在西門(mén)子G120變頻器應(yīng)用中，為了防止電機(jī)由于過(guò)電流或外部原因?qū)е逻^(guò)熱而被損壞，設(shè)定電機(jī)的溫度保護(hù)功能。即當(dāng)電機(jī)的溫度超過(guò)一定值時(shí)，變頻器跳閘(OFF2)。通常情況下，溫度保護(hù)有以下兩種方式：
通過(guò)電機(jī)的溫度模型對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù);
當(dāng)我們對(duì)變頻器進(jìn)行快速調(diào)試時(shí)，變頻器會(huì)根據(jù)電機(jī)相關(guān)參數(shù)，如功率、電流等參數(shù)來(lái)建立電機(jī)溫度模型。對(duì)于西門(mén)子標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)，電機(jī)模型數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，但對(duì)于第三方電機(jī)，在完成快速調(diào)試之后，建議用戶(hù)做電機(jī)參數(shù)自動(dòng)識(shí)別，如參數(shù)(P0340, P1910)，建立電機(jī)等效電路數(shù)據(jù)，以便更好地計(jì)算電機(jī)內(nèi)部能量損失。
在變頻器運(yùn)行過(guò)程中，變頻器會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)際輸出電流，通過(guò)I2t 計(jì)算來(lái)判斷電機(jī)是否過(guò)溫，當(dāng)I2t 計(jì)算結(jié)果超過(guò)P0614 (對(duì)于MM420), P0604(對(duì)于 MM440,MM430)里所限定的溫度時(shí)，變頻器會(huì)采取在P0610中所設(shè)定的措施，如報(bào)警、跳閘等。
西門(mén)子G120變頻器如下圖1所示：

圖 1 電機(jī)溫度保護(hù)模型

注：利用電機(jī)溫度模型對(duì)電機(jī)進(jìn)行溫度保護(hù)是西門(mén)子標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)中所有產(chǎn)品具備的功能。

通過(guò)溫度傳感器進(jìn)行外部保護(hù)
常見(jiàn)的溫度傳感器有兩種：PTC; KTY84。

1）PTC 傳感器：
PTC(Positive-Temperature-Characteristic)傳感器是一個(gè)具有正溫度特性的電阻。在常溫下，PTC 電阻的阻值不高（50-10O歐姆）。一般情況下，電動(dòng)機(jī)里是把三個(gè)PTC 溫度傳感器串聯(lián)連接起來(lái)（根據(jù)電動(dòng)機(jī)制造廠家的設(shè)計(jì)），這樣，“冷態(tài)”下的PTC 電阻值范圍為150 至300 歐姆。PTC 溫度傳感器也常常稱(chēng)為“冷導(dǎo)體”。但是，在某一特定溫度時(shí)，PTC 的阻值會(huì)急劇上升。電動(dòng)機(jī)制造廠家是根據(jù)電動(dòng)機(jī)絕緣的常規(guī)運(yùn)行溫度來(lái)選擇這一特定溫度的。由于PTC 傳感器是安裝在電動(dòng)機(jī)的繞組中，這樣，就可以根據(jù)電阻值的變化來(lái)判斷電動(dòng)機(jī)是否過(guò)熱。PTC 溫度傳感器不能用來(lái)測(cè)量溫度的具體數(shù)值。
對(duì)于變頻器：MM440;MM430;G120提供了電機(jī)溫度傳感器的接口，PTC 傳感器保護(hù)可以與電機(jī)溫度模型同時(shí)工作。例如MM440,當(dāng)電動(dòng)機(jī)的PTC已經(jīng)接到MM440 變頻器的控制端14 和15 時(shí)，只要選擇P0601＝1（采用PTC 溫度傳感器）激活電動(dòng)機(jī)溫度傳感器的功能，那么，MM4變頻器就會(huì)知道電機(jī)的狀態(tài)，過(guò)熱時(shí)變頻器就會(huì)故障跳閘使電動(dòng)機(jī)得到保護(hù)。
如果PTC 電阻值超過(guò)2000 歐姆，變頻器將顯示故障F0004（電動(dòng)機(jī)過(guò)溫）。 如果PTC 電阻值低于100 歐姆，變頻器將顯示故障F0015（電動(dòng)機(jī)溫度檢測(cè)信號(hào)丟失）。這樣，當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)熱和溫度傳感器斷線(xiàn)時(shí)，都能使電動(dòng)機(jī)得到保護(hù)。
此外，電動(dòng)機(jī)還受到變頻器中電動(dòng)機(jī)溫度模型的監(jiān)控，如下圖，傳感器與溫度模型構(gòu)成“或”關(guān)系，形成了一個(gè)電動(dòng)機(jī)過(guò)熱保護(hù)的冗余系統(tǒng)。

2）KTY84 傳感器：
KTY84 傳感器的原理是基于半導(dǎo)體溫度傳感器（二極管），其電阻值的變化范圍從0℃時(shí)的500 歐姆可到300℃時(shí)的2600歐姆。KTY84 具有正的溫度系數(shù)，但與PTC 不同，它的溫度特性幾乎是線(xiàn)性的。電阻的性能可以與具有很高溫度系數(shù)的測(cè)量電阻兼容。
如果KTY84 傳感器被激活(P0610=2)，變頻器會(huì)對(duì)KTY傳感器的阻值進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)變頻器也根據(jù)電動(dòng)機(jī)溫度模型自動(dòng)計(jì)算電動(dòng)機(jī)的溫度。KTY84 傳感器識(shí)別出斷線(xiàn)時(shí)，就發(fā)出報(bào)警信號(hào)A0512（電動(dòng)機(jī)溫度檢測(cè)信號(hào)丟失），并自動(dòng)切換到電動(dòng)機(jī)的溫度模型。如下圖2：

對(duì)于變頻器MM420、G110，沒(méi)有提供溫度傳感器接口，我們能夠通過(guò)電機(jī)溫度模型對(duì)電機(jī)進(jìn)行溫度保護(hù)，同時(shí)，我們也可以用數(shù)字端子觸發(fā)外部故障的方式來(lái)保護(hù)電機(jī)，因?yàn)閷?duì)于通常的溫度傳感器，其輸出阻抗會(huì)隨溫度成線(xiàn)性關(guān)系變化，如下圖3所示。因此傳感器的阻抗能夠反映當(dāng)前電機(jī)溫度，我們可以按照?qǐng)D4連接方式，隨著傳感器阻值增大，端子5上的電壓會(huì)逐漸增大。當(dāng)電壓超過(guò)數(shù)字量的觸發(fā)電壓時(shí)，數(shù)字端子有效，觸發(fā)外部故障跳閘。設(shè)置參數(shù)如下： P0701, P0702 or P0703 = 29.

另外，我們也可以利用溫度繼電器來(lái)觸發(fā)外部故障，如在西門(mén)子低壓產(chǎn)品中，有可以用來(lái)測(cè)量電機(jī)溫度的繼電器，如3RS1000-1CK10，我們可以設(shè)定一個(gè)限定值，當(dāng)電機(jī)溫度超過(guò)此值時(shí)，繼電器動(dòng)作，觸發(fā)外部跳閘。

西門(mén)子新一代變頻器SINAMICS G150 在鍋爐風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

引言
風(fēng)機(jī)是工礦企業(yè)的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，據(jù)有關(guān)部門(mén)的統(tǒng)計(jì)，全國(guó)風(fēng)機(jī)，水泵電動(dòng)機(jī)裝機(jī)容量約35000MW，耗電量約占全國(guó)電力耗電量的40% 左右。目前，風(fēng)機(jī)和水泵運(yùn)行中還有很大的節(jié)能潛力。在風(fēng)機(jī)運(yùn)行中應(yīng)用變頻器調(diào)速，其節(jié)電率一般可在20%~60%，投資回收期為1~3 年，不僅節(jié)電*，而且能滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求，保產(chǎn)品質(zhì)量,經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
風(fēng)機(jī)在鍋爐中也是重要設(shè)備，工業(yè)鍋爐根據(jù)采用的燃料不同，通常分為燃煤，燃油和燃?xì)馊N。這三種鍋爐的控制系統(tǒng)基本相同，只是燃料量的調(diào)節(jié)手段有所區(qū)別。變頻器在控制系統(tǒng)中可以調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量，引風(fēng)機(jī)的引風(fēng)量和燃料的進(jìn)給量，即實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐的精確控制，又達(dá)到了節(jié)電和節(jié)省燃料的目的。

特點(diǎn)
G150 是西門(mén)子新一代變頻器SINAMICS 家族中的一員，它不僅繼承了Master Drive 的特點(diǎn)，而且具有自身的優(yōu)點(diǎn)。G150 是柜體式單傳動(dòng)的變頻器，功率范圍75KW~2700KW，進(jìn)線(xiàn)電壓分為380V~480V，500V~600V，660V~690V 三個(gè)電壓等級(jí)，控制方式為無(wú)速度傳感器的矢量控制 (sensorless vector control) 和矢量控制。無(wú)速度傳感器的矢量控制是矢量控制的一種，只是沒(méi)有速度傳感器，通過(guò)電機(jī)模型的計(jì)算來(lái)估測(cè)電動(dòng)機(jī)的速度反饋值。無(wú)速度傳感器的矢量控制的控制精度和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不如帶速度閉環(huán)的矢量控制，但也有系統(tǒng)簡(jiǎn)單，無(wú)需維護(hù)速度傳感器，價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于風(fēng)機(jī)泵類(lèi)電機(jī)。
傳統(tǒng)的V/f 控制也無(wú)需速度傳感器，但對(duì)于大功率的風(fēng)機(jī)泵類(lèi)電機(jī)，如用V/f 控制無(wú)電流環(huán)控制，容易引起電流的波動(dòng)。無(wú)速度傳感器的矢量控制，不僅有速度閉環(huán)而且有電流閉環(huán), 電機(jī)的穩(wěn)態(tài)電流更穩(wěn)定。
G150 具有豐富的客戶(hù)端子，包括8 個(gè)數(shù)字量輸入(DI)，4 個(gè)雙向輸入/輸出(DI/DO)，2 點(diǎn)繼電器輸出(DO)，2 個(gè)模擬差分輸入(AI)，2 個(gè)模擬輸出(AO)，1 個(gè)KTY84 溫度傳感器或PTC 敏電阻，±10V 輔助電源用于模擬給定輸入，24V 輔助電源用于數(shù)字量輸入，所有的DI/DO ，AI/AO 都可以自由編程定義功能。與MasterDrive 不同，G150 的客戶(hù)端子，不在控制板上，而是在客戶(hù)端子板TM31 上。當(dāng)有端子損壞時(shí)，只須更換TM31，節(jié)約了維修成本。
PROFIBUS 接口是G150 的標(biāo)準(zhǔn)配置，無(wú)需選件。通過(guò)PROFIBUS 可以將G150 連接到更高層的自動(dòng)化系統(tǒng)。通過(guò)PROFIBUS 可以與調(diào)試軟件Starter 連接，便于調(diào)試和存儲(chǔ)參數(shù)。G150 的程序和參數(shù)存儲(chǔ)于Flashcard 中，F(xiàn)lashcard 中的數(shù)據(jù)可用Flashcard 適配器讀取，存儲(chǔ)在硬盤(pán)中，或刻成光盤(pán)存檔。如有相同功率，相同功能的設(shè)備，可將數(shù)據(jù)直接拷貝
到新的Flashcard 中，不需設(shè)置任何參數(shù).。另外如舊設(shè)備的參數(shù)被調(diào)亂，或Flashcard 損壞也可用以上的方法進(jìn)行恢復(fù)。

系統(tǒng)簡(jiǎn)介
在這個(gè)鍋爐中共有四臺(tái)電機(jī)使用了G150 變頻器，分別控制蒸汽、熱油、熱煙氣。熱煙氣由2 臺(tái)315KW 的電機(jī)控制，經(jīng)管道送入主風(fēng)機(jī)，用于干燥木漿。2 臺(tái)315KW 的G150 變頻器分別控制這兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)G150 的輸出頻率，來(lái)控制風(fēng)機(jī)的輸出功率，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱煙流量的精確調(diào)控，不僅滿(mǎn)足了工藝的要求，而且比用擋風(fēng)板調(diào)節(jié)熱煙流量更節(jié)能。另兩臺(tái)132KW 的電機(jī)分別將蒸汽發(fā)生器中的蒸汽和熱油發(fā)生器中的熱油送入混合室中。蒸汽發(fā)生器中的蒸汽輸出量的調(diào)節(jié)可以控制蒸汽發(fā)生器中的壓力和溫度，熱油發(fā)生器中的熱油輸出量的調(diào)節(jié)可以控制熱油發(fā)生器的溫度。G150 也是通過(guò)控制電機(jī)的輸出功率來(lái)調(diào)節(jié)蒸汽輸出量和熱油輸出量，實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸汽發(fā)生器的壓力和溫度，熱油發(fā)生器的溫度的控制。

2 臺(tái)132KW 的電機(jī)參數(shù)和變頻器型號(hào)如下:
132KW 電機(jī)參數(shù):
額定功率: 132KW 額定電壓:400V 額定頻率:50HZ
額定電流: 228A 額定轉(zhuǎn)速:1485 r/min 功率因數(shù):0.88
選用的G150 型號(hào):
6SL3710-1GE32-6CA0-Z
輸入: 380V~480V 294A
輸出: 0~480V 260A

2 臺(tái)315KW 的電機(jī)參數(shù)和變頻器型號(hào)如下:
額定功率: 315KW 額定電壓:400V 額定頻率:50HZ
額定電流: 585A 額定轉(zhuǎn)速:990 r/min 功率因素:0.81
選用的G150 型號(hào):
6SL3710-1GE36-1CA0-Z
輸入: 380V~480V 639A
輸出: 0~480V 605A

2 臺(tái)132KW 電機(jī)用端子控制啟停和模擬量輸入頻率給定。2 臺(tái)315KW 電機(jī)PROFIBUS 控制，PLC 使用西門(mén)子公司的S7-300。

用端子控制的G150 的端子圖如下:
端子X(jué)520:1 是DI0 用于控制變頻器的啟/停(即ON/OFF)。端子X(jué)542:5， X542:6 是DO1，輸出變頻器的故障信號(hào) (DO1 是繼電器輸出)。 端子X(jué)522:1， X522:2 是AO0， 輸出實(shí)際速度值。端子X(jué)522:4、 X522:5 是AO1，輸出實(shí)際電機(jī)電流值。端子X(jué)521:1，X521:2 是AI0，作為頻率給定.這些端子的功能是出廠設(shè)定，無(wú)需修改參數(shù)。
(1) Main Setpoint
(2) ON/OFF command
(3) Analog output actual speed
(4) Analog output motor current
(6) Inverter release
(7) Converter no fault

模擬輸入0(AI0)默認(rèn)是-10V~10V 的電壓輸入，用戶(hù)需要4~20mA 的輸入，所以修改一些參數(shù)。P4056[0]=3，將模擬輸入0 設(shè)置為4~20mA， 因?yàn)樵撃M輸入波動(dòng)較大,會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以我加了10mS 的濾波(P4053[0]=10)，從而給定值相對(duì)穩(wěn)定。這些設(shè)置如用調(diào)試軟件Starter 修改就十分的簡(jiǎn)單、清晰、明了。如下圖所示:

1. 選擇模擬輸入的類(lèi)型
2. 模擬輸入的端子
3. 模擬輸入的自由標(biāo)定
4. 一階濾波

用PROFIBUS 控制G150 系統(tǒng)圖如下:將X530:1 端子的接線(xiàn)斷開(kāi)，G150 就設(shè)置為PROFIBUS 控制。首先要設(shè)置G150 的PROFIBUS 從站地址，參數(shù)是P0918，該參數(shù)的設(shè)置必須與Step 7 中硬件組態(tài)的地址*。

G150 的PROFIBUS 從站地址也可通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)置。這兩種設(shè)置中撥碼開(kāi)關(guān)的硬件設(shè)置優(yōu)先，如撥碼都在OFF 的位置，則以參數(shù)P0918 的設(shè)置為準(zhǔn)。G150 的GSD 文件在隨機(jī)光盤(pán)可找到，文件名是si018105 .GSD。G150 與MasterDrive 的PROFIBUS 數(shù)據(jù)定義相似，PZD1 是控制字/狀態(tài)字，PZD2 是給定值/實(shí)際值.控制字的各位定義如下:

該系統(tǒng)用于亞洲創(chuàng)建(河源)木業(yè)有限公司的生產(chǎn)線(xiàn)中，亞洲創(chuàng)建集團(tuán)致力于中國(guó)強(qiáng)化地板事業(yè)的發(fā)展，成功地塑造了”圣象”，”MOBIFLOOR” 等強(qiáng)化地板，河源項(xiàng)目的建設(shè)將打破以往基材*依賴(lài)進(jìn)口，成本居高不下的局面，進(jìn)一步提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。該生產(chǎn)線(xiàn)中的鍋爐系統(tǒng)是由Vyncke 公司做的系統(tǒng)集成，Vyncke 是一家比利時(shí)公司，成立于1912 年，在燃燒工藝，鍋爐系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中有著豐富的設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)。西門(mén)子新一代變頻器G150 在該項(xiàng)目中,以其豐富的系統(tǒng)功能，可靠的產(chǎn)品性能，精確的控制系統(tǒng)，得到了用戶(hù)的*認(rèn)可。