西門子變頻器6SE6440-2UC32-2EA1

1.1系統(tǒng)硬件設(shè)計
　　1.1.1本自動控制系統(tǒng)采用西門子的S7-400可編程控制器。它是西門子公司開發(fā)的適合當(dāng)代計算機技術(shù)發(fā)展的新一代可編程控制系統(tǒng)。它具有更高的控制能力、運算速度、網(wǎng)絡(luò)功能和更優(yōu)的性能價格比。通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線可與ET200M I/0站相連。ET200M 可置于MCC低壓柜旁邊，從而可方便將電機和泵類的控制納入DCS中去。
　　DI模板主要用于顯示電機啟停和過載指示；DO模板用于控制電機啟停；AI模板主要用于對電動機電流、功率以及各測控點如溫度、壓力、流量、液位進(jìn)行采樣顯示。DO模板在實際應(yīng)用中為提高抗干擾能力和控制容量要通過中間繼電器隔離，由中間繼電器觸點去控制電氣設(shè)備（如接觸器etc）。模擬量輸入模板在使用前要通過跳線組態(tài)成本方案所需要的輸入方式。
　　各模板的型號、數(shù)量確定后，再選擇放置模板的框架的型號和數(shù)量以及電源的型號和數(shù)量。終選用長為530mm的導(dǎo)軌。據(jù)模板的數(shù)量選取擇4個機架，考慮到成本問題而選取用了3個S7-300機架，1個S7-400機架，一個為主框架（含3個機架、一個S7-400機架、2個S7-300機架）放在蒸發(fā)主控制拒中，另一個遠(yuǎn)程控制I/O框架(含一個S7-300機架)放在ET200蒸發(fā)控制柜中。
　　狀態(tài)指示器：SF，BATF=電池故障；DC5V=內(nèi)部5V DC電壓指示；FRCE=表示至少有一個輸入或輸出比強制；RUN=當(dāng)CPU啟動時閃爍，在運行模式下常亮；STOP=在停止模式下常亮，有存儲器復(fù)位請求時慢速閃爍，正在執(zhí)行復(fù)位時快速閃爍。
　　MPI接口用來連接到編程設(shè)備或其他設(shè)備，DP接口用來直接連接到分布式I/O。
　　西門子PLC S7-400
　　同西門子PLC S7-300的區(qū)別主要是規(guī)模和性能上更強大，啟動類型有冷啟動（CRST）和熱啟動（WRST）之分，其他基本一樣。他還有一個外部的電池電源接口，當(dāng)在線更換電池是可以向RAM提供后備電源。
　　接地的目的通常有兩個，其一是為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。
　　系統(tǒng)接地方式有浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。對PLC控制系統(tǒng)而言，它屬于高速低電平控制裝置，應(yīng)采用直接接地方式。由于信號電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響，裝置之間的信號交換頻率一般都低于1MHz，所以PLC控制系統(tǒng)接地線采用一點接地和串聯(lián)一點接地方式。
　　集中布置的PLC系統(tǒng)適合并聯(lián)一點接地方式，各裝置的柜體中心接地點以單獨的接地線引向接地極。如果裝置間距較大，應(yīng)采用串聯(lián)一點接地方式，用一根大截面銅母線（或絕緣電纜）連接各裝置的柜體中心接地點，然后將接地母線直接連接接地極。
　　接地線采用截面積大于22mm2的銅導(dǎo)線，總母線使用截面積大于60mm2的銅排。接地極的接地電阻小于2Ω，接地極埋在距建筑物10～15m遠(yuǎn)處，而且PLC系統(tǒng)接地點必須與強電設(shè)備接地點相距10m以上。
　　信號源接地時，屏蔽層應(yīng)在信號側(cè)接地；不接地時，應(yīng)在PLC側(cè)接地；信號線中間有接頭時，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理，一定要避免多點接地；多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理。選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c接點。 為了保證系統(tǒng)在工業(yè)電磁環(huán)境中免受或減少內(nèi)外電磁干擾，必須從設(shè)計階段開始便采取三個方面抑制措施：抑制干擾源；切斷或衰減電磁干擾的傳播途徑；提高裝置和系統(tǒng)的抗干擾能力。這三點就是抑制電磁干擾的基本原則。
　　PLC控制系統(tǒng)的抗干擾是一個系統(tǒng)工程，要求制造單位設(shè)計生產(chǎn)出具有較強抗干擾能力的產(chǎn)品，且有賴于使用部門在工程設(shè)計、安裝施工和運行維護(hù)中予以全面考慮，并結(jié)合具體情況進(jìn)行綜合設(shè)計，才能保證系統(tǒng)的電磁兼容性和運行可靠性。進(jìn)行具體工程的抗干擾設(shè)計時，應(yīng)注意以下兩個方面。

　?。┚幊碳霸O(shè)計控制程序。三菱現(xiàn)在的FX3U是可以選擇源型和漏型的。
　　機載 I/O： 8 DI 24V DC；6 個 24V DC 數(shù)字輸出； 2 AI 0-10V DC， 電源：直流 20.4-28.8V DC， 程序/數(shù)據(jù)存儲器 100 KB4、 4—20mA。4—20mA的電流時，在6000分辨率時被轉(zhuǎn)換為0—1770Hex(0—6000);12000分辨率時被轉(zhuǎn)換為0—2EE0Hex(0—12000)。使用自動交叉功能，支持發(fā)送線和接收線在雙絞線接口自動交叉。它 24 VDC 用戶的功率要求。有關(guān) CPU 所提供的 5 VDC 邏輯預(yù)算以及模塊、板和通信模塊的 5 VDC 功率要求的信息，請參考 技術(shù)規(guī)范 (頁 755)。 請參考 “計算功率預(yù)算" (頁 917)來確定 CPU 可以? PROFIBUS-DP 從站梯形圖由觸點、線圈和應(yīng)用指令等組成。觸點代表邏輯輸入條件，如外部的開關(guān)、按鈕和內(nèi)部條件等。線圈通常代表邏輯輸出結(jié)果，用來控制外部的指示燈、交流器和內(nèi)部的輸出標(biāo)志位等?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）是以微處理器技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制器，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中，有大量的數(shù)字量及模擬量的控制裝置，SIMATIC IPC227D 和 SIMATIC IPC277D 還提供了隨時可用的預(yù)裝 SIMATIC ：
　　西門子PLC S7-300
　　相比較西門子PLC S7-200，西門子PLC S7-300針對的是中小系統(tǒng)，他的模塊可以擴(kuò)展多達(dá)32個模塊，背板總線也在模塊內(nèi)集成，他的網(wǎng)絡(luò)連接已比較成熟和流行，有MPI（多點接口）、PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)，使通訊和編程變的簡單和多選性，并可以借助于HWConfig工具可以進(jìn)行組態(tài)和設(shè)置參數(shù)。
　　S7-300的模塊稍微多一點，除了信號模塊（SM）和200的EM模塊同類型之外，它還有接口模塊（IM）——用來進(jìn)行多層組態(tài)，把總線從一層傳到另一層；占位模塊（DM）——為沒有設(shè)置參數(shù)的信號模塊保留一個插槽或為以后安裝的模塊接口保留一個插槽；功能模塊（FM）——執(zhí)行功能，如計數(shù)、定位、閉環(huán)控制相當(dāng)對CPU功能的一個擴(kuò)展或補充；通信處理器（CP）——提供點對點連接、PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)。
　　CPU設(shè)計
　　模式選擇器有：MRES=模塊復(fù)位功能；STOP=停止模式，程序不執(zhí)行；RUN=程序執(zhí)行，編程器只讀操作；RUN-P=程序執(zhí)行，編程器可讀可寫操作。
　　連接網(wǎng)絡(luò)連接器
　　A. 電纜和剝線器。使用FC技術(shù)不用剝出的銅線。
　　圖1. 剝好一端的PROFIBUS電纜與快速剝線器（FCS，訂貨號6GK1905-6AA00）。
　　B. 打開PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接器。首先打開電纜張力釋放壓塊，然后掀開芯線鎖。
　　圖2. 打開的PROFIBUS連接器
　　C. 去除PROFIBUS電纜芯線外的保護(hù)層，將芯線按照相應(yīng)的顏色標(biāo)記插入芯線鎖，再把鎖塊用力壓下，使內(nèi)部導(dǎo)體接觸。應(yīng)注意使電纜剝出的屏蔽層與屏蔽連接壓片接觸。
　　圖3. 插入電纜
　　由于通信頻率比較高，因此通信電纜采用雙端接地。電纜兩頭都要連接屏蔽層。
　　D. 復(fù)位電纜壓塊，擰緊螺絲，消除外部拉力對內(nèi)部連接的影響。

（一）數(shù)字量I/O模塊 數(shù)字量I/O模塊是為了解決本機集成的數(shù)字量輸入/輸出點不能滿足需要而使用的擴(kuò)展模塊。S7-200PLC目前總共可以提供3大類，共9種數(shù)字量I/O模塊。 1．EM221數(shù)字量輸入擴(kuò)展模塊 8DI，DC24V（直流輸入） 2．EM222數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊 8DO，DC24V（直流輸出） 8DO，Relay（DC24V/ AC24~230V）（繼電器輸出） 3．EM223數(shù)字量混合模塊 4DI（DC24V），4DO（DC24V/2A） 4DI（DC24V），4DO（Relay 2A） 8DI（DC24V），8DO（DC24V/2A） 8DI（DC24V），8DO（Relay 2A） 16DI（DC24V），16DO（Relay 2A） 16DI（DC24V），16DO（DC24V/2A） （二）模擬量I/O模塊 模擬量I/O模塊提供了模擬量輸入和模擬量輸出的擴(kuò)展功能。S7-200的模擬量擴(kuò)展模塊具有較大的適應(yīng)性、可以直接與傳感器相連，并有很大的靈活性，且安裝方便。 1．EM231模擬量輸入模塊 4AI（電壓或電流）輸入信號的范圍由SW1、SW2和SW3設(shè)定。 2．EM232模擬量輸出模塊 2AO（電壓或電流） 3．EM235模擬量混合模塊 4AI（電壓或電流），量程由SW1~SW6設(shè)定 1AO（電壓或電流） （三）通信模塊 S7-200系列PLC除了CPU226本機集成了兩個通信口以外，其他均在其內(nèi)部集成了一個通信口，通信口采用了RS-485總線。此外，各PLC還可以接入通信模塊，以擴(kuò)大其接口的數(shù)量和聯(lián)網(wǎng)能力。 1．EM277模塊 EM277模塊是PROFIBUS-DP從站模塊，同時也支持MPI從站通訊； 2．EM241：調(diào)制解調(diào)器（Modem）通訊模塊 3．CP243-1：工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊； 4．CP243-1 IT：工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊，同時提供Web/E-mail等IT應(yīng)用； 5．CP243-2：AS-Ⅰ主站模塊，可連接**多62個AS-Ⅰ從站。 S7-200PLC的配置就是由S7-200CPU和這些擴(kuò)展模塊構(gòu)成的。 一般的邏輯控制系統(tǒng)用軟繼電器、定時器和計數(shù)器及基本指令就可以實現(xiàn)。利用功能指令可以開發(fā)出更復(fù)雜的控制系統(tǒng)，以致構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

380V-480V±10%，三相，交流，功率范圍7.5kW-250kW；
風(fēng)機和泵類變轉(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)；
傳動平穩(wěn)，輕松無憂

西門子MM430變頻器控制功能：

線性v/f控制，并帶有增強電機動態(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：電機數(shù)據(jù)切換，命令數(shù)據(jù)切換；

風(fēng)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

西門子MM430變頻器保護(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電動機過熱保護(hù)；
PTC/KTY電機保護(hù)。

MICROMASTER 430是用于控制三相交流電動機速度的變頻器系列。本系列有多種型號，額定功
率范圍從 7.5kW 到250kW，可供用戶選用。 
在采用變頻器的出廠設(shè)定功能和缺省設(shè)定值時，MICROMASTER 430變頻器特別適合用于水泵和
風(fēng)機的驅(qū)動。 
本變頻器由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代*技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）作為功
率輸出器件。因此，它們具有很高的運行可靠性和功能的多樣性。其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可
選的，因而降低了電動機運行的噪聲。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動機提供了良好的保護(hù)。 

主要特性 
? 易于安裝，參數(shù)設(shè)置和調(diào)試 
? 易于調(diào)試 
? 牢固的EMC設(shè)計 
? 可由IT （中性點不接地）電源供電 
? 對控制信號的響應(yīng)是快速和可重復(fù)的 
? 參數(shù)設(shè)置的范圍很廣，確保它可對廣泛的應(yīng)用對象進(jìn)行配置 
? 電纜連接簡便 
? 具有多個繼電器輸出 
? 具有多個模擬量輸出（0 – 20 mA） 
? 6 個帶隔離的數(shù)字輸入，并可切換為 NPN/PNP 接線 
? 2 個模擬輸入： 
AIN1：0 – 10 V ， 0 – 20 mA 和 –10至 +10 V 
AIN2：0 – 10 V ， 0 – 20 mA 
? 2 個模擬輸入可以作為第 7 和第8 個數(shù)字輸入 
? BiCo（二進(jìn)制互聯(lián)連接）技術(shù) 
? 模塊化設(shè)計，配置非常靈活 
? 脈寬調(diào)制的頻率高，因而電動機運行的噪音低 
? 詳細(xì)的變頻器狀態(tài)信息和全面的信息功能 
? 有多種可選件供用戶選用：用于與 PC 通訊的通訊模塊，基本操作面板（BOP-2 ）和用于進(jìn)行
現(xiàn)場總線通訊的 PROFIBUS 模塊 
? 用于水泵和風(fēng)機控制時的特點： 
電動機的分級控制 
節(jié)能控制方式 
手動/自動控制（手動操作/ 自動操作） 
傳動皮帶故障的檢測（對水泵無水空轉(zhuǎn)的檢測） 
旁路 性能特征 ? V / f 控制 
磁通電流控制（FCC ），改善了動態(tài)響應(yīng)和電動機的控制特性 
多點 V/f 控制特性 ? 快速電流限制（FCL ）功能，避免運行中不應(yīng)有的跳閘 
? 內(nèi)置的直流注入制動

? 復(fù)合制動功能改善了制動特性

? 加速/減速斜坡特性具有可編程的平滑功能 
起始和結(jié)束段帶平滑圓弧 
起始和結(jié)束段不帶平滑圓弧

? 具有比例，積分和微分（PID）控制功能的閉環(huán)控制

? 各組參數(shù)的設(shè)定值可以相互切換 
電動機驅(qū)動數(shù)據(jù)組（DDS） 
命令數(shù)據(jù)組和設(shè)定值信號源(CDS） 
? 可變轉(zhuǎn)矩（VT）運行時的額定參數(shù) 
? 自由功能塊 
保護(hù)特性 
? 過電壓 / 欠電壓保護(hù) 
? 變頻器過熱保護(hù) 
? 接地故障保護(hù) 
? 短路保護(hù) 
? I2
t 電動機過熱保護(hù) 
? PTC/KTY 電動機保護(hù) 

西門子變頻器6SE6440-2UC32-2EA1

　驅(qū)動電路也不僅是提供逆變功率電路的六路激勵脈沖，往往也承擔(dān)著對IGBT的管壓降檢測和驅(qū)動電壓的檢測，因而也像“貼身警衛(wèi)"一樣承擔(dān)著對逆變功率模塊的直接保護(hù)任務(wù)。所以當(dāng)逆變功率模塊損壞后，必須對驅(qū)動電路進(jìn)行檢查，解決兩個疑點：模塊的損壞時模塊質(zhì)量、負(fù)載短路原因，還是因驅(qū)動電路不良引起；對逆變功率模塊的更換，必須是在檢查驅(qū)動電路是正常的前提下進(jìn)行。

　　電動機軟起動器是運用串接于電源與被控電機之間的軟起動器，控制其內(nèi)部晶閘管的導(dǎo)通角，使電機輸入電壓從零以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升，直至起動結(jié)束，賦予電機全電壓，即為軟起動，在軟起動過程中，電機起動轉(zhuǎn)矩逐漸增加，轉(zhuǎn)速也逐漸增加。
　　立即操作就是立即置位、立即復(fù)位指令優(yōu)先權(quán)，常規(guī)輸出指令是當(dāng)程序掃描周期完，輸出過程映像寄存器中存儲的數(shù)據(jù)被復(fù)制到物理輸出點；而立即輸出不受掃描周期影響，立即刷新物理輸出點，在一些安全功能或防止誤動作的重要節(jié)點上可使用。
　　西門子PLC中的立即操作是怎么回事。工作原理當(dāng)PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。

處理過程如下：首先更換新CUVC板，對變頻器輸入側(cè)送電，發(fā)現(xiàn)操作面板仍然顯示E報警，不能復(fù)位，因此排除CUVC板故障，判斷故障是出在功率板上；將更換下來的CUVC板放在好的變頻器上測試，發(fā)現(xiàn)操作面板顯示正常，E報警，同時測試CUVC板輸入輸出功能正常，再次確認(rèn)CUVC板*；對變頻器內(nèi)部清理干凈后。

　　用戶存儲器的大小關(guān)系到用戶程序容量的大小，是反映PLC性能的重要指標(biāo)之一。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于CMOS靜態(tài)RAM中，即隨機存儲器，主要存儲工作數(shù)據(jù)，掉電數(shù)據(jù)丟失，供電斷經(jīng)常和備用電池和超級電容連接，以實現(xiàn)掉電數(shù)據(jù)保持。

而我們用接觸器自鎖的主觸頭觸點和輔助觸頭觸點都是常開觸點，所以接觸器吸合以后接觸器的觸點都變?yōu)槌ｉ]觸點也就是接觸器上方四個觸點和下方四個觸點聯(lián)通，聯(lián)通以后接觸器負(fù)載端就會有電，負(fù)載端開始運轉(zhuǎn)，線圈斷電以后不產(chǎn)生電磁，所以也就吸不住銜鐵，而線圈和銜鐵中間還有一個彈簧，會自動把線圈和銜鐵彈開回到原來位置，所以接觸器常閉狀態(tài)又回到原來常開的狀態(tài)，接觸器上方和下方觸點斷開，負(fù)載停止運轉(zhuǎn)，這就是接觸器的原理

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。

低運行頻率：即電機運行的小轉(zhuǎn)速，電機在低轉(zhuǎn)速下運行時，其散熱性能很差，電機長時間運行在低轉(zhuǎn)速下，會導(dǎo)致電機燒毀。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。

高運行頻率：一般的變頻器大頻率到60Hz，有的甚至到400 Hz，高頻率將使電機高速運轉(zhuǎn)，這對普通電機來說，其軸承不能長時間的超額定轉(zhuǎn)速運行，電機的轉(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，電機發(fā)熱，電纜發(fā)熱變頻器發(fā)熱等因素是密切相關(guān)的。