西門子6SE6440-2UD33-7EB1

高性能矢量控制變頻器，提供更高級(jí)的過載能力、200% 額 定電流3s、150% 額定電流 60s （5分鐘內(nèi)）高質(zhì)量集成 PID 控制器（自動(dòng)調(diào)諧）一體式 A 級(jí) EMC 濾波器用于裝置使用與 Micromaster 420 相同的附件，例如操作面板和濾波器

集成制動(dòng)斬波需要操作面板來(lái)操縱此裝置或修改工廠設(shè)置參數(shù)。400 系列是 Micromaster 變頻器系列的進(jìn)一步發(fā)展。 該系列變頻器基于先前版本的成功經(jīng)驗(yàn)，從而使其在電動(dòng)機(jī)控制領(lǐng)域廣泛運(yùn)用。

PM330L 功率模塊符合在作為第二環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的 IEC 61800-3 對(duì)抗干擾性能的要求。在與進(jìn)線電抗器組合使用時(shí)，進(jìn)線濾波器還可以將功率模塊發(fā)射的傳導(dǎo)干擾限制在標(biāo)準(zhǔn) IEC 61800-3 中定義的 Category C2 極限值范圍內(nèi)。當(dāng)與一個(gè)*基于 EMC 設(shè)計(jì)導(dǎo)則的裝置結(jié)合使用時(shí)，
安裝地點(diǎn)的極限值將符合對(duì)DI一環(huán)境的要求。
進(jìn)線濾波器適用于接地系統(tǒng)（帶星形接地點(diǎn)的 TN 或 TT 系統(tǒng)）。

變頻器日常使用中出現(xiàn)的一些問題，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。[1]

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：

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，甚至在加速過程中出現(xiàn)過電流保護(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，高精度調(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上*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，精確度高。

西門子變頻器（圖1）

　　對(duì)于（6）、（7）兩點(diǎn)應(yīng)補(bǔ)充說明的是，采用FCS系統(tǒng)，節(jié)省投資的效果是不用懷疑的，但是否如有的專家所說達(dá)60~66%。這些數(shù)字在多篇文章中出現(xiàn)，編者認(rèn)為這是相互轉(zhuǎn)摘的結(jié)果，目前還未找到這些數(shù)字的原始出處，因此，讀者在引用這些數(shù)字時(shí)要慎重。

　　（8）FCS相對(duì)于DCS組態(tài)簡(jiǎn)單，由于結(jié)構(gòu)、性能標(biāo)準(zhǔn)化，便于安裝、運(yùn)行、維護(hù)。

　　（9）用于過程控制的FCS設(shè)計(jì)開發(fā)要點(diǎn)。這一點(diǎn)并不作為與DCS的比較，只是說明用于過程控制或者說用于模擬連續(xù)過程類的FCS在設(shè)計(jì)開發(fā)中應(yīng)重點(diǎn)考慮的問題。

　　1）要求總線本安防爆功能，而且是頭等重要的。

　　2）基本監(jiān)控如流量、料位、溫度、壓力等的變化是緩慢的，而且還有滯后效應(yīng)，因此，節(jié)點(diǎn)監(jiān)控并不需要快電子學(xué)的響應(yīng)時(shí)間，但要求有復(fù)雜的模擬量處理能力。這一物理特征決定了系統(tǒng)基本上多采用主一從之間的集中輪詢制，這在技術(shù)上是合理的，在經(jīng)濟(jì)上是有利的。

4. 熱電偶的信號(hào)處理方式

4.1 硬件組態(tài)設(shè)置
首先要在硬件組態(tài)選擇與外部補(bǔ)償接線*的measuring type（測(cè)量類型），measuring range（測(cè)量范圍），reference junction（參比接點(diǎn)類型）和reference temperature（參比接點(diǎn)溫度）的參數(shù)，如下各圖所示。

圖10 S7-300模板測(cè)量方式示意圖

圖11 S7-300模板測(cè)量范圍示意圖

對(duì)于S7-300的模板，組態(tài)如圖10和11所示，只需要選擇測(cè)量類型和測(cè)量范圍（分度類型），補(bǔ)償方式包含在測(cè)量類型中。比如： 參比接點(diǎn)固定溫度補(bǔ)償方式，測(cè)量類型選擇 TC-L00C（參比接點(diǎn)溫度固定為0℃） 或 TC-L50C（參比接點(diǎn)溫度固定為50℃），再選擇分度類型，組態(tài)就完成。

圖12 S7-400模板組態(tài)圖1

圖13 S7-400模板組態(tài)圖2

對(duì)于S7-400的模板，組態(tài)如圖12和13所示，測(cè)量類型中選擇TC-L方式，測(cè)量范圍中選擇與實(shí)際熱電偶類型*的分度號(hào)，參比接點(diǎn)的選擇。比如：參比接點(diǎn)固定溫度的方式，測(cè)量類型和測(cè)量范圍選擇完后，在參比接點(diǎn)選擇ref.temp（參考溫度），然后在reference temperature框（參考溫度）內(nèi)填寫參比接點(diǎn)的固定，組態(tài)就完成，或者是共享補(bǔ)償方式，可以用SFC55動(dòng)態(tài)傳輸溫度參數(shù)。

表12 參比接點(diǎn)參數(shù)說明

4.2 測(cè)量方式和轉(zhuǎn)換處理

表13 測(cè)量方式各參數(shù)的說明及處理

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USS通信原理與編程的實(shí)現(xiàn)

4.1 S7 1200 PLC與MM440 通過USS通信的基本原理

S7 1200提供了專用的USS庫(kù)進(jìn)行USS通信，如圖6所示：

圖6：S7 1200 專用的USS庫(kù)

USS_DRV功能塊通過USS_DRV_DB數(shù)據(jù)塊實(shí)現(xiàn)與USS_PORT功能塊的數(shù)據(jù)接收與傳送，而USS_PORT功能塊是S7-1200 PLC CM1241 RS485模塊與MM440之間的通信接口。USS_RPM功能塊和USS_WPM功能塊與MM440的通信與USS_DRV功能塊的通信方式是相同的。如圖7所示。

圖7：通信結(jié)構(gòu)圖

4.2. 功能塊使用介紹
USS_DRV 功能塊是S7-1200 USS通信的主體功能塊，接受MM440的信息和控制MM440的指令都是通過這個(gè)功能快來(lái)完成的。必須在主 OB中調(diào)用。
USS_PORT功能塊是S7-1200與MM440進(jìn)行USS通信的接口，主要設(shè)置通信的接口參數(shù)?？稍谥鱋B或中斷OB中調(diào)用。
USS_RPM功能塊是通過USS通信讀取MM440的參數(shù)。必須在主 OB中調(diào)用。
USS_WPM功能塊是通過USS通信設(shè)置MM440的參數(shù)。必須在主 OB中調(diào)用。

4.3. S7 1200 PLC進(jìn)行USS通信的編程

4.3.1. USS_DRV功能塊的編程

USS_DRV功能塊的編程如圖8所示。

圖8： USS_DRV功能塊的編程

USS_DRV功能塊用來(lái)與MM440進(jìn)行交換數(shù)據(jù)，從而讀取MM440的狀態(tài)以及控制MM440的運(yùn)行。每個(gè)MM440使用一的一個(gè)USS_DRV功能塊，但是同一個(gè)CM1241 RS485模塊的USS網(wǎng)絡(luò)的所有MM440（最多16個(gè)）都使用同一個(gè)USS_DRV_DB