西門子CPU模塊6ES7515-2TM01-0AB0詳細(xì)說(shuō)明

西門子變頻器

使用中常常遇到因個(gè)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(dòng)態(tài)辨識(shí)。

運(yùn)行頻率：即電機(jī)運(yùn)行的***小轉(zhuǎn)速，電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，其散熱性能很差，電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在低轉(zhuǎn)速下，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)燒毀。而且低速時(shí)，其電纜中的電流也會(huì)增大，也會(huì)導(dǎo)致電纜發(fā)熱。

運(yùn)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(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，這對(duì)普通電機(jī)來(lái)說(shuō)，其軸承不能長(zhǎng)時(shí)間的超額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，電機(jī)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(zhǎng)度，電機(jī)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(jī)參數(shù)：變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、頻率，這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到。

跳頻：在某個(gè)頻率點(diǎn)上，有可能會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，特別在整個(gè)裝置比較高時(shí)；在控制壓縮機(jī)時(shí)，要避免壓縮機(jī)的喘振點(diǎn)。

控制參數(shù)編輯

變頻器日常使用中出現(xiàn)的一些問(wèn)題，很多情況下都是因?yàn)樽冾l器參數(shù)設(shè)置不當(dāng)引起的。西門子變頻器可設(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

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= t n/ 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，***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國(guó)際上進(jìn)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，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(dòng)系統(tǒng)的大腦，負(fù)責(zé)控制和協(xié)調(diào)整個(gè)驅(qū)動(dòng)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(jiǎn)單的速度同步。

2、電源模塊

電源模塊就是我們常說(shuō)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(jī)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(wú)回饋功能?？拷又苿?dòng)單元和制動(dòng)電阻才能實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)。

型號(hào)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(shí)際應(yīng)用中，在電網(wǎng)和BLM之間必須安裝與其功率相對(duì)應(yīng)的電抗器。

型號(hào)有：6SL3130-6AE15-0AB0，6SL3131-6AE15-0AA0，6SL3130-6AE21-0AB0，6SL3131-6AE21-0AA0，6SL3130-6TE21-6AA3，6SL3130-6TE23-6AA3。

主動(dòng)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(dòng)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(yù)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(xì)說(shuō)明

模擬值的精度小于15 位，則模擬值左移，左對(duì)齊。

【例2-2】壓力變送器的量程為0～10MPa，輸出信號(hào)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(shè)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(duì)應(yīng)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(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送接收，需要通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)。步驟如圖6所示。在STEP7中創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱為S7-300-SMART。

轉(zhuǎn)換公式為P=10000XN/27648（kPa）

注意：在運(yùn)算時(shí)一定要先乘后除，否則可能會(huì)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(jī)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(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字 27648和-27649。設(shè)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(jì)算的原邊有功功率額定值為

1.7321X10000X1000=17321KW

由以上關(guān)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(guān)系為17321/27648=0.62648kW/字。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字為N時(shí)，對(duì)應(yīng)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(diǎn)數(shù)運(yùn)算時(shí)的計(jì)算公式為

P=NX6265/10000（kW）

【例2-4】用于測(cè)量鍋爐爐膛壓力（-60Pa～60Pa）的變送器的輸出信號(hào)為4～20mA，模擬量輸入模塊將0～20mA轉(zhuǎn)換為數(shù)字0～27648，設(shè)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(duì)應(yīng)于數(shù)字量5530～27648，即-600～600（0.1Pa）對(duì)應(yīng)于數(shù)字量5530～27648，壓力的計(jì)算公式應(yīng)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(shè)備（用于有爆炸危險(xiǎn)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(yùn)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(xiǎn)區(qū)域的設(shè)備。

S7-300的功能模塊

1．計(jì)數(shù)器模塊

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

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

2．位置控制與位置檢測(cè)模塊

FM351雙通道定位模塊用于控制變級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)或變頻器。FM353是步進(jìn)電機(jī)定位模塊。FM354伺服電機(jī)定位模塊。FM357可以用于多4個(gè)插補(bǔ)軸的協(xié)同定位。FM352高速電子凸輪控制器，它有32個(gè)凸輪軌跡，13個(gè)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(cè)位置，無(wú)磨損、保護(hù)等級(jí)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(gè)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(cè)定料倉(cāng)和貯斗的料位，對(duì)吊車載荷進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)傳送帶載荷進(jìn)行測(cè)量或?qū)I(yè)提升機(jī)、軋機(jī)超載進(jìn)行安全防護(hù)等。

SIWAREXM稱重模塊是有校驗(yàn)?zāi)芰Φ碾娮臃Q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(dǎo)軌上的插槽1。