西門子CPU模塊6ES7515-2TM01-0AB0詳細說明

西門子變頻器

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(tài)或動態(tài)辨識。

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(fā)熱。

運行頻率：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(fā)熱，電纜發(fā)熱變頻器發(fā)熱等因素是密切相關的。

電機參數：變頻器在參數中設定電機的功率、電流、電壓、轉速、頻率，這些參數可以從電機銘牌中直接得到。

跳頻：在某個頻率點上，有可能會發(fā)生共振現象，特別在整個裝置比較高時；在控制壓縮機時，要避免壓縮機的喘振點。

控制參數編輯

變頻器日常使用中出現的一些問題，很多情況下都是因為變頻器參數設置不當引起的。西門子變頻器可設置的參數有幾千個，只有系統地、合適地、準確地設置參數才能充分利用變頻器性能

變頻器控制方式的選擇由負荷的力矩特性所決定，電動機的機械負載轉矩特性根據下列關系式決定：

p= t n/ 9550

式中：p——電動機功率(kw)

t——轉矩(n. m)

n——轉速(r/ min)

轉矩t與轉速n的關系根據負載種類大體可分為3種[2]。

(1)即使速度變化轉矩也不大變化的恒轉矩負載，此類負載如傳送帶、起重機、擠壓機、壓縮機等。

(2)隨著轉速的降低，轉矩按轉速的平方減小的負載。此類負載如風機、各種液體泵等。

(3)轉速越高，轉矩越小的恒功率負載。此類負載如軋機、機床主軸、卷取機等。

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p1300設為0，變頻器工作于線性

v/f控制方式，將使調速時的磁通與勵磁電流基本不變。適用于工作轉速不在低頻段的一般恒轉矩調速對象。

將p1300設為2，變頻器工作于拋物線特性v/f控制方式，這種方式適用于風機、水泵類負載。這類負載的軸功率n近似地與轉速n的3次方成正比。其轉矩m近似地與轉速n的平方成正比。對于這種負載，如果變頻器的v/f特性是線性關系，則低速時電機的許用轉矩遠大于負載轉矩，從而造成功率因數和效率的嚴重下降。為了適應這種負載的需要，使電壓隨著輸出頻率的減小以平方關系減小，從而減小電機的磁通和勵磁電流，使功率因數保持在適當的范圍內。

可以進一步通過設置參數使v/f控制曲線適合負載特性。將p1312在0至250之間設置合適的值，具有起動提升功能。將低頻時的輸出電壓相對于線性的v/f曲線作適當的提高以補償在低頻時定子電阻引起的壓降導致電機轉矩減小的問題。適用于大起動轉矩的調速對象。

變頻器v/f控制方式驅動電機時，在某些頻率段，電機的電流、轉速會發(fā)生振蕩，嚴重時系統無法運行，甚至在加速過程中出現過電流保護，使得電機不能正常啟動，在電機輕載或轉矩慣量較小時更為嚴重。可以根據系統出現振蕩的頻率點，在v/f曲線上設置跳轉點及跳轉頻帶寬度，當電機加速時可以自動跳過這些頻率段，保證系統能夠正常運行。從p1091至p1094可以設定4個不同的跳轉點，設置p1101確定跳轉頻帶寬度。

有些負載在特定的頻率下需要電機提供特定的轉矩，用可編程的v/f控制對應設置變頻器參數即可得到所需控制曲線。設置p1320、p1322、p1324確定可編程的v/f特性頻率座標，對應的p1321、p1323、p1325為可編程的v/f 特性電壓座標。

參數p1300設置為20，變頻器工作于矢量控制。這種控制相對完善，調速范圍寬，低速范圍起動力矩高，精度高達0.01%，響應很快，***調速都采用svpwm矢量控制方式。

參數p1300設置為22，變頻器工作于矢量轉矩控制。這種控制方式是目前國際上進的控制方式，其他方式是模擬直流電動機的參數，進行保角變換而進行調節(jié)控制的，矢量轉矩控制是直接取交流電動機參數進行控制，控制簡單，度高

1、控制單元：CU320（6SL3040-0MA00-0AA0，6SL3040-0MA00-0AA1），CU320-2 DP(6SL3040-1MA00-0AA0)，它是驅動系統的大腦，負責控制和協調整個驅動系統中的所有模塊，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據，即任意一根軸能夠讀取控制單元上其它軸的數據，這一特征***被用作多軸之間的簡單的速度同步。

2、電源模塊

電源模塊就是我們常說的整流或整流/回饋單元，它是將三相交流電整流成直流電，供給各電機模塊(又常稱逆變器)，有回饋功能的模塊還能夠將直流電回饋給電網。根據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，但無回饋功能。靠接制動單元和制動電阻才能實現快速制動。

型號有：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，又稱非調節(jié)型電源模塊)：整流/回饋單元，但直流母線電壓不可調。SLM 的供電電壓為380－480V，功率范圍為5-36Kw。在實際應用中，在電網和BLM之間必須安裝與其功率相對應的電抗器。

型號有：6SL3130-6AE15-0AB0，6SL3131-6AE15-0AA0，6SL3130-6AE21-0AB0，6SL3131-6AE21-0AA0，6SL3130-6TE21-6AA3，6SL3130-6TE23-6AA3。

主動型電源模塊(ALM: Active Line Modules，又稱調節(jié)型電源模塊)：整流/回饋單元，且直流母線電壓可調。主動接口模塊AIM(Active Interface Modules)，AIM 安裝在電網和ALM 之間，它集成了濾波器、預充電回路及電源電壓監(jiān)控電路

西門子CPU模塊6ES7515-2TM01-0AB0詳細說明

模擬值的精度小于15 位，則模擬值左移，左對齊。

【例2-2】壓力變送器的量程為0～10MPa，輸出信號為4～20mA，模擬量輸入模塊的量程為4～20mA，轉換后的數字量為0～27 648，設轉換后得到的數字為N，試求以kPa為單位的壓力值。

解：0～10MPa(0～10 000kPa)對應于轉換后的數字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，CP342-5 進行數據發(fā)送接收，需要通過編程實現。步驟如圖6所示。在STEP7中創(chuàng)建一個新項目，項目名稱為S7-300-SMART。

轉換公式為P=10000XN/27648（kPa）

注意：在運算時一定要先乘后除，否則可能會損失原始數據的精度。

圖2-13量程卡

【例2-3】某發(fā)電機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輸入信號轉換為數字 27648和-27649。設轉換后得到的數字為N，求以kW為單位的有功功率值。

解：根據互感器額定值計算的原邊有功功率額定值為

1.7321X10000X1000=17321KW

由以上關系不難推算出互感器原邊的有功功率與轉換后的數字之間的關系為17321/27648=0.62648kW/字。轉換后的數字為N時，對應的有功功率為0.6265N(kW)，如果以kW為單位顯示功率P，使用定點數運算時的計算公式為

P=NX6265/10000（kW）

【例2-4】用于測量鍋爐爐膛壓力（-60Pa～60Pa）的變送器的輸出信號為4～20mA，模擬量輸入模塊將0～20mA轉換為數字0～27648，設轉換后得到的數字為N，試求以0.1Pa為單位的壓力值。

解：4～20mA的模擬量對應于數字量5530～27648，即-600～600（0.1Pa）對應于數字量5530～27648，壓力的計算公式應為

1．EX系列數字量模擬量輸入/輸出模塊

EX模塊在化工等行業(yè)使用。將外部的本質-安全設備（用于有爆炸危險區(qū)域的傳感器和執(zhí)行器）與PLC非本質-安全內部回路隔離。

2．F系列數字量模擬量輸入/輸出模塊

這些模塊具有故障安全運行的集成安全功能，在ET200M分布式I/O或S7-300F中使用。用于連接有爆炸危險區(qū)域的設備。

S7-300的功能模塊

1．計數器模塊

模塊的計數器均為0～32位或31位加減計數器，可以判斷脈沖的方向，模塊給編碼器供電。達到比較值時發(fā)出中斷。可以2倍頻和4倍頻計數。有集成的DI/DO。

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

2．位置控制與位置檢測模塊

FM351雙通道定位模塊用于控制變級調速電動機或變頻器。FM353是步進電機定位模塊。FM354伺服電機定位模塊。FM357可以用于多4個插補軸的協同定位。FM352高速電子凸輪控制器，它有32個凸輪軌跡，13個集成的DO，采用增量式編碼器或式編碼器。

SM338超聲波傳感器檢測位置，無磨損、保護等級高、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，測定料倉和貯斗的料位，對吊車載荷進行監(jiān)控，對傳送帶載荷進行測量或對工業(yè)提升機、軋機超載進行安全防護等。

SIWAREXM稱重模塊是有校驗能力的電子稱重和配料單元，可以組成多料稱系統，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導軌上的插槽1。