西門子變頻器6SE6440-2UC32-2EA1

1.1系統硬件設計
　　1.1.1本自動控制系統采用西門子的S7-400可編程控制器。它是西門子公司開發的適合當代計算機技術發展的新一代可編程控制系統。它具有更高的控制能力、運算速度、網絡功能和更優的性能價格比。通過PROFIBUS-DP現場總線可與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、液位進行采樣顯示。DO模板在實際應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備（如接觸器etc）。模擬量輸入模板在使用前要通過跳線組態成本方案所需要的輸入方式。
　　各模板的型號、數量確定后，再選擇放置模板的框架的型號和數量以及電源的型號和數量。終選用長為530mm的導軌。據模板的數量選取擇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）放在蒸發主控制拒中，另一個遠程控制I/O框架(含一個S7-300機架)放在ET200蒸發控制柜中。
　　狀態指示器：SF，BATF=電池故障；DC5V=內部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，有存儲器復位請求時慢速閃爍，正在執行復位時快速閃爍。
　　MPI接口用來連接到編程設備或其他設備，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的區別主要是規模和性能上更強大，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。完善的接地系統是PLC控制系統抗電磁干擾的重要措施之一。
　　系統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控制系統而言，它屬于高速低電平控制裝置，應采用直接接地方式。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控制系統接地線采用一點接地和串聯一點接地方式。
　　集中布置的PLC系統適合并聯一點接地方式，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，應采用串聯一點接地方式，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遠處，而且PLC系統接地點必須與強電設備接地點相距10m以上。
　　信號源接地時，屏蔽層應在信號側接地；不接地時，應在PLC側接地；信號線中間有接頭時，屏蔽層應牢固連接并進行絕緣處理，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，各屏蔽層應相互連接好，并經絕緣處理。選擇適當的接地處單點接點。 為了保證系統在工業電磁環境中免受或減少內外電磁干擾，必須從設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控制系統的抗干擾是一個系統工程，要求制造單位設計生產出具有較強抗干擾能力的產品，且有賴于使用部門在工程設計、安裝施工和運行維護中予以全面考慮，并結合具體情況進行綜合設計，才能保證系統的電磁兼容性和運行可靠性。進行具體工程的抗干擾設計時，應注意以下兩個方面。

　　（六）編程及設計控制程序。三菱現在的FX3U是可以選擇源型和漏型的。
　　機載 I/O： 8 DI 24V DC；6 個 24V DC 數字輸出； 2 AI 0-10V DC， 電源：直流 20.4-28.8V DC， 程序/數據存儲器 100 KB4、 4—20mA。4—20mA的電流時，在6000分辨率時被轉換為0—1770Hex(0—6000);12000分辨率時被轉換為0—2EE0Hex(0—12000)。使用自動交叉功能，支持發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 CPU 所提供的 5 VDC 邏輯預算以及模塊、板和通信模塊的 5 VDC 功率要求的信息，請參考 技術規范 (頁 755)。 請參考 “計算功率預算" (頁 917)來確定 CPU 可以? PROFIBUS-DP 從站梯形圖由觸點、線圈和應用指令等組成。觸點代表邏輯輸入條件，如外部的開關、按鈕和內部條件等。線圈通常代表邏輯輸出結果，用來控制外部的指示燈、交流器和內部的輸出標志位等。可編程序控制器（PLC）是以微處理器技術為基礎，綜合計算機技術和自動控制技術發展起來的一種新型工業控制器，廣泛應用于工業控制的各個領域。在現代化的工業生產設備中，有大量的數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，他的模塊可以擴展多達32個模塊，背板總線也在模塊內集成，他的網絡連接已比較成熟和流行，有MPI（多點接口）、PROFIBUS和工業以太網，使通訊和編程變的簡單和多選性，并可以借助于HWConfig工具可以進行組態和設置參數。
　　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）——用來進行多層組態，把總線從一層傳到另一層；占位模塊（DM）——為沒有設置參數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）——執行功能，如計數、定位、閉環控制相當對CPU功能的一個擴展或補充；通信處理器（CP）——提供點對點連接、PROFIBUS和工業以太網。
　　CPU設計
　　模式選擇器有：MRES=模塊復位功能；STOP=停止模式，程序不執行；RUN=程序執行，編程器只讀操作；RUN-P=程序執行，編程器可讀可寫操作。
　　連接網絡連接器
　　A. 電纜和剝線器。使用FC技術不用剝出的銅線。
　　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網絡連接器。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電纜芯線外的保護層，將芯線按照相應的顏色標記插入芯線鎖，再把鎖塊用力壓下，使內部導體接觸。應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. 復位電纜壓塊，擰緊螺絲，消除外部拉力對內部連接的影響。

（一）數字量I/O模塊 數字量I/O模塊是為了解決本機集成的數字量輸入/輸出點不能滿足需要而使用的擴展模塊。S7-200PLC目前總共可以提供3大類，共9種數字量I/O模塊。 1．EM221數字量輸入擴展模塊 8DI，DC24V（直流輸入） 2．EM222數字量輸出擴展模塊 8DO，DC24V（直流輸出） 8DO，Relay（DC24V/ AC24~230V）（繼電器輸出） 3．EM223數字量混合模塊 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展功能。S7-200的模擬量擴展模塊具有較大的適應性、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，以擴大其接口的數量和聯網能力。 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：調制解調器（Modem）通訊模塊 3．CP243-1：工業以太網通訊模塊； 4．CP243-1 IT：工業以太網通訊模塊，同時提供Web/E-mail等IT應用； 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和這些擴展模塊構成的。 一般的邏輯控制系統用軟繼電器、定時器和計數器及基本指令就可以實現。利用功能指令可以開發出更復雜的控制系統，以致構成網絡控制系統

380V-480V±10%，三相，交流，功率范圍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；
傳動平穩，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響應和控制特性的磁通電流控制（FCC），多點 v/f控制；
內置PID控制器；
快速電流限制，防止運行中不應有的跳閘；
數字量輸入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；
靈活的斜坡函數發生器，可選平滑功能；
三組參數切換功能：電機數據切換，命令數據切換；

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
節能方式

西門子MM430變頻器保護功能：

過載能力為140％額定負載電流，持續時間3秒和110％額定負載電流，持續時間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/KTY電機保護。

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定功能和缺省設定值時，MICROMASTER 430變頻器特別適合用于水泵和
風機的驅動。 
本變頻器由微處理器控制，并采用具有現代*技術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。其脈沖寬度調制的開關頻率是可
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。 

主要特性 
? 易于安裝，參數設置和調試 
? 易于調試 
? 牢固的EMC設計 
? 可由IT （中性點不接地）電源供電 
? 對控制信號的響應是快速和可重復的 
? 參數設置的范圍很廣，確保它可對廣泛的應用對象進行配置 
? 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 個數字輸入 
? BiCo（二進制互聯連接）技術 
? 模塊化設計，配置非常靈活 
? 脈寬調制的頻率高，因而電動機運行的噪音低 
? 詳細的變頻器狀態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
現場總線通訊的 PROFIBUS 模塊 
? 用于水泵和風機控制時的特點： 
電動機的分級控制 
節能控制方式 
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 ），改善了動態響應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，避免運行中不應有的跳閘 
? 內置的直流注入制動

? 復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 
起始和結束段帶平滑圓弧 
起始和結束段不帶平滑圓弧

? 具有比例，積分和微分（PID）控制功能的閉環控制

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

西門子變頻器6SE6440-2UC32-2EA1

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

　　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，控制其內部晶閘管的導通角，使電機輸入電壓從零以預設函數關系逐漸上升，直至起動結束，賦予電機全電壓，即為軟起動，在軟起動過程中，電機起動轉矩逐漸增加，轉速也逐漸增加。
　　立即操作就是立即置位、立即復位指令優先權，常規輸出指令是當程序掃描周期完，輸出過程映像寄存器中存儲的數據被復制到物理輸出點；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執行上述三個階段。

處理過程如下：首先更換新CUVC板，對變頻器輸入側送電，發現操作面板仍然顯示E報警，不能復位，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，發現操作面板顯示正常，E報警，同時測試CUVC板輸入輸出功能正常，再次確認CUVC板*；對變頻器內部清理干凈后。

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

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為常閉觸點也就是接觸器上方四個觸點和下方四個觸點聯通，聯通以后接觸器負載端就會有電，負載端開始運轉，線圈斷電以后不產生電磁，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又回到原來常開的狀態，接觸器上方和下方觸點斷開，負載停止運轉，這就是接觸器的原理

變頻器的設定參數多，每個參數均有一定的選擇范圍，

使用中常常遇到因個別參數設置不當，導致變頻器不能正常工作的現象。

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，一般要根據控制精度，需要進行靜態或動態辨識。

低運行頻率：即電機運行的小轉速，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，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，電機發熱，電纜發熱變頻器發熱等因素是密切相關的。