降低,轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速的平方減小的負(fù)載。此類負(fù)載如風(fēng)機(jī),各種液體泵等。

(3)轉(zhuǎn)速越高,轉(zhuǎn)矩越小的恒功率負(fù)載。此類負(fù)載如軋機(jī),機(jī)床主軸,卷取機(jī)等。

變頻器提供的控制方式有v/f控制,矢量控制,力矩控制。v/f控制中有線性v/f控制,拋物線特性v/f控制。將變頻器參數(shù)p1300設(shè)為0,變頻器工作于線性

v/f控制方式,將使調(diào)速時的磁通與勵磁電流基本不變。適用于工作轉(zhuǎn)速不在低頻段的一般恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速對象。

將p1300設(shè)為2,變頻器工作于拋物線特性v/f控制方式,這種方式適用于風(fēng)機(jī),水泵類負(fù)載。這類負(fù)載的軸功率n近似地與轉(zhuǎn)速n的3次方成正比。其轉(zhuǎn)矩m近似地與轉(zhuǎn)速n的平方成正比。對于這種負(fù)載,如果變頻器的v/f特性是線性關(guān)系,則低速時電機(jī)的許用轉(zhuǎn)矩遠(yuǎn)大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩,從而造成功率因數(shù)和效率的嚴(yán)重下降。為了適應(yīng)這種負(fù)載的需要,使電壓隨著輸出頻率的減小以平方關(guān)系減小,從而減小電機(jī)的磁通和勵磁電流,使功率因數(shù)保持在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。

可以進(jìn)一步通過設(shè)置參數(shù)使v/f控制曲線適合負(fù)載特性。將p1312在0至250之間設(shè)置合適的值,具有起動提升功能。將低頻時的輸出電壓相對于線性的v/f曲線作適當(dāng)?shù)奶岣咭匝a(bǔ)償在低頻時定子電阻引起的壓降導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)矩減小的問題。適用于大起動轉(zhuǎn)矩的調(diào)速對象。

變頻器v/f控制方式驅(qū)動電機(jī)時,在某些頻率段,電機(jī)的電流,轉(zhuǎn)速會發(fā)生振蕩,嚴(yán)重時系統(tǒng)無法運行,甚至在加速過程中出現(xiàn)過電流保護(hù),使得電機(jī)不能正常啟動,在電機(jī)輕載或轉(zhuǎn)矩慣量較小時更為嚴(yán)重?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點,在v/f曲線上設(shè)置跳轉(zhuǎn)點及跳轉(zhuǎn)頻帶寬度,當(dāng)電機(jī)加速時可以自動跳過這些頻率段,保證系統(tǒng)能夠正常運行。從p1091至p1094可以設(shè)定4個不同的跳轉(zhuǎn)點,設(shè)置p1101確定跳轉(zhuǎn)頻帶寬度。

有些負(fù)載在特定的頻率下需要電機(jī)提供特定的轉(zhuǎn)矩,用可編程的v/f控制對應(yīng)設(shè)置變頻器參數(shù)即可得到所需控制曲線。設(shè)置p1320,p1322,p1324確定可編程的v/f特性頻率座標(biāo),對應(yīng)的p1321,p1323,p1325為可編程的v/f 特性電壓座標(biāo)。

參數(shù)p1300設(shè)置為20,變頻器工作于矢量控制。這種控制相對完善,調(diào)速范圍寬,低速范圍起動力矩高,精度高達(dá)0.01%,響應(yīng)很快,高精度調(diào)速都采用svpwm矢量控制方式。

參數(shù)p1300設(shè)置為22,變頻器工作于矢量轉(zhuǎn)矩控制。這種控制方式是目前上較*的控制方式,其他方式是模擬直流電動機(jī)的參數(shù),進(jìn)行保角變換而進(jìn)行調(diào)節(jié)控制的,矢量轉(zhuǎn)矩控制是直接取交流電動機(jī)參數(shù)進(jìn)行控制,控制簡單,準(zhǔn)確度高。

常見型號

編輯

MicroMaster440

西門子變頻器MicroMaster440是全新一代可以廣泛應(yīng)用的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器。

它采用高性能的矢量控制技術(shù),提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動態(tài)特性,同時具備*的過載能力,以滿足廣泛的應(yīng)用場合。創(chuàng)新的BiCo（內(nèi)部功能互聯(lián)）功能有*的靈活性。

主要特征：

200V-240V ±10%,單相/三相,交流,0.12kW-45kW； 380V-480V±10%,三相,交流,0.37kW-250kW；

矢量控制方式,可構(gòu)成閉環(huán)矢量控制,閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制；

高過載能力,內(nèi)置制動單元；

三組參數(shù)切換功能?？刂乒δ埽?線性v/f控制,平方v/f控制,可編程多點設(shè)定v/f控制,磁通電流控制免測速矢量控制,閉環(huán)矢量控制,閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制,節(jié)能控制模式；

標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)結(jié)構(gòu),標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試軟件；

數(shù)字量輸入6個,模擬量輸入2個,模擬量輸出2個,繼電器輸出3個；

獨立I/O端子板,方便維護(hù)；

采用BiCo技術(shù),實現(xiàn)I/O端口自由連接；

內(nèi)置PID控制器,參數(shù)自整定；

集成RS485通訊接口,可選PROFIBUS-DP/Device-Net通訊模塊；

具有15個固定頻率,4個跳轉(zhuǎn)頻率,可編程；

可實現(xiàn)主/從控制及力矩控制方式；

在電源消失或故障時具有"自動再起動"功能；

靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器,帶有起始段和結(jié)束段的平滑特性；

快速電流限制（FCL）,防止運行中不應(yīng)有的跳閘；

有直流制動和復(fù)合制動方式提高制動性能。

保護(hù)功能：

過載能力為200%額定負(fù)載電流,持續(xù)時間3秒和150%額定負(fù)載電流,持續(xù)時間60秒；

過電壓,欠電壓保護(hù)；

變頻器,電機(jī)過熱保護(hù)；

接地故障保護(hù),短路保護(hù)；

閉鎖電機(jī)保護(hù),防止失速保護(hù)；

采用PIN編號實現(xiàn)參數(shù)連鎖。

MicroMaster430

西門子變頻器MicroMaster430是全新一代標(biāo)準(zhǔn)變頻器中的風(fēng)機(jī)和泵類變轉(zhuǎn)矩負(fù)載專家。功率范圍7.5kW至250kW。它按照要求設(shè)計,并使用內(nèi)部功能互聯(lián)（BiCo）技術(shù),具有高度可靠性和靈活性。控制軟件可以實現(xiàn)功能：多泵切換,手動/自動切換,旁路功能,斷帶及缺水檢測,節(jié)能運行方式等。

主要特征：

380V-480V±10%,三相,交流,7.5kW-250kW；

風(fēng)機(jī)和泵類變轉(zhuǎn)矩負(fù)載；

牢固的EMC（電磁兼容性）設(shè)計；

控制信號的快速響應(yīng)；

控制功能：

線性v/f控制,并帶有增強(qiáng)電機(jī)動態(tài)響應(yīng)和控制特性的磁通電流控制（FCC）,多點v/f控制；

內(nèi)置PID控制器；

快速電流限制,防止運行中不應(yīng)有的跳閘；

數(shù)字量輸入6個,模擬量輸入2個,模擬量輸出2個,繼電器輸出3個；

具有15個固定頻率,4個跳轉(zhuǎn)頻率,可編程；

采用BiCo技術(shù),實現(xiàn)I/O端口自由連接；

集成RS485通訊接口,可選PROFIBUS-DP通訊模塊；

靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器,可選平滑功能；

三組參數(shù)切換功能：電機(jī)數(shù)據(jù)切換,命令數(shù)據(jù)切換；

風(fēng)機(jī)和泵類功能：

多泵切換；

旁路功能；

手動/自動切換；

斷帶及缺水檢測 ；

節(jié)能方式；

保護(hù)功能：

過載能力為140%額定負(fù)載電流,持續(xù)時間3秒和110%額定負(fù)載電流,持續(xù)時間60秒;

過電壓,欠電壓保護(hù)；

變頻器過溫保護(hù)；

接地故障保護(hù),短路保護(hù)；

I2t電動機(jī)過熱保護(hù)；

PTC Y電機(jī)保護(hù)。

西門子變頻器MicroMaster420

西門子變頻器MicroMaster420是全新一代模塊化設(shè)計的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器。它友好的用戶界面,讓你的安裝,操作和控制象玩一樣靈活方便。全新的IGBT技術(shù),強(qiáng)大的通訊能力,準(zhǔn)確的控制性能,和高可靠性都讓控制變成一種樂趣。

主要特征：

200V-240V ±10%,單相/三相,交流,0.12kW-5.5kW；

380V-480V±10%,三相,交流,0.37kW-11kW；

模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計,具有較多的靈活性；

標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)訪問結(jié)構(gòu),操作方便。

控制功能：

線性v/f控制,平方v/f控制,可編程多點設(shè)定v/f控制；

磁通電流控制（FCC）,可以改善動態(tài)響應(yīng)特性；

較新的IGBT技術(shù),數(shù)字微處理器控制；

數(shù)字量輸入3個,模擬量輸入1個,模擬量輸出1個,繼電器輸出1個；

集成RS485通訊接口,可選PROFIBUS-DP通訊模塊/Device-Net模板；

具有7個固定頻率,4個跳轉(zhuǎn)頻率,可編程；

捕捉再起動功能；

在電源消失或故障時具有“自動再起動”功能；

靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器,帶有起始段和結(jié)束段的平滑特性；

快速電流限制（FCL）,防止運行中不應(yīng)有的跳閘；

有直流制動和復(fù)合制動方式提高制動性能；

采用BiCo技術(shù),實現(xiàn)I/O端口自由連接。

保護(hù)功能：

過載能力為150%額定負(fù)載電流,持續(xù)時間60秒；

過電壓,欠電壓保護(hù)；

變頻器過溫保護(hù)；

接地故障保護(hù),短路保護(hù)；

I2t電動機(jī)過熱保護(hù)；

采用PTC通過數(shù)字端接入的電機(jī)過熱保護(hù)；

采用PIN編號實現(xiàn)參數(shù)連鎖；

閉鎖電機(jī)保護(hù),防止失速保護(hù)。

西門子G120C緊湊型變頻器

SINAMICS G120C緊湊型變頻器,在許多方面為同類變頻器的設(shè)計樹立了*。包括它緊湊的尺寸,便捷的快速調(diào)試,簡單的面板操作,方便友好的維護(hù)以及豐富的集成功能都將成為新的標(biāo)準(zhǔn)。

SINAMICS G120C是專門為滿足OEM用戶對于高性價比和節(jié)省空間的要求而設(shè)計的變頻器,同時它還具有操作簡單和功能豐富的特點。這個系列的變頻器與同類相比相同的功率具有更小的尺寸,并且它安裝快速,調(diào)試簡便,以及它友好的用戶接線方式和簡單的調(diào)試工具都使它與眾不同。集成眾多功能：安全功能（STO,可通過端子或PROFIsafe激活）,多種可選的通用的現(xiàn)場總線接口,以及用于參數(shù)拷貝的存儲卡槽。

SINAMICS G120C 變頻器包含三個不同的尺寸功率范圍從0.55kW到18.5kW。為了提高能效,變頻器集成了矢量控制實現(xiàn)能量的優(yōu)化利用并自動降低了磁通。該系列的變頻器是全集成自動化的組成部分,并且可選PROFIBUS, Modbus RTU,CAN以及USS 等通訊接口。操作控制和調(diào)試可以快速簡單地采用PC機(jī)通過USB接口,或者采用BOP-2（基本操作面板）或IOP（智能操作面板）來實現(xiàn)。[2]

日常維護(hù)

編輯操作人員必須熟悉西門子變頻器的基本工作原理,功能特點,

西門子變頻器（圖3）

具有電工操作常識。在對變頻器日常維護(hù)之前,必須保證設(shè)備總電源全部切斷；并且在變頻器顯示*消失的3-30分鐘（根據(jù)變頻器的功率）后再進(jìn)行。應(yīng)注意檢查電網(wǎng)電壓,改善變頻器,電機(jī)及線路的周邊環(huán)境,定期清除變頻器內(nèi)部灰塵,通過加強(qiáng)設(shè)備管理較大限度地降低變頻器的故障率。

1,冷卻風(fēng)扇

變頻器的功率模塊是發(fā)熱較嚴(yán)重的器件,其連續(xù)工作所產(chǎn)生的熱量必須要及時排出,一般風(fēng)扇的壽命大約為20kh～40kh。按變頻器連續(xù)運行折算為3～5年就要更換一次風(fēng)扇,避免因散熱不良引發(fā)故障。

2,濾波電容

中間電路濾波電容：又稱電解電容,該電容的作用：濾除整流后的電壓紋波,還在整流與逆變器之間起去耦作用,以消除相互干擾,還為電動機(jī)提供必要的無功功率,要承受*的脈沖電流,所以使用壽命短,因其要在工作中儲能,所以必須*通電,它連續(xù)工作產(chǎn)生的熱量加上變頻器本身產(chǎn)生的熱量都會加速其電解液的干涸,直接影響其容量的大小。正常情況下電容的使用壽命為5年。建議每年定期檢查電容容量一次,一般其容量減少20%以上應(yīng)更換。

3,防腐劑的使用

因一些公司的生產(chǎn)特性,各電氣mcc室的腐蝕氣體濃度過大,致使很多電氣設(shè)備因腐蝕損壞（包括變頻器）。

為了解決以上問題可安裝一套空調(diào)系統(tǒng),用正壓新鮮風(fēng)來改善環(huán)境條件。為減少腐蝕性氣體對電路板上元器件的腐蝕,還可要求變頻器生產(chǎn)廠家對線路板進(jìn)行防腐加工,維修后也要噴涂防腐劑,有效地降低了變頻器的故障率,提高了使用效率。

4,給變頻器除塵：變頻器根據(jù)使用環(huán)境的不同,應(yīng)定期檢查散熱通道,及電路板中有無積累灰塵,一般每半年清理一次,至少也要一年清理一次,以確保變頻器散熱良好,使其避免因散熱不良而引發(fā)故障。

在保養(yǎng)的同時要仔細(xì)檢查變頻器,定期送電,帶電機(jī)工作在2hz 的低頻約10分鐘,以確保變頻器工作正常。

故障處理

編輯

由于西門子變頻器在中國市場的一個龐大的銷售量,在使用中必然會碰到許多問題,以下就西門子變頻器的一些常見故障在這里說明：

西門子變頻器應(yīng)該是進(jìn)入中國市場較早的一個品牌,

西門子變頻器（圖4）

所以有些老的產(chǎn)品象MICRO MASTER ,MIDI MASTER仍有大量的用戶在使用。對于MICRO MASTER系列變頻器較常見的故障就是通電無顯示,該系列變頻器的開關(guān)電源采用了一塊UC2842芯片作為波形發(fā)生器,該芯片的損壞會導(dǎo)致開關(guān)電源無法工作,從而也無法正常顯示,此外該芯片的工作電源不正常也會使得開關(guān)電源無法正常工作。對于MIDI MASTER系列變頻器較常見的故障主要有驅(qū)動電路的損壞,以及IGBT模塊的損壞,MIDI MASTER的驅(qū)動電路是由一對對管去驅(qū)動IGBT模塊的,而這對管也是較容易損壞的元器件,損壞原因常由于IGBT模塊的損壞,而導(dǎo)致高壓大電流竄入驅(qū)動回路,導(dǎo)致驅(qū)動電路的元器件損壞。

對于6SE70系列變頻器,由于質(zhì)量較好,故障率明顯降低,經(jīng)常會碰到的故障現(xiàn)象有（直流電壓低）,由于是直接通過電阻降壓來取得采樣信號,所以故障F008的出現(xiàn)主要是由于采樣電阻的損壞而導(dǎo)致的。此外,還會碰到F025,F026,F027關(guān)于輸入相缺失的報警,故障原因一是由于6SE70系列本身帶有輸入相檢測功能,輸入檢測電路的損壞會導(dǎo)致輸入缺相報警,如排除此故障原因,報警信號