西門子MM440變頻器6SE6440-2UD32-2DB1

• PROFIBUS PA主站系統(tǒng)通過DP/PA link連接到PROFIBUS DP主站系統(tǒng)。

  DP/PA link包含一個或兩個IM153-2接口模塊以及相互連接的一到五個 DP/PA 耦合器。

  DP/PA link經(jīng)接口模塊連接到PROFIBUS DP主站。在DP/PA link中使用兩個接口模塊，可以連接DP/PA link到冗余的PROFIBUS DP主站。底層的PROFIBUS PA現(xiàn)場設(shè)備經(jīng)DP/PA 耦合器連接到DP/PA link.

  這意味著DP/PA link創(chuàng)建了一個從PROFIBUS DP主站系統(tǒng)到PROFIBUS PA主站系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)。

  
  圖 01 

  DP/PA link工作原理

  在PROFIBUS DP傳輸速率超過45.45K的情況下可以使用DP/PA link。DP/PA link在背板總線上將PROFIBUS DP較高的傳輸速率重置至45.45K，并傳遞到DP/PA耦合器。只需組態(tài)DP/PA link的接口模塊。DP/PA耦合器無需組態(tài)。

  DP/PA coupler功能
  DP/PA coupler是PROFIBUS DP與PROFIBUS PA的物理連接器。

  DP/PA coupler可以在沒有其他組件的情況下獨立運行。這使得PROFIBUS PA現(xiàn)場設(shè)備經(jīng)PROFIBUS DP訪問成為可能。DP/PA  coupler可以在PROFIBUS DP支持45.45Kbuad的情況下獨立使用，并且這也是允許的傳輸速率。在這種情況下，DP/PA  coupler無需組態(tài)，只要連接到PROFIBUS主站即可。PROFIBUS PA現(xiàn)場設(shè)備直接通過PROFIBUS DP來組態(tài)。

• DP/PA link是上層DP 主站的DP從站，并作為底層總線系統(tǒng)（PA現(xiàn)場總線）站點的代理。

• DP/PA link形成一個獨立的、通過通信技術(shù)與上層DP主站系統(tǒng)去耦的底層總線系統(tǒng)。

• 多個DP/PA coupler可用來增加PA主站系統(tǒng)的電流帶載能力。

• DP/PA link中所有的DP/PA耦合器構(gòu)成與所連接的PA現(xiàn)場設(shè)備共用的總線系統(tǒng)。

• 新的存儲機制

• 充足的存儲空間,可用于各行業(yè)的所有應(yīng)用

• 靈活的存儲卡機制,適合各種項目規(guī)模

• 較大的存儲空間：支持高達 2 GB 的存儲卡,可存儲項目數(shù)據(jù),歸檔,配方和相關(guān)文檔

• 優(yōu)化后的數(shù)據(jù)模塊,可準確選擇剩余存儲空間中的數(shù)據(jù)。

•  

  SIMATIC 工業(yè)軟件具有模塊化的設(shè)計。各個工具可根據(jù)特定應(yīng)用而單獨使用。

  提供了 4 個軟件級別：

  STEP 7 是用于對 SIMATIC S7/C7/WinAC 進行編程的基礎(chǔ)。編程時總要使用該軟件。
  它具有以下版本：

• STEP 7：
  用于各種應(yīng)用的完方版本,帶有梯形圖,功能塊圖和指令表編程語言

• STEP 7 Professional 高性能軟件包：
  支持所有 IEC 語言（梯形圖,功能塊圖,指令表,順序功能圖和結(jié)構(gòu)化文本）。并且,還提供了一個集成離線模擬組件 (S7-PLCSIM)。

• STEP 7 Lite：
  適用于較低性能范圍的版本,可用于 SIMATIC S7-300 和 SIMATIC C7

• STEP 7 Micro：
  用于 SIMATIC S7-200 的精簡編程軟件包

• 工程工具是一些面向任務(wù)的工具,除 STEP 7 之外也可使用這些工具。它們可大大降低能源成本,并顯著提高舒適性。

  設(shè)計工具（Engineering Tool）包括：

• 供編程人員使用的高級語言

• 供技術(shù)專家使用的圖形化語言

• 用于診斷,模擬,遠程維護,設(shè)備文檔制作等的擴展軟件。

• 運行版軟件包括已編程好并可由用戶程序調(diào)用的解決方案。它直接集成在自動化解決方案中,分為兩種類型：

• 硬件捆綁：
  軟件與特定硬件相關(guān)

• 非硬件捆綁：
  軟件可滿足一般硬件要求。

• 例如,運行版軟件包括：

• 用于 SIMATIC S7 和 WinAC 的控件

• 用于將自動化系統(tǒng)集成到 Windows 應(yīng)用程序中的工具

• 您可在“基于 SIMATIC PC 的控制"下面找到用于基于 PC 的控制的運行版軟件。

  人機界面包括：

• SIMATIC ProTool 和 ProTool/Lite 用于組態(tài)操作面板

• SIMATIC ProTool/Pro – 通過 PC 實現(xiàn)機器級可視化

• SIMATIC ProAgent ? 用于過程診斷的選件包

• SIMATIC WinCC flexible – 用于組態(tài) SIMATIC HMI 操作員面板的工程工具和用于在機器級簡便完成可視化任務(wù)的高性能可視化軟件

• SIMATIC WinCC – Windows NT/2000/XP 系統(tǒng)下的高性能可視化系統(tǒng)

• 西門子常用兩種電線電纜簡介如下： 一種為紫色電纜 一種為藍色電纜

•  

  (1)自動上水

  　　水箱內(nèi)裝液位傳感器p，水箱內(nèi)水低于一定值時(20%)，自動補水閥上電，水箱自動補水，水位達到設(shè)定值時(90%)，自動補水閥斷電，自動補水停止。

  　　(2)集熱循環(huán)

  　　當集熱器出水口水溫(出水口安裝溫度傳感器)高于水箱內(nèi)水溫，達到PLC設(shè)定啟動溫差(6-10攝氏度)時，集熱循環(huán)泵啟動;集熱水箱中的低溫水進入到真空管集熱器組中，集熱器中的相對高溫水循環(huán)到集熱水箱中，使水箱中的水溫升高。當溫差值降低到系統(tǒng)設(shè)定停止溫差時(1-3攝氏度)，循環(huán)泵停止，集熱循環(huán)停止。如此反復(fù)進行，逐漸將熱量傳遞到水箱，使水箱中的水溫度逐漸提升，直到達到洗浴要求的溫度。

  　　(3)管路恒溫出水

  　　恒溫回水管路循環(huán)主要是針對室內(nèi)的洗浴熱水管道而言，為了保證洗浴時一開噴頭閥門即有熱水，同時減少無效冷水的浪費，必須安裝熱水回水管路，采取管路循環(huán)措施。管路循環(huán)采用定溫循環(huán)方式，在室內(nèi)熱水回水管路中適當位置安裝溫度檢測傳感器和循環(huán)泵，設(shè)置一個溫度范圍來控制泵的運行。當管道內(nèi)水溫低于設(shè)定值時，啟動洗浴管道循環(huán)泵，將管路中的低溫熱水打入保溫水箱，當水溫達到設(shè)定值時，管道循環(huán)泵停止運行。

  　　(4)恒溫控制

  　　當水箱內(nèi)水溫低于一定值時，集熱器不能達到洗浴熱水的溫度要氣，此時開啟水箱內(nèi)電加熱或其它輔助熱源(空氣源熱泵)，以實現(xiàn)任何天氣條件下都能保證有熱水供應(yīng)的要氣。

  　　(5)冬季防凍循環(huán)

  　　室外管道(保溫水箱和集熱器之間)在寒冷的冬天可能被凍，因此必須有防凍循環(huán)功能;當集熱器溫度(檢測傳感器測溫)低于一定值(2-5攝氏度)時，啟動集熱循環(huán)泵，將保溫水箱中的熱水打進集熱器，防止管路結(jié)凍。

  　　4 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

   

  　　系統(tǒng)上位機選用HMI b7s515型號觸摸屏以實現(xiàn)系統(tǒng)運行的可視化監(jiān)測與控制，下位機選用臺達系列PLC，主機CPU選用DVP40ES2，溫度模塊選用04PT-E2，AD模塊選用04AD-E2。擴展模塊還可加入功率變送器，監(jiān)測電磁閥，循環(huán)泵以及輔助熱源的功率，如圖2所示。

  

  　　(1)溫度傳感器所測得溫度相關(guān)信號經(jīng)PT模塊轉(zhuǎn)化為數(shù)字量后傳回PLC的CPU，PLC的狀態(tài)反應(yīng)到觸摸屏上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，如圖3所示。

  

  　　圖3 溫度傳感器PT100與DVP04PT模塊的外部接線圖

  　　(2)水箱液位傳感器測得電信號后，經(jīng)液位變送器將電信號轉(zhuǎn)化為4-20mA的標準電流信號后，經(jīng)AD模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號傳回PLC，PLC根據(jù)設(shè)定值做出判斷，控制水箱電磁閥的開啟與斷開，如圖4所示。

  

  　　圖4 液位變送器與04AD-E2模塊的外部接線圖

  　　另外，各溫度傳感器的測量溫度直接代表各個組成部分的溫度，以此來控制系統(tǒng)的運行，因此，溫度傳感器的安裝位置極其重要。溫度傳感器安裝處的水溫必須能代表所測部分的平均溫度。

  　　5 電氣控制系統(tǒng)軟件開發(fā)

   

  　　(1)WPL Soft開發(fā)PLC控制程序

  　　WPL Soft為臺達電子可編程控制器DVP系列在WINOOWs存在系統(tǒng)環(huán)境下所使用的程序編程軟件，臺達PLC采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。

  　　系統(tǒng)控制的關(guān)鍵是溫度、液位的比較，通過PLC的比較指令可方便的實現(xiàn)。

  　　各擴展模塊讀取參數(shù)的頻率、精度是本控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，臺達PLC提供的溫度控制模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊可以輕松的實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化精確控制。

  　　(2)觸摸屏人機界面(HMI)程序

  　　觸摸屏替代鼠標及鍵盤部分功能，安裝在顯示屏前端的輸入設(shè)備，是人與控制系統(tǒng)之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，包括遠距離的信息傳遞與控制，是控制系統(tǒng)的重要組成部分。在PLC控制程序中加入開關(guān)量，與HMI的寄存器相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)HMI與PLC的關(guān)聯(lián)，如圖5所示。

  

  　　圖5 PLC程序控制集熱循環(huán)泵的啟動與停止

西門子MM440變頻器6SE6440-2UD32-2DB1

1.2 BOP修改參數(shù)

下面通過將參數(shù)P1000的第0組參數(shù)，即設(shè)置P1000[0]=1的過程為例，介紹一下通過操作BOP面板修改一個參數(shù)的流程：

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。全面而完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護。 

1.2 特點 

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）

使用中常常遇到因個別參數(shù)設(shè)置不當，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，需要進行靜態(tài)或動態(tài)辨識。

zui低運行頻率：即電機運行的zui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。

zui高運行頻率：一般的變頻器zui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。

電機參數(shù)：變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、zui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)

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荷的力矩特性所決定，電動機的機械負載轉(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)矩負載，此類負載如傳送帶、起重機、擠壓機、壓縮機等。

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

(3)轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)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(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、水泵類負載。這類負載的軸功率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。對于這種負載，如果變頻器的v/f特性是線性關(guān)系，則低速時電機的許用轉(zhuǎn)矩遠大于負載轉(zhuǎn)矩，從而造成功率因數(shù)和效率的嚴重下降。為了適應(yīng)這種負載的需要，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(shè)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(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?shù)奶岣咭匝a償在低頻時定子電阻引起的壓降導(dǎo)致電機轉(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)動電機時，在某些頻率段，電機的電流、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shè)置跳轉(zhuǎn)點及跳轉(zhuǎn)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(shè)定4個不同的跳轉(zhuǎn)點，設(shè)置p1101確定跳轉(zhuǎn)頻帶寬度。

有些負載在特定的頻率下需要電機提供特定的轉(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，對應(yīng)的p1321、p1323、p1325為可編程的v/f 特性電壓座標。

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機的參數(shù)，進行保角變換而進行調(diào)節(jié)控制的，矢量轉(zhuǎn)矩控制是直接取交流電動機參數(shù)進行控制，控制簡單，精確度高。

應(yīng)用范圍

MICROMASTER 440變頻器適合用于各種變速驅(qū)動裝置，由于它具有高度的靈活性因而可以在廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用。它尤其適合用于吊車和起重系統(tǒng)、立體倉儲系統(tǒng)、食品、飲料和煙草工業(yè)以及包裝工業(yè)的定位系統(tǒng)。這些應(yīng)用對象要求變頻器具有比常規(guī)應(yīng)用更高的技術(shù)性能和更快的動態(tài)響應(yīng)；變頻器的特點是設(shè)備性能面向用戶的需求，并且使用方便。他的輸入電源電壓范圍寬廣，適用于*。

設(shè)計

MICROMASTER440變頻器采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，操作面板和各種模塊易于更換。

標準

MICROMASTER 440變頻器符合EU?—低電壓規(guī)范的要求；變頻器帶有MM440濾波器符合EU—EMC規(guī)范的要求。

主要特點

調(diào)試簡單；模塊化結(jié)構(gòu)，因而其配置具有zui大的靈活性； 6個可編程，帶隔離的數(shù)字輸入；2個模擬輸入（0V至10V，0mA至20mA，可標定）它們也可以作為第7/8個數(shù)字輸入使用；2個可編程的模擬輸出（0mA至20mA）；3個可編程的繼電器輸出（30V直流/5A，電阻性負載，250V交流/2SA，電感性負載）；當使用較高的的開關(guān)頻率，電動機可以降低噪聲運行；完善的電動機和變頻器保護功能；

可選項（概覽）

Ａ級/Ｂ級ＥＭＣ濾波器；ＬＣ濾波器；進線電抗器；輸出電抗器；密封蓋；設(shè)變頻器參數(shù)的ＢＯＰ基本操作板；具有多種文本顯示功能的高級操作板ＡＯＰ；通訊模塊－　PROFIBUS，－DeviceNET，－CANNopen；脈沖編碼器脈沖計數(shù)模塊；PC連接組合件；控制柜門上安裝操作板的組合件；ＰＣ調(diào)試工具，在Windows95/98和NT/2000/XP Professional下運行；與DruveES的TIA集成。

機械結(jié)構(gòu)的特點

模塊化的設(shè)計；工作溫度0.12KW至75KW:-10°C~+50°C 90KW至200KW:0°C~+40°C；緊湊型結(jié)構(gòu)，單位空間內(nèi)的變頻器kw數(shù)高；電纜連接方便，電源和電動機接線相互隔離，達到*的電磁兼容性效果；可嵌入的操作面板；可拆卸的I/O板上，控制端子的連接不用螺絲。

控制性能的特點

采用的IGBT技術(shù)；數(shù)字的微處理控制；高質(zhì)量的矢量控制系統(tǒng)；磁通電流控制，可以改善動態(tài)響應(yīng)特性，并且優(yōu)化電動機的控制；線性v/f控制；平方v/f控制；多點v/f特性（可編程的v/f特性）；捕捉再起動；滑差補償；在電源中斷或故障以后自動再起動：可以由用戶定義的自由功能塊，實現(xiàn)邏輯運算和算術(shù)運算的操作；動態(tài)緩沖；用于定位控制的減速斜坡函數(shù)曲線；變頻器具有內(nèi)置的高級PID調(diào)節(jié)器，可編程的加速/減速斜坡函數(shù)，范圍為0至650秒；斜坡起始和結(jié)束的平滑功能；快速電流限制功能，避免運行中有的跳閘；快速、可重復(fù)的數(shù)字輸入響應(yīng)時間；使用 2個高分辨率的10位二進制模擬輸入，實現(xiàn)速度精調(diào)；復(fù)合制動，實現(xiàn)快速制動控制；集成的制動斬波器；4個跳轉(zhuǎn)頻率；可拆卸的‘Y’ 性電容器鏈路，可用于中性點不接地的電源系統(tǒng)。

 過載功能：CT方式和VT方式；過電壓/欠電壓保護；變頻器過溫保護；直接與PTC通過數(shù)字輸入實現(xiàn)電動機過熱保護；接地故障保護；短路保護；電動機過熱保護；防止電動機失速；參數(shù)互鎖。