工程應(yīng)用之西門子變頻器應(yīng)用

1、1（內(nèi)部資料（內(nèi)部資料 注意保存）注意保存）中國(guó)工業(yè)自動(dòng)化培訓(xùn)網(wǎng)中國(guó)工業(yè)自動(dòng)化培訓(xùn)網(wǎng)變頻器原理應(yīng)用維修變頻器原理應(yīng)用維修2變頻器原理應(yīng)用維修變頻器原理應(yīng)用維修3第三章：西門子變頻器應(yīng)用 3.1變頻器功能框圖 西門子變頻器主要型號(hào)為：MICROMASTER410/420/430/440系列。簡(jiǎn)稱MM4X系列。市場(chǎng)上主要流行的為MM430和MM440系列。 3.1.1 MM410變頻器 該變頻器為“廉價(jià)型”，功能較少，價(jià)格低。主要應(yīng)用于單相、三相電動(dòng)機(jī)的變速驅(qū)動(dòng)，如泵類、風(fēng)機(jī)、廣告牌、移動(dòng)門以及自動(dòng)化機(jī)械的驅(qū)動(dòng)。 功能：線性U/f控制；多點(diǎn)設(shè)定的U/f控制；磁通電流控制。 功率范圍：0.120.7

2、5kW4第三章：西門子變頻器應(yīng)用 3.1.2 MM420變頻器 該變頻器為“通用型”主要應(yīng)用于三相電動(dòng)機(jī)的變速驅(qū)動(dòng)?？梢杂糜趥魉蛶?、材料運(yùn)輸機(jī)、泵類、風(fēng)機(jī)和機(jī)床的驅(qū)動(dòng)等。 功能：線性U/f控制；多點(diǎn)設(shè)定的U/f控制；磁通電流控制(U/f控制的一種)，內(nèi)置PI控制器。 功率范圍：0.3711kW。5第三章：西門子變頻器應(yīng)用 3.1.3 MM430變頻器 該變頻器為“風(fēng)機(jī)泵類專用型”，主要應(yīng)用于風(fēng)機(jī)和水泵的變頻調(diào)速。 功能：線性U/f控制；多點(diǎn)設(shè)定的U/f控制；磁通電流控制，內(nèi)置PID控制器。 功率范圍：7.5250kW。 該變頻器為西門子現(xiàn)行風(fēng)機(jī)泵類主流專用變頻器。6第三章：西門子變頻器應(yīng)用 3

3、.2 MM440變頻器 該變頻器為“通用型”變頻器，主要應(yīng)用于三相電動(dòng)機(jī)的變速驅(qū)動(dòng)，也可以用于泵類、風(fēng)機(jī)等節(jié)能負(fù)載。是現(xiàn)行西門子“通用型”主流變頻器。 功能：線性U/f控制；多點(diǎn)設(shè)定的U/f控制；磁通電流控制，內(nèi)置PID控制器，矢量控制。 功率范圍：0.12250kW。7 3.2.1 MM440功能框圖8第三章：西門子變頻器應(yīng)用9第三章：西門子變頻器應(yīng)用 功能框圖10第三章：西門子變頻器應(yīng)用 3.2.2 MM440矢量型標(biāo)準(zhǔn)變頻器功能 MM440變頻器是適用于三相電動(dòng)機(jī)速度控制和轉(zhuǎn)矩控制的變頻器系列，功率范圍涵蓋120W200kw恒轉(zhuǎn)矩(CT)方式或250kW變轉(zhuǎn)矩(VT)方式的多種型號(hào)可供用

4、戶選用。 當(dāng)MM440變頻器使用默認(rèn)的工廠設(shè)置參數(shù)時(shí)，可方便地用于傳動(dòng)控制系統(tǒng)。由于具有全面而完善的控制功能，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后，也適用于需要多種功能的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。MM440變頻器既可用于單機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，也可集成到自動(dòng)化系統(tǒng)中。 11第三章：西門子變頻器應(yīng)用1主要技術(shù)規(guī)格(1)電源電壓和功率范圍：1)單相，交流(200240V)10；恒轉(zhuǎn)矩(CT)：0.123.0kW。 2)三相，交流(200240V)10；恒轉(zhuǎn)矩(CT)：0.1245.0kW；變轉(zhuǎn)矩(VT)：5.5045.0kW。3)三相，交流(380480V)10；恒轉(zhuǎn)矩(CT)：0.37200kW；變轉(zhuǎn)矩(VT)：7.50250kW。

5、(2)電源輸入頻率：4763Hz。(3)輸出頻率：0650Hz。(4)功率因數(shù)：0.9812第三章：西門子變頻器應(yīng)用 (5)過(guò)載能力 1)恒轉(zhuǎn)矩(CT) :1.5額定輸出電流(即150過(guò)載)，持續(xù)時(shí)間60s，間隔周期時(shí)間300s；以及2額定輸出電流(即200過(guò)載)，持續(xù)時(shí)間3s，問(wèn)隔周期時(shí)間300s。 2)變轉(zhuǎn)矩(VT)：外形尺寸AF：1.1額定輸出電流(即110過(guò)載)，持續(xù)時(shí)間60s，間隔周期時(shí)間300s，以及1.4額定輸出電流(即1401生載)，持續(xù)時(shí)間3s，問(wèn)隔周期時(shí)問(wèn)300s；外形尺寸FX和GX：1.1額定輸出電流(即110過(guò)載)，持續(xù)時(shí)間59s，問(wèn)隔周期時(shí)間300s，以及1.5額定輸

6、出電流(即150過(guò)載)，持續(xù)時(shí)問(wèn)1s，間隔周期時(shí) 間300s。13第三章：西門子變頻器應(yīng)用 (6)控制方式： 1)線性Vf控制。 2)帶FCC(磁通電流控制)功能的線性Vf控制。 3)拋物線Vf控制。 4)多點(diǎn)Vf控制。 5)適用于紡織工業(yè)的Vf控制。 6)適用于紡織工業(yè)的帶FCC功能的Vf控制。 7)帶獨(dú)立電壓設(shè)定值的Vf控制。 8)無(wú)傳感器矢量控制。 9)無(wú)傳感器矢量轉(zhuǎn)矩控制。 10)帶編碼器反饋的速度控制。 11)帶編碼器反饋的轉(zhuǎn)矩控制。 14第三章：西門子變頻器應(yīng)用 3.2.3 變頻器參數(shù) 參數(shù)編排格式 1）參數(shù)號(hào) 參數(shù)號(hào)是指參數(shù)的編號(hào)。用00009999四位數(shù)表示。在參數(shù)號(hào)的前面加一

7、小寫(xiě)字母“r”，表示該參數(shù)是“只能讀”的參數(shù)，不可改寫(xiě)；在參數(shù)號(hào)的前面加一大寫(xiě)字母“P”，表示該參數(shù)為可改寫(xiě)參數(shù)。在參數(shù)號(hào)后面加“ ”，表示下標(biāo)，下標(biāo)內(nèi)數(shù)字為幾，該參數(shù)就有幾項(xiàng)解釋。如：P15003，該參數(shù)為“電動(dòng)機(jī)控制”參數(shù)中的“轉(zhuǎn)矩設(shè)定值”。方括弧中的“3”表示該參數(shù)可應(yīng)用于： P15000:第一命令數(shù)據(jù)組； P15001:第二命令數(shù)據(jù)組； P15002:第三命令數(shù)據(jù)組；（命令數(shù)據(jù)組共分3組） 2）參數(shù)值 參數(shù)值一般有一個(gè)設(shè)定范圍。如P1500有34種設(shè)定值。參數(shù)值和下標(biāo)是兩個(gè)概念。15第三章：西門子變頻器應(yīng)用 3.2.4 訪問(wèn)級(jí)和過(guò)濾器 1.訪問(wèn)級(jí)P0003 MM440變頻器有幾千條參數(shù)

8、，如果這些參數(shù)在編排上不加選擇和分類，我們很難在這些參數(shù)中找出有用的參數(shù)。就像一本書(shū)，有章節(jié)目錄，重點(diǎn)提示，我們想查找書(shū)中的哪些內(nèi)容，不需要將整本書(shū)看遍，根據(jù)章節(jié)目錄和重點(diǎn)提示直接查找就行了。MM440變頻器在參數(shù)的編排上就采用了類似書(shū)中的“章節(jié)目錄、重點(diǎn)難點(diǎn)”的編排方法。 MM440的訪問(wèn)級(jí)有3個(gè)，即標(biāo)準(zhǔn)訪問(wèn)級(jí)(P0003=1)，擴(kuò)展訪問(wèn)級(jí)(P0003=2)和專家訪問(wèn)級(jí)(P0003=3)。一般用戶只要訪問(wèn)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)和擴(kuò)展訪問(wèn)級(jí)就可以了。訪問(wèn)級(jí)別越高，可看到的參數(shù)越多,設(shè)置越細(xì)膩,相應(yīng)的設(shè)置工作也越復(fù)雜（訪問(wèn)級(jí)P0003類似書(shū)中的重點(diǎn)提示）。16第三章：西門子變頻器應(yīng)用17第三章：西門子變頻器應(yīng)用

9、 2.參數(shù)過(guò)濾器 參數(shù)過(guò)濾器類似于其他變頻器的應(yīng)用宏，是把相關(guān)的參數(shù)編排到一起，如PI控制、工藝應(yīng)用等（見(jiàn)下圖）。通過(guò)P0004參數(shù)進(jìn)行選擇。在編碼表中（紙質(zhì)），是把各個(gè)訪問(wèn)級(jí)的參數(shù)都列出，在變頻器調(diào)試中，選擇了什么訪問(wèn)級(jí)，就只能看到什么訪問(wèn)級(jí)的參數(shù)（類似于書(shū)中的目錄）。這在調(diào)試中重點(diǎn)突出，節(jié)省了很多時(shí)間。18第三章：西門子變頻器應(yīng)用參數(shù)結(jié)構(gòu)圖（餅圖）參數(shù)結(jié)構(gòu)圖（餅圖）P0004=0，無(wú)參數(shù)過(guò)濾功能，可以直接訪問(wèn)參數(shù)。P0004=2時(shí)變頻器的訪問(wèn)級(jí)時(shí)變頻器的訪問(wèn)級(jí)19第三章：西門子變頻器應(yīng)用 3.快速調(diào)試 雖然變頻器設(shè)置了過(guò)濾和訪問(wèn)級(jí)，但調(diào)試還是比較麻煩。為了變頻器進(jìn)行快速調(diào)試，在變頻器的使用

10、說(shuō)明書(shū)中給出了“快速調(diào)試流程圖”。根據(jù)流程圖的提示，一級(jí)一級(jí)選擇參數(shù)。在進(jìn)行快速調(diào)試之前，先選擇訪問(wèn)級(jí)“P0003=-”再設(shè)定“P0010=1”。P0010稱為快調(diào)過(guò)濾參數(shù)，他將快速調(diào)試相關(guān)的參數(shù)過(guò)濾出來(lái)。過(guò)濾出來(lái)的參數(shù)多少和P0003訪問(wèn)級(jí)的高低有關(guān)。快速調(diào)試類似一本書(shū)中的“重點(diǎn)導(dǎo)讀”。 西門子變頻器因?yàn)閰?shù)細(xì)膩，數(shù)量眾多，使初學(xué)者感到無(wú)從下手，又因?yàn)樗乃季S方式和中國(guó)不一樣，相同功能的參數(shù)叫法不同，更增加了初學(xué)的困難。但我們只要掌握了它的內(nèi)在規(guī)律，西門子變頻器是很好用很耐用的優(yōu)秀變頻器。20第三章：西門子變頻器應(yīng)用21第三章：西門子變頻器應(yīng)用 3.2.5 PID控制參數(shù)設(shè)置 如同其它變頻器

11、一樣，要想完成某項(xiàng)具體的控制工作，必須要修改一些相應(yīng)的參數(shù)。怎樣才能把相關(guān)的參數(shù)找出來(lái)，進(jìn)行修改預(yù)置，同樣是一件細(xì)致的工作。一些簡(jiǎn)單的控制，需要修改的參數(shù)較少，通過(guò)參數(shù)訪問(wèn)級(jí)和參數(shù)表就能解決。一些復(fù)雜應(yīng)用，就要借助變頻器的功能框圖和參數(shù)數(shù)表中的提示，在讀懂功能框圖的前提下，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。22第三章：西門子變頻器應(yīng)用 1.PID控制在恒壓供水中的應(yīng)用框圖23第三章：西門子變頻器應(yīng)用2.電路連接選用4 20mA壓力傳感器，反饋信號(hào)接于模擬輸入端子2的10、11之間，設(shè)定信號(hào)用4.7k電位器，接于模擬輸入端子1的1、3、4之間，要把2、4、11端子連載一起（模擬輸入公共端）。3.參數(shù)選擇為訪問(wèn)PI調(diào)

12、節(jié)器參數(shù)，先設(shè)過(guò)濾參數(shù)：P0003=2(訪問(wèn)標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展級(jí))，P0004=22(選擇PI調(diào)節(jié)器控制參數(shù)群)，P2200=1,變頻器PID控制(也可以用一個(gè)多功能輸入端子來(lái)控制PID切換，如設(shè)P0702=99，P2200=722.1，DIN2端子控制切換，在變頻器停止時(shí)，可進(jìn)行PID控制和U/f控制切換)；P2253=755.0，選擇“模擬輸入端子1”為給定控制信號(hào)源；P2264=755.1，選擇“模擬輸入端子2”為反饋控制信號(hào)源；P值：P2280設(shè)為0.3 1.5；I值：P2285設(shè)為0.03 0.15s；D值：P2274，先保持默認(rèn)值；其他參數(shù)參考說(shuō)明書(shū)精細(xì)調(diào)整24第三章：西門子變頻器應(yīng)用 3

13、.2.6 MM440矢量控制在速度/力矩控制中的應(yīng)用 1.無(wú)速度反饋的矢量控制(SVC) 由于無(wú)速度反饋的矢量控制(SVC)能提供很高的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性，因此在以下應(yīng)用場(chǎng)合可以使用 MM440的無(wú)速度反饋的矢量控制模式。 1） 要求很高的動(dòng)態(tài)特性； 2）低速時(shí)要求提供大的輸出力矩； 3）要求很精確的速度穩(wěn)定性； 4）要求對(duì)電機(jī)提供很完善的保護(hù)； 5）要求很快的響應(yīng)速度。25第三章：西門子變頻器應(yīng)用 由于SVC控制需要很精確的電機(jī)模型，因此SVC控制不能應(yīng)用于以下一些場(chǎng)合： 1）電機(jī)和變頻器的額定功率比小于1比4； 2）電機(jī)運(yùn)行最大頻率超過(guò)200Hz： 3）同步電機(jī)和多臺(tái)電機(jī)傳動(dòng)。 4） 如果變頻

14、器和電機(jī)之間有接觸器，當(dāng)變頻器運(yùn)行時(shí)，切忌打開(kāi)接觸器。 注：（從1.12版本起，當(dāng)矢量控制下沒(méi)有方向時(shí)，將不再產(chǎn)生故障。若不幸發(fā)生了，設(shè)置如下參數(shù)確保矢量控制時(shí)內(nèi)部不再發(fā)出故障： P0003=3；P2106=53.5；P2155=200.00 Hz 這種情況下矢量控制沒(méi)有方向時(shí)將觸發(fā)“外部故障F0085”。）26第三章：西門子變頻器應(yīng)用 2.有PG反饋矢量控制 有PG反饋矢量控制除了上述無(wú)PG反饋矢量控制的優(yōu)點(diǎn)之外，具有定位準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，在位置控制中得到廣泛應(yīng)用。如電梯、礦井升降機(jī)等。 矢量控制功能參數(shù)較多，在說(shuō)明書(shū)中給出了矢量控制功能參數(shù)表和功能圖，在應(yīng)用時(shí)相互參考，然后根據(jù)快速調(diào)試順序，將合

15、適的參數(shù)預(yù)置到變頻器中。 下面表和圖是440變頻器矢量控制參數(shù)和功能框圖。27第三章：西門子變頻器應(yīng)用 P1300為變頻器功能選擇，設(shè)置P1300 =23，為矢量控制，在該參數(shù)下給出了下面表格：28第三章：西門子變頻器應(yīng)用 續(xù)表：29第三章：西門子變頻器應(yīng)用 有PG傳感器(VC)30第三章：西門子變頻器應(yīng)用 無(wú)PG傳感器(SVC)31第三章：西門子變頻器應(yīng)用無(wú)PG傳感器矢量控制最佳調(diào)試方法：第一步，快速調(diào)試：正確的矢量控制操作必須正確輸入電機(jī)參數(shù)，完成電機(jī)參數(shù)識(shí)別。調(diào)試步驟如下：P0003=2(允許訪問(wèn)2級(jí)參數(shù))P0010=1(快速調(diào)試)在快速調(diào)試中，按照快速調(diào)試步驟，將電動(dòng)機(jī)名牌參數(shù)輸入變頻

16、器。通過(guò)參數(shù)P0700，P1000，P1080/2，P1120/1等，選擇控制模式，選擇給定源，最小最大頻率，斜坡時(shí)間等。設(shè)置P1300=20 （無(wú)速度傳感器矢量控制）。設(shè)置P1910=1(自動(dòng)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，并改寫(xiě))，此時(shí)變頻器產(chǎn)生”A0541“電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)自動(dòng)檢測(cè)激活報(bào)警。設(shè)置P3900=1，結(jié)束快速調(diào)試。當(dāng)計(jì)算電動(dòng)機(jī)參數(shù)時(shí)，BOP面板將出現(xiàn)”- - - -” 近1分鐘，之后A0541將在BOP上閃爍?？焖僬{(diào)試完成。32第三章：西門子變頻器應(yīng)用運(yùn)行：電機(jī)開(kāi)始自動(dòng)識(shí)別測(cè)試程序。A0541將繼續(xù)閃爍：電動(dòng)機(jī)通過(guò)短時(shí)電流，進(jìn)行一系列計(jì)算，并可聽(tīng)到嗡嗡聲。當(dāng)計(jì)算電動(dòng)機(jī)內(nèi)部參數(shù)時(shí)，BOP上仍顯示“-

17、- - -”。注意1：這時(shí)必須對(duì)冷態(tài)電動(dòng)機(jī)操作，另外確保正確輸入電機(jī)周圍環(huán)境溫度到P0625參數(shù)中。特別是在周圍溫度和工廠設(shè)定值 不一樣時(shí)。這一步必須在完成快速調(diào)試(P3900)之后，在進(jìn)行電動(dòng)機(jī)參數(shù)識(shí)別之前完成。注意2：P1910=3(飽和曲線識(shí)別)，能提高性能。做這一步，不必進(jìn)入快速調(diào)試。一旦P1910設(shè)置成3，A0541將出現(xiàn)?，F(xiàn)在給出一個(gè)運(yùn)行命令，這和上面的敘述類似。這時(shí)變頻器已經(jīng)可以在SVC下運(yùn)行了，最好再優(yōu)化一下調(diào)節(jié)器參數(shù)。33第三章：西門子變頻器應(yīng)用第二步：速度調(diào)節(jié)器特性優(yōu)化電動(dòng)機(jī)識(shí)別將設(shè)定初始的參數(shù)，保證無(wú)速度傳感器矢量控制，電機(jī)可運(yùn)行到50Hz。為了得到理想的矢量性能，按照電

18、動(dòng)機(jī)/負(fù)載系統(tǒng)來(lái)優(yōu)化矢量控制的調(diào)節(jié)器參數(shù)，是必要的。用戶調(diào)節(jié)以下參數(shù)，可以提高性能：P0003=3（專家訪問(wèn)級(jí)） P0342：負(fù)載總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之比。P1470：無(wú)速度傳感器矢量控制比例參數(shù)P P1472：無(wú)速度傳感器矢量控制積分時(shí)間I P1610：SVC轉(zhuǎn)矩提升P1750：使能觀測(cè)器模式P0342(驅(qū)動(dòng)裝置總慣量)，如果已知或能估算，應(yīng)適當(dāng)設(shè)置。參數(shù)設(shè)置可適應(yīng)廣泛的應(yīng)用，最優(yōu)的設(shè)置依賴于整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)。通過(guò)觀測(cè)系統(tǒng)的響應(yīng)，增大P參數(shù)和減小I參數(shù)可得到好的特性。最好通過(guò)示波器觀察未濾波的輸出頻率波形(P0771=66)來(lái)調(diào)試PI參數(shù)。34第三章：西門子變頻器應(yīng)用 3.2.7 MM440

19、有PG矢量控制 MM440變頻器無(wú)PG反饋(SVC)矢量控制中，通過(guò)內(nèi)部的檢測(cè)反饋系統(tǒng)，可以得到很好的速度控制特性，適應(yīng)多方面的傳動(dòng)應(yīng)用。 有PG反饋(VC)矢量控制，因?yàn)镻G編碼器的脈沖個(gè)數(shù)和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)角)一一對(duì)應(yīng)，反饋脈沖即可以反映電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角(位置)又可以反映電動(dòng)機(jī)的速度，利用編碼器的反饋信號(hào)對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制或距離控制，是非常合適的。因此，在需要精確的位置和速度控制時(shí)，一般要選有PG反饋(VC)矢量控制。35第三章：西門子變頻器應(yīng)用 1.PG編碼器增量式編碼器結(jié)構(gòu)原理PG編碼器應(yīng)用36第三章：西門子變頻器應(yīng)用PG編碼器就是將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的傳感器。數(shù)字信號(hào)的脈沖頻率和轉(zhuǎn)速成正

20、比。增量式編碼器輸出三個(gè)信號(hào)：A A-、B B-、Z Z-，Z信號(hào)是零位信號(hào)，編碼器轉(zhuǎn)一周，輸出一個(gè)脈沖。A相和B相在相位上相差 ，A-和B-分別是A和B相的“非”，見(jiàn)下圖。編碼器每轉(zhuǎn)輸出的脈沖數(shù)可選，如TRDJ系列，每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)從10 1000P/r共16檔。004590 37第三章：西門子變頻器應(yīng)用 PG編碼器與變頻器的連接分直接連接和專用控制卡連接。右圖為直接連接。變頻器與編碼器直接連接38第三章：西門子變頻器應(yīng)用 右圖是安川VS616G7變頻器，PG編碼器通過(guò)控制卡連接到變頻器的4NC接口。編碼器用控制卡與變頻器連接39第三章：西門子變頻器應(yīng)用 3.應(yīng)用舉例變頻器在應(yīng)用編碼器時(shí)，要進(jìn)行參數(shù)預(yù)置，一般預(yù)置的內(nèi)容為：編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)；編碼器旋轉(zhuǎn)方向；編碼器斷線后的處理方法；編碼器脈沖轉(zhuǎn)換為