邯鄲西門(mén)子變頻器代理商

西門(mén)子變頻器參數(shù)設(shè)置研究分析

1、引言

　　近十多年來(lái)，隨著大規(guī)模集成電路、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)以及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，特別是矢量控制技術(shù)的應(yīng)用，使得交流變頻調(diào)速技術(shù)逐步具備了寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)速精度、快動(dòng)態(tài)響應(yīng)，以及在四象限作可逆運(yùn)行等良好的技術(shù)性能，調(diào)速特性可與直流電氣傳動(dòng)相媲美。在交流調(diào)速技術(shù)中，由于變頻調(diào)速的調(diào)速性能與可靠性等性能在不斷完善，價(jià)格也在不斷降低，特別是它的節(jié)電效果明顯，實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)調(diào)速極為方便，因此，在一切需要速度控制的場(chǎng)合，變頻器以其操作方便、體積小、控制性能高而獲得廣泛的應(yīng)用。變頻器在使用中出現(xiàn)的一些問(wèn)題，很多情況下都是為變頻器參數(shù)設(shè)置不當(dāng)引起的。西門(mén)子micromaster440變頻器可設(shè)置的參數(shù)有幾千個(gè)，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。

　　2、控制方式選擇

　　變頻器控制方式的選擇由負(fù)荷的力矩特性所決定，電動(dòng)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=tn/9550

　　式中：p——電動(dòng)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(shí)的磁通與勵(lì)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(duì)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(duì)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(shí)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(lì)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(guò)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(dòng)提升功能。將低頻時(shí)的輸出電壓相對(duì)于線性的v/f曲線作適當(dāng)?shù)奶岣咭匝a(bǔ)償在低頻時(shí)定子電阻引起的壓降導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)矩減小的問(wèn)題。適用于大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的調(diào)速對(duì)象。

　　變頻器v/f控制方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，在某些頻率段，電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速會(huì)發(fā)生振蕩，嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行，甚至在加速過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)，使得電機(jī)不能正常啟動(dòng)，在電機(jī)輕載或轉(zhuǎn)矩慣量較小時(shí)更為嚴(yán)重?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點(diǎn)，在v/f曲線上設(shè)置跳轉(zhuǎn)點(diǎn)及跳轉(zhuǎn)頻帶寬度，當(dāng)電機(jī)加速時(shí)可以自動(dòng)跳過(guò)這些頻率段，保證系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。從p1091至p1094可以設(shè)定4個(gè)不同的跳轉(zhuǎn)點(diǎn)，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(duì)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(duì)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(duì)完善，調(diào)速范圍寬，低速范圍起動(dòng)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的控制方式，其他方式是模擬直流電動(dòng)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(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行控制，控制簡(jiǎn)單，精確度高。

西門(mén)子PLC與ABB變頻器之間的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊技術(shù)

1、引言

　　Profibus是目前工控系統(tǒng)中成功的現(xiàn)場(chǎng)總線之一，得到了廣泛的應(yīng)用。它是不依賴于生產(chǎn)廠家的、開(kāi)放式的現(xiàn)場(chǎng)總線，各種各樣的自動(dòng)化設(shè)備均可通過(guò)同樣的接口協(xié)議進(jìn)行信息的交換。Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線(Distributed I/O System-分布式I/O系統(tǒng))是一種經(jīng)過(guò)優(yōu)化的模塊，有較高的數(shù)據(jù)傳輸率，適用于系統(tǒng)和外部設(shè)備之間的通信，遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)尤為合適。它允許高速度周期性的小批量數(shù)據(jù)通信，適用于對(duì)時(shí)間要求苛刻的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)可使許多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(如PLC、智能變送器、變頻器)在同一總線進(jìn)行雙向多信息數(shù)字通訊，因此可方便地使用不同廠家生產(chǎn)的控制測(cè)量系統(tǒng)相互連接成通訊網(wǎng)絡(luò)。濟(jì)鋼鮑德彩板有限公司是濟(jì)鋼集團(tuán)總公司2003年投資興建的年產(chǎn)20萬(wàn)噸大型彩板生產(chǎn)基地，其生產(chǎn)線中的固化爐、導(dǎo)熱油爐、煤氣制氫中的煤氣系統(tǒng)必須對(duì)煤氣通過(guò)煤氣加壓機(jī)進(jìn)行二次加壓才能滿足生產(chǎn)工藝要求，煤氣加壓機(jī)控制系統(tǒng)采用Profibus-DP過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線通訊技術(shù)方案，自動(dòng)化控制單元與變頻器采用不同廠家的產(chǎn)品，分別采用西門(mén)子的S7-300 PLC和ABB公司的ACS600變頻器。
2、系統(tǒng)配置及通訊協(xié)議
(1) 系統(tǒng)配置
　　該系統(tǒng)以西門(mén)子公司和ABB公司的相關(guān)產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字交流調(diào)速系統(tǒng)在Profibus-DP網(wǎng)中的通訊及控制原理。附圖為該系統(tǒng)的Profibus-DP網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)配置圖，其中PLC為西門(mén)子公司的SIMATIC S7-315-2DP，變頻器為ACS600系列，NPBA-12為與變頻器配套的通訊適配器。編程軟件為STEP7 V5.2軟件，用于對(duì)S7-300 PLC編程和對(duì)Profibus-DP網(wǎng)進(jìn)行組態(tài)和通訊配置。上位機(jī)畫(huà)面操作采用WinCC5.1進(jìn)行畫(huà)面編程和操作，與PLC通訊采用以太網(wǎng)通訊方式。
　　在本系統(tǒng)中，S7-300 PLC作為主站，變頻器作為從站時(shí)，主站向變頻器傳送運(yùn)行指令，同時(shí)接受變頻器反饋的運(yùn)行狀態(tài)及故障報(bào)警狀態(tài)的信號(hào)。變頻器與NPBA-12通訊適配器模塊相連，接入Profibus-DP網(wǎng)中作為從站，接受從主站SIMATIC S7-315-2DP來(lái)的控制。NPBA-12通訊適配器模塊將從Profibus-DP網(wǎng)中接收到的過(guò)程數(shù)據(jù)存入雙向RAM中，的每一個(gè)字都被編址，在變頻器端的雙向RAM可通過(guò)被編址參數(shù)排序，向變頻器寫(xiě)入控制字、設(shè)置值或讀出實(shí)際值、診斷信息等參量。變頻器現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)若從軟件角度看，其核心內(nèi)容是現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊協(xié)議。Profibus-DP通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)電報(bào)結(jié)構(gòu)分為協(xié)議頭、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和協(xié)議層。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)即PPO包括參數(shù)值PKW及過(guò)程數(shù)據(jù)PZD。參數(shù)值PKW是變頻器運(yùn)行時(shí)要定義的一些功能碼;過(guò)程數(shù)據(jù)PZD是變頻器運(yùn)行過(guò)程中要輸入/輸出的一些數(shù)據(jù)值，如頻率給定值、速度反饋值、電流反饋值等。
　　Profibus-DP共有兩類型的網(wǎng)絡(luò)PPO:一類是無(wú)PKW而有2個(gè)字或6個(gè)字的PZD;另一類是有PKW且還有2個(gè)字、6個(gè)字或10個(gè)字的PZD。將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)這樣分類定義的目的，是為了完成不同的任務(wù)，即PKW的傳輸與PZD的傳輸互不影響，均各自獨(dú)立工作，從而使變頻器能夠按照上一級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)的指令運(yùn)行。

3、STEP7項(xiàng)目系統(tǒng)組態(tài)及通訊編程

(1) 使用STEP7V5.2組態(tài)軟件，進(jìn)入Hardware Configure完成S7-300 PLC硬件組態(tài);
(2) 選定S7-315-2DP為主站系統(tǒng)，將NPBA-12的GSD(設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù))文件導(dǎo)入STEP7的編程環(huán)境中，軟件組態(tài)NPBA-12到以S7-315-2DP為主站的DP網(wǎng)上，并選定使用的PPO類型，本設(shè)計(jì)使用PPO4，設(shè)定站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址。在變頻傳動(dòng)裝置Profibus的結(jié)構(gòu)中，ABB變頻器使用Profibus-DP通信模塊(NPBA-12)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，主要是周期性的:主機(jī)從從站讀取輸入信息并把輸出信息反送給從站，因此需要在PLC主程序中調(diào)用兩個(gè)系統(tǒng)功能塊SFC14和SFC15來(lái)讀寫(xiě)這些數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)到變頻器的通信控制;
(3) 在主PLC程序中建立一個(gè)數(shù)據(jù)塊，用于于變頻器的數(shù)據(jù)通信;建立一變量表，用于觀測(cè)實(shí)時(shí)通訊效果。 
4、變頻器運(yùn)行設(shè)置
　　變頻器與PLC應(yīng)用Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線連成網(wǎng)絡(luò)后，除在PLC自動(dòng)化系統(tǒng)中進(jìn)行編程外，在每個(gè)變頻器上也要進(jìn)行適當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)置。
通訊電纜聯(lián)接后，啟動(dòng)變頻器，完成對(duì)變頻器通訊參數(shù)的
4.1 基本設(shè)置。
(1) 51.01—模塊類型，本參數(shù)顯示由傳動(dòng)裝置探測(cè)到的模塊型號(hào)。其參數(shù)值用戶不可調(diào)整。如果本參數(shù)沒(méi)有定義，則不能在模塊與傳動(dòng)之間建立通訊。
(2) 51.02—本參數(shù)選擇通訊協(xié)議，“0”為選擇Profibus-DP通訊協(xié)議。
(3) 51.03—本參數(shù)為Profibus連接選擇的PPO類型，“3”為PPO4，但變頻器上的PPO類型應(yīng)與PLC上組態(tài)的PPO類型*。
(4) 51.04—本參數(shù)用于定義設(shè)備地址號(hào)，即變頻器的站點(diǎn)地址，在Profibus連路上的每一臺(tái)設(shè)備都必須有一個(gè)單獨(dú)的地址。本次設(shè)計(jì)中兩臺(tái)變頻器分別為2、3號(hào)站。[1]
4.2 過(guò)程參數(shù)的連接
過(guò)程參數(shù)互聯(lián)完成NPBA-12雙端口RAM連接器與變頻器相應(yīng)參數(shù)的定義和連接，包括主站(PLC)到變頻器的連接和變頻器到主站(PLC)的連接兩部分。在變頻器上設(shè)定下列連接參數(shù)。
(1) 從PLC發(fā)送到傳動(dòng)裝置變頻器的PZD值
lPZD1—控制字，如變頻器的啟動(dòng)使能、停止、急停等控制命令; 
lPZD2—變頻器的頻率設(shè)定值。
(2) 從傳動(dòng)裝置變頻器發(fā)送到PLC的PZD值
lPZD1—狀態(tài)字,如報(bào)警、故障等變頻器運(yùn)行狀態(tài);
lPZD2—變頻器的速度實(shí)際值、電流實(shí)際值等。
5、結(jié)束語(yǔ)
　　變頻器控制系統(tǒng)采用了Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線控制模式后，不但整個(gè)系統(tǒng)可靠性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)便，而且可根據(jù)工藝需要進(jìn)行靈活的功能修改。

西門(mén)子變頻器新增適用于大功率應(yīng)用場(chǎng)合的全新模塊

• 西門(mén)子Sinamics V20變頻器新增全新E尺寸模塊，其大功率為30kW; 
• E尺寸模塊具有重過(guò)載和輕過(guò)載的雙重模式，可以實(shí)現(xiàn)小功率變頻器驅(qū)動(dòng)動(dòng)大電機(jī)，有效降低采購(gòu)成本； 
• E尺寸模塊適用于風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)、輸送設(shè)備、攪拌機(jī)、石材切割等大功率的應(yīng)用場(chǎng)合。 

今天，西門(mén)子在“2014中國(guó)工業(yè)博覽會(huì)”現(xiàn)場(chǎng)發(fā)布了Sinamics V20變頻器全新E尺寸模塊。該模塊的大功率可達(dá)30kW，適用于風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)、輸送設(shè)備、攪拌機(jī)、石材切割等大功率應(yīng)用場(chǎng)合，并具有重過(guò)載和輕過(guò)載的雙重模式，可以實(shí)現(xiàn)小功率變頻器驅(qū)動(dòng)大電機(jī)，有效降低客戶的采購(gòu)成本。 

Sinamics V20變頻器是西門(mén)子于2012年推出的一款適合基本應(yīng)用的變頻器，由西門(mén)子中、德、英三國(guó)工程師共同設(shè)計(jì)研發(fā)，并在西門(mén)子數(shù)控（南京）有限公司生產(chǎn)。憑借調(diào)試過(guò)程快捷、易于操作、穩(wěn)定可靠及經(jīng)濟(jì)高效等優(yōu)勢(shì)，面市兩年間，Sinamics V20變頻器已經(jīng)成為風(fēng)機(jī)水泵、物料輸送類及加工類設(shè)備等行業(yè)客戶對(duì)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的，可以為他們提供簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動(dòng)解決方案。 

此前，Sinamics V20變頻器有4種外形尺寸可供選擇，大功率為15kW。E尺寸模塊的推出使Sinamics V20變頻器適用的高功率提升到30kW。該模塊繼承Sinamics V20變頻器可靠性高、故障率低等特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更優(yōu)化，且發(fā)布前在多個(gè)國(guó)家進(jìn)行應(yīng)用測(cè)試，并得到了*認(rèn)可。 

“E尺寸模塊的推出拓展了西門(mén)子Sinamics V20變頻器的適用范圍，為有大功率需求的客戶提供了又一個(gè)高性價(jià)比的選擇。”西門(mén)子（中國(guó)）有限公司數(shù)字化工廠集團(tuán)運(yùn)動(dòng)控制部總經(jīng)理夏偉中說(shuō)，“同時(shí)這也是西門(mén)子運(yùn)動(dòng)控制業(yè)務(wù)在本土化研發(fā)、生產(chǎn)方面的又一個(gè)成功嘗試。西門(mén)子將會(huì)持續(xù)以市場(chǎng)為導(dǎo)向，推出能更好滿足客戶需求的產(chǎn)品。” 

與此同時(shí)，西門(mén)子根據(jù)幾十個(gè)國(guó)家和地區(qū)客戶需求的調(diào)研結(jié)果，對(duì)所有Sinamics V20變頻器的軟件功能進(jìn)行了全面的升級(jí)。增加了故障數(shù)據(jù)記錄功能，使客戶在處理故障報(bào)警的時(shí)候追蹤到故障發(fā)生時(shí)刻的內(nèi)部信息，更加清楚故障發(fā)生的原因，能夠有的放矢地解決技術(shù)問(wèn)題，減少故障處理時(shí)間。在新的軟件版本中，調(diào)試工程師無(wú)需做記錄，也可以方便地查看自己修改的參數(shù)，調(diào)試變得更加簡(jiǎn)單順手。這些改進(jìn)使Sinamics V20家族能更好地滿足客戶的需求。

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