西門子CPU模塊6ES7515-2TM01-0AB0詳細說明

西門子變頻器

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(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。

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。

運行頻率：一般的變頻器頻率到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(zhuǎn)速、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

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(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(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可以設定4個不同的跳轉(zhuǎn)點，設置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，***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(zhuǎn)矩控制。這種控制方式是目前國際上進的控制方式，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，度高

1、控制單元：CU320（6SL3040-0MA00-0AA0，6SL3040-0MA00-0AA1），CU320-2 DP(6SL3040-1MA00-0AA0)，它是驅(qū)動系統(tǒng)的大腦，負責控制和協(xié)調(diào)整個驅(qū)動系統(tǒng)中的所有模塊，完成各軸的電流環(huán)、速度環(huán)甚至位置環(huán)的控制，并且同一塊CU320 控制的各軸之間能相互交換數(shù)據(jù)，即任意一根軸能夠讀取控制單元上其它軸的數(shù)據(jù)，這一特征***被用作多軸之間的簡單的速度同步。

2、電源模塊

電源模塊就是我們常說的整流或整流/回饋單元，它是將三相交流電整流成直流電，供給各電機模塊(又常稱逆變器)，有回饋功能的模塊還能夠?qū)⒅绷麟娀仞伣o電網(wǎng)。根據(jù)是否有回饋功能及回饋的方式，將電源模塊分成下列三種：

基本型電源模塊(BLM: Basic Line Modules)：整流單元，但無回饋功能。靠接制動單元和制動電阻才能實現(xiàn)快速制動。

型號有：6SL3330-1TE34-2AA0，6SL3330-1TE35-3AA0，6SL3330-1TH33-0AA0，6SL3130-1TE22-0AA0，6SL3136-1TE22-0AA0，6SL3130-1TE24-0AA0，6SL3136-1TE24-0AA0，6SL3130-1TE31-0AA0，6SL3136-1TE31-0AA0。

智能型電源模塊(SLM:Smart Line Modules，又稱非調(diào)節(jié)型電源模塊)：整流/回饋單元，但直流母線電壓不可調(diào)。SLM 的供電電壓為380－480V，功率范圍為5-36Kw。在實際應用中，在電網(wǎng)和BLM之間必須安裝與其功率相對應的電抗器。

型號有：6SL3130-6AE15-0AB0，6SL3131-6AE15-0AA0，6SL3130-6AE21-0AB0，6SL3131-6AE21-0AA0，6SL3130-6TE21-6AA3，6SL3130-6TE23-6AA3。

主動型電源模塊(ALM: Active Line Modules，又稱調(diào)節(jié)型電源模塊)：整流/回饋單元，且直流母線電壓可調(diào)。主動接口模塊AIM(Active Interface Modules)，AIM 安裝在電網(wǎng)和ALM 之間，它集成了濾波器、預充電回路及電源電壓監(jiān)控電路

西門子CPU模塊6ES7515-2TM01-0AB0詳細說明

模擬值的精度小于15 位，則模擬值左移，左對齊。

【例2-2】壓力變送器的量程為0～10MPa，輸出信號為4～20mA，模擬量輸入模塊的量程為4～20mA，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量為0～27 648，設轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字為N，試求以kPa為單位的壓力值。

解：0～10MPa(0～10 000kPa)對應于轉(zhuǎn)換后的數(shù)字0～27 648，

圖 4 組態(tài) CP342-5 操作模式和傳輸區(qū)1.4 軟件編程在 S7-300 側(cè)，CP342-5 進行數(shù)據(jù)發(fā)送接收，需要通過編程實現(xiàn)。步驟如圖6所示。在STEP7中創(chuàng)建一個新項目，項目名稱為S7-300-SMART。

轉(zhuǎn)換公式為P=10000XN/27648（kPa）

注意：在運算時一定要先乘后除，否則可能會損失原始數(shù)據(jù)的精度。

圖2-13量程卡

【例2-3】某發(fā)電機的電壓互感器的變比為10kV/100V（線電壓），電流互感器的變比為1000A/5A，功率變送器的額定輸入電壓和額定輸入電流分別為AC100V和5A，額定輸出電壓為DC±10V，模擬量輸入模塊將DC±10V輸入信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字 27648和-27649。設轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字為N，求以kW為單位的有功功率值。

解：根據(jù)互感器額定值計算的原邊有功功率額定值為

1.7321X10000X1000=17321KW

由以上關系不難推算出互感器原邊的有功功率與轉(zhuǎn)換后的數(shù)字之間的關系為17321/27648=0.62648kW/字。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字為N時，對應的有功功率為0.6265N(kW)，如果以kW為單位顯示功率P，使用定點數(shù)運算時的計算公式為

P=NX6265/10000（kW）

【例2-4】用于測量鍋爐爐膛壓力（-60Pa～60Pa）的變送器的輸出信號為4～20mA，模擬量輸入模塊將0～20mA轉(zhuǎn)換為數(shù)字0～27648，設轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字為N，試求以0.1Pa為單位的壓力值。

解：4～20mA的模擬量對應于數(shù)字量5530～27648，即-600～600（0.1Pa）對應于數(shù)字量5530～27648，壓力的計算公式應為

1．EX系列數(shù)字量模擬量輸入/輸出模塊

EX模塊在化工等行業(yè)使用。將外部的本質(zhì)-安全設備（用于有爆炸危險區(qū)域的傳感器和執(zhí)行器）與PLC非本質(zhì)-安全內(nèi)部回路隔離。

2．F系列數(shù)字量模擬量輸入/輸出模塊

這些模塊具有故障安全運行的集成安全功能，在ET200M分布式I/O或S7-300F中使用。用于連接有爆炸危險區(qū)域的設備。

S7-300的功能模塊

1．計數(shù)器模塊

模塊的計數(shù)器均為0～32位或31位加減計數(shù)器，可以判斷脈沖的方向，模塊給編碼器供電。達到比較值時發(fā)出中斷?？梢?倍頻和4倍頻計數(shù)。有集成的DI/DO。

FM350-1是單通道計數(shù)器模塊，可以檢測高達500kHz的脈沖，有連續(xù)計數(shù)、單向計數(shù)、循環(huán)計數(shù)3種工作模式。FM350-2和CM35都是8通道智能型計數(shù)器模塊。

2．位置控制與位置檢測模塊

FM351雙通道定位模塊用于控制變級調(diào)速電動機或變頻器。FM353是步進電機定位模塊。FM354伺服電機定位模塊。FM357可以用于多4個插補軸的協(xié)同定位。FM352高速電子凸輪控制器，它有32個凸輪軌跡，13個集成的DO，采用增量式編碼器或式編碼器。

SM338超聲波傳感器檢測位置，無磨損、保護等級高、精度穩(wěn)定不變。

3．閉環(huán)控制模塊

FM355閉環(huán)控制模塊有4個閉環(huán)控制通道，有自優(yōu)化溫度控制算法和PID算法。

4．稱重模塊

SIWAREXU稱重模塊是緊湊型電子稱，測定料倉和貯斗的料位，對吊車載荷進行監(jiān)控，對傳送帶載荷進行測量或?qū)I(yè)提升機、軋機超載進行安全防護等。

SIWAREXM稱重模塊是有校驗能力的電子稱重和配料單元，可以組成多料稱系統(tǒng)，安裝在易爆區(qū)域。

5．電源模塊

PS307電源模塊將120/230伏交流電壓轉(zhuǎn)換為24V直流電壓，為S7-300/400、傳感器和執(zhí)行器供電。輸出電流有2A、5A或10A3種。電源模塊安裝在DIN導軌上的插槽1。