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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系列主機包括CPU224CN,CPU226CN,CPU224XP

S7-300系列主機包括CPU312,CPU313,CPU314,CPU315-2DP等

 

然而在當時電機調(diào)速還是以直流調(diào)速為主,變頻器的應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,成為驅動產(chǎn)品的主流,西門子變頻器因其強大的品牌效應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)展應該說是西門子品牌與技術的*結合。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備的引進而一起進入了中國的市場,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)要求使用的多電機傳動的直流母線方案。當然西門子也推出了在我個人看來技術上比較失敗然而在市場上卻相當成功的ECO變頻器,在技術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?，F(xiàn)在西門子在中國市場上的主要機型就是MM420,MM440.6SE70系列。

參數(shù)設置

編輯變頻器的設定參數(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)設置不當,導致變頻器不能正常工作的現(xiàn)象。

控制方式：即速度控制,轉距控制,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,需要進行靜態(tài)或動態(tài)辨識。

較低運行頻率：即電機運行的較小轉速,電機在低轉速下運行時,其散熱性能很差,電機長時間運行在低轉速下,會導致電機燒毀。而且低速時,其電纜中的電流也會增大,也會導致電纜發(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,高頻率將使電機高速運轉,這對普通電機來說,其軸承不能長時間的超額定轉速運行,電機的轉子是否能承受這樣的離心力。

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

電機參數(shù)：變頻器在參數(shù)中設定電機的功率,電流,電壓,轉速,較大頻率,這些參數(shù)可以從電機銘牌中直接得到。

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；在控制壓縮機時,要避免壓縮機的喘振點。

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)設置不當引起的。西門子變頻器可設置的參數(shù)有幾千個,只有系統(tǒng)地,合適地,準確地設置參數(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荷的力矩特性所決定,電動機的機械負載轉矩特性根據(jù)下列關系式?jīng)Q定：

p= t n/ 9550

式中：p——電動機功率(kw)

t——轉矩(n. m)

n——轉速(r/ min)

轉矩t與轉速n的關系根據(jù)負載種類大體可分為3種[2]。

(1)即使速度變化轉矩也不大變化的恒轉矩負載,此類負載如傳送帶,起重機,擠壓機,壓縮機等。

(2)隨著轉速的降低,轉矩按轉速的平方減小的負載。此類負載如風機,各種液體泵等。

(3)轉速越高,轉矩越小的恒功率負載。此類負載如軋機,機床主軸,卷取機等。

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。適用于工作轉速不在低頻段的一般恒轉矩調(diào)速對象。

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

可以進一步通過設置參數(shù)使v/f控制曲線適合負載特性。將p1312在0至250之間設置合適的值,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?shù)奶岣咭匝a償在低頻時定子電阻引起的壓降導致電機轉矩減小的問題。適用于大起動轉矩的調(diào)速對象。

變頻器v/f控制方式驅動電機時,在某些頻率段,電機的電流,轉速會發(fā)生振蕩,嚴重時系統(tǒng)無法運行,甚至在加速過程中出現(xiàn)過電流保護,使得電機不能正常啟動,在電機輕載或轉矩慣量較小時更為嚴重?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點,在v/f曲線上設置跳轉點及跳轉頻帶寬度,當電機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可以設定4個不同的跳轉點,設置p1101確定跳轉頻帶寬度。

有些負載在特定的頻率下需要電機提供特定的轉矩,用可編程的v/f控制對應設置變頻器參數(shù)即可得到所需控制曲線。設置p1320,p1322,p1324確定可編程的v/f特性頻率座標,對應的p1321,p1323,p1325為可編程的v/f 特性電壓座標。

參數(shù)p1300設置為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0.01%,響應很快,高精度調(diào)速都采用svpwm矢量控制方式。

參數(shù)p1300設置為22,變頻器工作于矢量轉矩控制。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的參數(shù),進行保角變換而進行調(diào)節(jié)控制的,矢量轉矩控制是直接取交流電動機參數(shù)進行控制,控制簡單,準確度高。

常見型號

編輯

MicroMaster440

西門子變頻器MicroMaster440是全新一代可以廣泛應用的多功能標準變頻器。

它采用高性能的矢量控制技術,提供低速高轉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,可構成閉環(huán)矢量控制,閉環(huán)轉矩控制；

高過載能力,內(nèi)置制動單元；

三組參數(shù)切換功能。控制功能： 線性v/f控制,平方v/f控制,可編程多點設定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)轉矩控制,節(jié)能控制模式；

標準參數(shù)結構,標準調(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；

采用BiCo技術,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,帶有起始段和結束段的平滑特性；

快速電流限制（FCL）,防止運行中不應有的跳閘；

有直流制動和復合制動方式提高制動性能。

保護功能：

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

過電壓,欠電壓保護；

變頻器,電機過熱保護；

接地故障保護,短路保護；

閉鎖電機保護,防止失速保護；

采用PIN編號實現(xiàn)參數(shù)連鎖。

MicroMaster430

西門子變頻器MicroMaster430是全新一代標準變頻器中的風機和泵類變轉矩負載專家。功率范圍7.5kW至250kW。它按照要求設計,并使用內(nèi)部功能互聯(lián)（BiCo）技術,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；

風機和泵類變轉矩負載；

牢固的EMC（電磁兼容性）設計；

控制信號的快速響應；

控制功能：

線性v/f控制,并帶有增強電機動態(tài)響應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個跳轉頻率,可編程；

采用BiCo技術,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：電機數(shù)據(jù)切換,命令數(shù)據(jù)切換；

風機和泵類功能：

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；

保護功能：

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

過電壓,欠電壓保護；

變頻器過溫保護；

接地故障保護,短路保護；

I2t電動機過熱保護；

PTC Y電機保護。

西門子變頻器MicroMaster420

西門子變頻器MicroMaster420是全新一代模塊化設計的多功能標準變頻器。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,強大的通訊能力,準確的控制性能,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；

模塊化結構設計,具有較多的靈活性；

標準參數(shù)訪問結構,操作方便。

控制功能：

線性v/f控制,平方v/f控制,可編程多點設定v/f控制；

磁通電流控制（FCC）,可以改善動態(tài)響應特性；

較新的IGBT技術,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,帶有起始段和結束段的平滑特性；

快速電流限制（FCL）,防止運行中不應有的跳閘；

有直流制動和復合制動方式提高制動性能；

采用BiCo技術,實現(xiàn)I/O端口自由連接。

保護功能：

過載能力為150%額定負載電流,持續(xù)時間60秒；

過電壓,欠電壓保護；

變頻器過溫保護；

接地故障保護,短路保護；

I2t電動機過熱保護；

采用PTC通過數(shù)字端接入的電機過熱保護；

采用PIN編號實現(xiàn)參數(shù)連鎖；

閉鎖電機保護,防止失速保護。

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,方便友好的維護以及豐富的集成功能都將成為新的標準。

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

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之前,必須保證設備總電源全部切斷；并且在變頻器顯示*消失的3-30分鐘（根據(jù)變頻器的功率）后再進行。應注意檢查電網(wǎng)電壓,改善變頻器,電機及線路的周邊環(huán)境,定期清除變頻器內(nèi)部灰塵,通過加強設備管理較大限度地降低變頻器的故障率。

1,冷卻風扇

變頻器的功率模塊是發(fā)熱較嚴重的器件,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)的同時要仔細檢查變頻器,定期送電,帶電機工作在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：

西門子變頻器應該是進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,該芯片的損壞會導致開關電源無法工作,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動電路的損壞,以及IGBT模塊的損壞,MIDI MASTER的驅動電路是由一對對管去驅動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,而導致高壓大電流竄入驅動回路,導致驅動電路的元器件損壞。

對于6SE70系列變頻器,由于質量較好,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致的。此外,還會碰到F025,F026,F027關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致輸入缺相報警,如排除此故障原因,報警信號