变频调速技术的作用和节能原理

1、一、变频调速技术的作用和节能原理1、变频节能：为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。电机不能在满负荷下运行，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费，在压力偏高时，可降低电机的运行速度，使其在恒压的同时节约电能。当电机转速从N1变到N2时，其电机轴功率（P）的变化关系如下：P2P1=（N2/N1）3，由此可见降低电机转速可得到立方级的节能效果。2、动态调整节能：迅速适应负载变动，供给最大效率电压。变频调速器在软件上设有5000次/秒的测控输出功能，始终保持电机的输出高效率运行。3、通过变频自身的V/F功能节电：在保证电机输出力矩

2、的情况下，可自动调节V/F曲线。减少电机的输出力矩，降低输入电流，达到节能状态。4、变频自带软启动节能：在电机全压启动时，由于电机的启动力矩需要，要从电网吸收7倍的电机额定电流，而大的启动电流即浪费电力，对电网的电压波动损害也很大，增加了线损和变损。采用软启动后，启动电流可从0-电机额定电流，减少了启动电流对电网的冲击，节约了电费，也减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击，延长了设备的使用寿命。5、提高功率因数节能：电动机由定子绕组和转子绕组通过电磁作用而产生力矩。绕组由于其感抗作用。对电网而言，阻抗特性呈感性，电机在运行时吸收大量的无功功率，造成功率因数很低。采用变频节能调速器后，由于其性能

3、已变为：ACDC-AC,在整流滤波后，负载特性发生了变化。变频调速器对电网的阻抗特性呈阻性，功率因数很高，减少了无功损耗根据负载转速的变化要求，通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的，以获得合理的电机运行工况。在不同的转速情况下，均保持较高的运行效率，不仅降低了电能消耗，同时能改善启动性能，保护电机及负载设备免受瞬时启动的冲击，延长其工作寿命，还提高电动机和负载设备的工作精确度，实践证明，变频技术用于风机、泵类设备驱动控制场合取得了显著的节电效果，普遍节电达到30-50%。国家对三相异步电动机运行区域作如下规定：负载率70-100%之间为经济运行区；负载率在40-70%之间为一般运行

4、区；负载率在40%以下为非经济运行区；一般负载率保持在60-100%较为理想。在电机选型设计工作中，大部分电机功率选型均有适当的裕量，另外在生产过程中的设备许多时间都是负荷不满或运行有峰谷时间，如果采用交流电动机恒速传动的方案运行，靠风门调节风机或靠阀门调节的泵类设备，使用效率较低，造成大量的能源浪费。变频调速是通过改变输入到交流电机的电源频率，从而达到调节交流电动机转速的目的。根据流体力学的基本定律可知：风机（或水泵）类设备均属平方转矩负载，其转速N与流量Q、压力（扬程）H以及轴功率P具有如下关系：Q1/Q2=N1/N2（1）；H1/H2=（N1/N2）2（2）；P1/P2=（N1/N2）3

5、（3）。Q1、H1、P1风机（或水泵）在N1转速时的流量、压力（或扬程）、轴功率；Q2、H2、P2风机（或水泵）在N2转速时的相似工矿条件下的流量、压力（或扬程）、轴功率。由（1）、（2）、（3）可知，风机（或水泵）的流量与其转速成正比，压力（或扬程）与其转速的平方成正比，轴功率与其转速的立方成正比。当风机（或水泵）转速降低后，其轴功率所需的电功率亦可相应降低。就是说，通过调速方式改变风机风量（或泵流量），风量（或泵流量）下降一半时，即：假如N2/N1降低1/2,则P2/Pl=l/8,由于轴功率（耗电）与转速的三次方成正比，因此可节电87%（在不考虑其它因素的情况下），降低转速可大大降低轴功率

6、，这也是为什么变频调速在应用上节能十分显著的原因。二、应用变频调速技术推进节能减排国内变频调速产品已达到国际同类产品先进水平。国内变频调速产品其性能良好，能保证本地化的长期服务；产品应用广泛，性价比高，节能减排效果显著，能尽快收回投资；国内品牌在不断成长，已从国产化走向国际化，随我国主机产品配套出口许多国家；并正在在市场竞争中克服不足。国外产品在国内比重已降至50%以下，国外产品如果没有完全本土化，就无法从根本上解决在成本和服务方面的问题，国内企业已获得长足发展的机会。变频调速技术发展前景十分广阔，与已经完成的市场相比，未来的市场潜力巨大，在未来十年内，变频调速技术产品每年有上百亿元的市场潜力

7、。建议在电力、石化、钢铁、有色、水泥、自来水、机械、纺织等行业大规模推广应用国产变频技术产品。新建项目从开始设计就应该考虑应用变频技术；技术改造首先考虑风机、泵类设备使用变频技术，逐步淘汰挡板、阀门等机械调节方式；全面推广应用变频技术，全国用电量将下降15-20%而GDP保持不变，使我们最大限度地减少能源消耗和污染物排放，提高经济效益，为我国和世界节能减排做出贡献。在控制系统中，使用PLC的模拟量控制多台变频器，由于变频器本身产生强干扰信号的特性和模拟量抗干扰能力不与数字量抗干扰能力强的特性；因此为了最大程度的消除变频器对模拟量的干扰，在布线和接地等方面就需要采取更加严密的措施。一关于布线1信

8、号线与动力线必须分开走线使用模拟量信号进行远程控制变频器时，为了减少模拟量受来自变频器和其它设备的干扰，请将控制变频器的信号线与强电路（主回路及顺控回路）分开走线。距离应在30cm以上。即使在控制柜内，同样要保持这样的接线规范。该信号与变频器之间的控制回路线最长不得超过50m。2信号线与动力线必须分别放置在不同的金属管道或者金属软管内部由于水系统的两台富士变频器离控制柜较远分别为30m和20m，因此连接PLC和变频器的信号线如果不放置在金属管道内，极易受到变频器和外部设备的干扰；同时由于变频器无内置的电抗器，所以变频器的输入和输出级动力线对外部会产生极强的干扰，因此放置信号线的金属管或金属软管

9、一直要延伸到变频器的控制端子处，以保证信号线与动力线的彻底分开。3.模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线，电线规格为0.52mm2。在接线时一定要注意，电缆剥线要尽可能的短（5-7mm左右），同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布包起来，以防止屏蔽线与其它设备接触引入干扰。4.为了提高接线的简易性和可靠性，推荐信号线上使用压线棒端子。压接端子选择如下图：5.如无使用压线端子，接线时请注意：WirthicknessMcdsld1(12Manufacmrer0.5rnm2岛：D.5-SWH1.002.60PhoenixC&ntad0.75mm3Al0.75-SGYk20*801mm?Al7RD诃3.0

10、01.5mm2Al1.703.50二关于接地1变频器的接地应该与PLC控制回路单独接地，在不能够保证单独接地的情况下，为了减少变频器对控制器的干扰，控制回路接地可以浮空，但变频器一定要保证可靠接地。在控制系统中建议将模拟量信号线的屏蔽线两端都浮空，同时由于在机组上PLC与变频器共用一个大地，因此建议在可能的情况下，将PLC单独接地或者将PLC与机组地绝缘开来。2变频器的接地400V级：C种接地（接地电阻10Q以下）。接地线切勿与焊机及动力设备共用。接地线请按照电气设备技术基准所规定的导线线径规格。如35KW的变频器接地线线径推荐为22mm2，87KW的接地线线径推荐为50mm2。接地线在可能范

11、围内尽量短。由于变频器产生漏电流，与接地点距离太远则接地端子的电位不安定。使用两台以上变频器的场合，请勿将接地线形成回路。如图：3变频器与电机间的接线距离。变频器与电机间的接线距离较长的场合，来自电缆的高次谐波漏电流，会对变频器和周边设备产生不利影响。因此为减少变频器的干扰，需要对变频器的载波频率进行调整，请参考下表：变频器、电机间的接线距离P50m以下心100m以下心100m以上屮载波频率心15KHz濒下门lOKHz以下心驱Hz以下门整流单元调试步骤出厂参数设定P052=1选定建立工厂设置功能按下“P”键，运行显示“001”，根据P077对所有参数进行工厂设置。结束工厂设置后，显示“008”

12、或“009”。标准应用设置P051=2存取级“标准模式”P053=7参数设置权限使能“CB+PMU+SST1&OP”P052=5传动系统设置P071=400电源电压P052=21选择电路识别功能在PMU按下“I”键，进行电路识别，约需10s。如果出现故障，则必须重新识别。（r947,r949显示故障码和故障值）P052=0选定返回功能。其他设置P554.1二P555.1=1010由PMU输出分闸指令，在分闸前不等待中间回路电压放电至1.35XP071的20%。P603.1=1001端子17/18故障输出P555.1=1005端子13急停P70设置MLFB6SE70变频装置调试步骤内控参数设定出

13、厂参数设定P053=7允许CBP+PMU+PC机修改参数P60=2固定设置，参数恢复到缺省P366=0PMU控制P970=0启动参数复位执行参数出厂设置，只是对变频器的设定与命令源进行设定，P366参数选择不同，变频器的设定和命令源可以来自端子，OP1S,PMU。电机和控制参数未进行设定，不能实施电机调试。简单参数设定P60=3简单应用参数设置，在上述出厂参数设置的基础上，本应用设定电机控制参数P071进线电压（变频器400VAC/逆变器540VDC）P95=10IEC电机P100=1V/F开环控制不带编码器的矢量控制带编码器的矢量控制P101电机额定电压P102电机额定电流P107电机额定频

14、率HZP108电机额定速度RPMP114=0P368=0设定和命令源为PMU+MOPP370=1启动简单应用参数设置P60=0结束简单应用参数设置执行上述参数设定后，变频器自动组合功能图连接和参数设定。P368选择的功能图见手册S0-S7,P100选择的功能图见手册R0-R5。电机控制效果非最优。系统参数设置P60=5P115=1电机模型自动参数设置，根据电机参数设定自动计算P130=10无编码器11有编码器(P151编码器每转脉冲数)P350=电流量参考值AP351二电压量参考值VP352二频率量参考值HZP353=转速量参考值1/MINP354二转矩量参考值NMP452二正向旋转最大频率或

15、速度(100%=P352,P353)P453=反向旋转最大频率或速度(100%=P352,P353)P60=1回到参数菜单，不合理的参数设置导致故障补充参数设定如下P128=最大输出电流AP571.1=6PMU正转P572.1=7PMU反转P462.1=2从静止加速到参考频率的时间，P463=0(单位为秒S)P464.1=2从参考频率减速到静止的时间,P465=0(S)P643.1=10VX电机最高频率/频率表最大指示P643.2=10VX电机最大电流/电流表最大指示P492=150%电机转矩正限幅P498=-150%电机转矩负限幅P602=1s预励磁时间P278=100%无编码器速度控制中,

16、所需最大静态转矩P383=1000s电机热时间常数P384.1=150,P384.2=200电机过载报警和停机门槛值。调试说明先将P100=3,P130=11电机旋转,校验编码器的反馈波形是否正确编码器波形正确的前提下，设定P100=4,P130=ll,P151=1024。进行P115=2,4,的参数优化，保证编码器矢量控制的稳定运行。P115=2静止状态电机辨识P115=4空载测试P536=50%速度环优化快速响应指标P115=5速度调节器优化输入三个参数后均需按合闸按钮启动优化过程，该优化只适用于100=3，4的控制方式。辅助功能设置2.1相关参数设定P653.1=0禁止开关量端子5输出功

17、能，允许开关量输入功能P654.1=0禁止开关量端子6输出功能，允许开关量输入功能;P651=B106端子3输出故障信号通讯字第三个字组成：U952.91=2起动自由功能块91U80.01=20端子8风机就绪U80.03=22端子9外控有效U80.04=B18端子7抱闸准备好零速定义：P795=KK148选择需要比较的实际值的源P796=2%转速大于或等于2%时状态字bitlO为1P797=1%回环宽度，比较频率滞后值P798=0.1s延迟时间抱闸功能参数设定U953.48=2使能制动功能块P605=2带抱闸反馈的控制功能使能P561=278逆变器使能控制P564=277设定值允许控制P652

18、=275从端子4输出控制抱闸开闭P613=17抱闸闭合反馈P612=16抱闸打开反馈P615=148实际速度作为抱闸控制源2P616=1.5最高速度的1.5%作为抱闸门限值，此参数设定要大于P800参数设定P800=0.5实际速度的0.5%作为装置封锁门限P607=0.2抱闸接触器反馈动作延时P617=0抱闸信号延时P801=0.2SP610=184P556.01=18抱闸开闭准备好作为电机启动必要条件（端子101：7，0=OFF2）P611=0转矩门槛值设定外控参数设定所有上述参数设定要在内控状态下设定完成。P362=12将第一个电机数据组MDS拷贝到第二个电机数据组P363=12将第一个B

19、ICO数据组拷贝到第二个BICO数据组P364=12将第一个功能数据组拷贝到第二个功能数据组功能数据组选择P576.01=P576.02=22内外控参数选择P578.01=P578.02=22内外控参数选择P590=22内外控参数选择外控命令组参数设定P443.B(01)=58P443.B(02)=3002内外控速度设定P554.B(01)=5P554.B(02)=3100控制字的源P571.B(01)=6，P571.B(02)=1正转给定的源P572.B(01)=7，P572.B(02)=1反转给定的源P555.2=14外部急停命令P384.1=130%，P384.2=150%通讯参数设定P

20、60=4通讯板配置P712=2PPOTYPE(1，2，3，4，5)2：4PKW+6PZDP722=0禁止通讯故障P918总线地址P60=1返回参数菜单传动反馈到PLC的通讯字设定P734.1=32装置状态字1P734.2=148传动的速度反馈P734.3=433端子状态(风机/内外控)西门子SINAMICSG110变频器结构紧凑SINAMICSG110变频器有三种外形尺寸,额定输出功率范围为0.12至3.0kW.（0.16至4Hp）.外形尺寸最小的变频器（FSA）是采用空气对流的方式通过散热器自然冷却.我们推荐您采用带有平板式散热器的变频器,因为它们占用的安装空间特别小.内部配置灵活SINAM

21、ICSG110变频器有三个数字输入端,由于变频器的设计具有创新理念,这些输入端可以随意地进行参数化,而且参数的设置不带限制条件.变频器带有一个内置的DIP开关，可以迅速地进行切换，将电源频率设置为50Hz或60Hz,因而适合在全世界使用.安装简便-与安装接触器类似SINAMICSG110变频器具有与接触器类似的，对用户非常友好的接线端子界面;接线时无须拆卸任何盖板.SINAMICSG110变频器既可以安装在墙上和盘上，也可以安装在DIN导轨上.可以从变频器上拆卸或安装的选件BOP（基本操作板）：在一台变频器的参数设置完成以后，可以把它的参数简便地从一个变频器拷贝到另一个变频器.调试-快速和并不

22、复杂如果已经作好了设备的安装，配线，和速度设定值的设定，并且您已经作好了一切准备工作，那末，SINAMICSG110变频器的调试过程的确是非常简单的.参数和可随意指定的输入和输出端有两种设置方法：利用SINAMICSSTARTER软件调试工具，通过与PC机连接的组合件进行调试，或者，利用基本操作板（BOP,选件）进行调试.在后一种情况下，如果同时要调试若干个变频器，而且它们具有相同的参数，那末，已经输入一个变频器的参数设置值可以存放在BOP中，然后拷贝到其他的各个变频器.变频器优点简述便于安装，进行参数设置和调试.牢固的EMC设计.参数涉及的范围全面而具有综合性，经过适当的配置，其适用范围非常

23、广泛.电缆连接简便.可以通过模拟方式进行控制，也可以通过USS串行通讯方式进行控制.采用较高的调制脉冲频率时，电动机运行的噪声很小.装有基本操作板（BOP,选件）时，可以显示变频器运行的状态信息和报警信息.DIP开关使变频器的电源频率设置（50Hz或60Hz）非常方便.采用RS485串行通讯（USS）控制方式的情况下,DIP开关使总线终端（总线最末端的变频器）的设置非常方便.RS485串行通讯接口（仅指USS控制方式）便于与驱动系统联网.在机械系统具有共振频率的情况下，利用变频器的跳转频率功能，可以避免传动装置出现机械共振及由此产生的问题;斜坡函数曲线的上升/下降时间可通过参数化进行设置，最高

24、可达650s;斜坡函数曲线的起始段和结束段可以设置平滑园弧特性;以及电动机仍然在转动的情况下使变频器重新与电动机接通（捕捉再起动功能）等功能，可以保证机械系统平滑稳定的运行.变频器在电源电压消失或出现故障后重新上电时的自动再起动功能，提高了设备的可用性.在负载突然变化的情况下，快速电流限制功能（FCL）可以避免运行中变频器不应有的眺闸.在驱动装置要求具有快速响应特性的情况下，变频器具有快速的，并可重复的开关量输入响应时间.采用高分辨率（10位二进制数）的模拟输入（仅指模拟控制方式）时，可实现速度的精调.LED（发光二极管）显示变频器的状态信息.具有完备的外部选件，可以实现与PC机的通讯和与基本

25、操作板（BOP）的连接.变频器带有内置的A级或B级EMC滤波器.SINAMICSG110变频器的技术数据电源电压和额定输出功率1AC，200-240V10%;0.12-3kW运行温度-10C至+40C控制方式线性V/f控制特性（带有可编程的电压提升功能）;平方V/f控制特性;多点（可编程）V/f控制特性输入3个数字输入；可采用模拟输入控制方式或RS485串行通讯接口（USS协议）控制方式输出1个带光电隔离的输出与自动化系统的链接可以作为LOGO和SIMATICS7-200配套的自动化设备西门子440变频器维修连环问题解答IMUIiQAJ.con:西门子440变频器维修,因为具有代表性,希望对一

26、些朋友有点帮助,维修中发现的几种问题记录如下:2.2KW西门子440上电出现,F0052,A0503故障代码，且轮流交替出现,根本不能运行,据用户讲,变频器在正常运行过程中,不注意把变频器金属部分和动力电碰了下,就变成现在这个样了,经仔细检查驱动部分完好,模块,电源都正常,根据以往经验最大可能是驱动上的24C02数据丢失，是高脉冲串入驱动，把上边的24C02数据洗掉了，F0052代码手册上的意思一非法数据,A0503是低电压,重新写了一片2.2KW的24C02,注意平时要多写点母片啊,不要到时间找不到!上机器后，不显F0052,A0503了，但一运行就跳F0054,根据手册是I/O板坏，其实也

27、是上面的24C02S数据丢失，再写一片,上机器，运行，正常.15KW440完全不通电，据用户说当时上电变频器一声响，空开跳了，检查发现是整流模块炸了，440的整流模块因为电流余量较小，直流母线桩太近打火，引起炸整流模块，一般情况只是单纯的炸整流模块，但有时会央及驱动部分，把驱动部分仔细检查，有坏件应该换掉，不要贸然通电，以免造成损失，440的整流模块可以用普通整流模块代替，前提是此机器没用制动单元，这台机器是这样处理的，换一只100A1200V普通整流模块，在机器上重新打两个孔,安装好，直流母线桩打火的地方处理干净，再上一点绝缘漆，此机器驱动未损坏，上电，正常.15KW440,上电显示F001

28、,过流，打开机器发现此机器上一只贴片电容烧穿了,更换后上电，正常，经查，这只电容是检测电路上的，引起A788误检测，报F001.引言随着中国经济的快速发展，近年有色冶金行业也得到快速发展，很多新厂投建，老厂也适时改造，同时由于社会对能耗、环保越来越重视和厂家对生产工艺及产品质量的要求越来越高，高质量、高精度的环保产品才能提高产品质量和生产率，反映企业的设备先进，自动化控制水平高，管理水平高。该铣床电气控制采用全套SIEMENS设备：由SIEMENSS7-315-DPPLC系统为控制核心，各站点采用PROFIBUS-DP总线通讯，控制SIMODRIVE611universal伺服运动控制器/伺服

29、电机和MICROMASTER440变频调速器/变频电机，按工艺步骤完成整条生产线的自动控制功能,根据工艺要求控制机组之间的协调与动作。通过SIMATICHMIOP270进行人机交互。实现了设备高精度、易于控制的优点，达到国际先进水平。该设备属国内首台自制研发，取代了国外进口产品，此前该类型设备都需从国外进口。本文主要介绍基于PROFIBUS-DP通讯的MICROMASTER440变频器控制。二系统介绍根据工艺要求，该机床电气传动选用了12台MICROMASTER440变频器驱动刀盘和17台SIMODRIVE611universal伺服驱动器实现进给和位移，通过SIMATICHMIOP270：采

30、集用户设置和修改参数数据、检测显示机组工作状态（位置、电流、转速等）、提供故障信息、报警记录查询，实时监控，各站点采用PROFIBUS-DP总线通讯。由SIMATICS7315-2DPPLC作为控制核心。西门子MICROMASTER440变频器是通用型变频器中最先进产品的代表，适用于各种变速传动装置，软件功能丰富，组态灵活。该非标机床用来加工碳素阴极块的，用于电解铝厂砌电解槽。槽面需要光滑，这样加工出来碳块用于槽面的一面要保证其粗糙度，需要研磨工艺。12台MICROMASTER440变频器分别用于粗铣、划痕、开沟、研磨等工序。操作方式分为自动、半自动和手动三种模式，该锯铣机组自动化程度高，具有

31、一键操作的全自动化功能，大大提高生产率、减轻现场操作员的劳动强度。三控制系统构成SIMATICS7315-2DP及其I/O模块MICROMASTER440变频器7.5KW/18.5KW/37KW附带PROFIBUS-DP通讯板SIMATICHMIOP270SIMODRIVE611universal伺服驱动器附带PROFIBUS-DP通讯板系统硬件配置如下：四运行原理及功能：MICROMASTER440变频器在该机床上用来驱动刀盘转动，不同的加工材料所要求的刀盘转速是不同的，这就要求对于不同批次的加工产品选择不同的铣削速度，可以在HMI0P270里做配方，可由于产品的产品型号还没最终确定下来，而

32、且随着市场的需求产品型号和不断变动，所以刀盘的转速暂时是从OP270输入的。PROFIBUS是目前国际上通用的现场总线标准之一，用于现场层的高速数据传送。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。SIMATICS7315-2DPPLC与MICROMASTER440变频器之间的通讯由PROFIBUS-DP总线实现，MICROMASTER440变频器和SIMODRIVE611universal伺服驱动器都作为从站。SIMATICS7315-2DPPLC用系统功能FC14/FC15读写MICROMASTER440变频器的控制字和状态字，实现对MM440的控制和监测。通过SIMATICH

33、MIOP270用户用户可以设置MM440参数，获得故障信息、查询报警记录运用SFC14/SFC15读写MM440的示例程序如下:raJlirJrMUur*|fcwI1*1)iKihlTi:-也i血心nr.vui-inwjHi/Kniramn.inrnEmc-KT:rrnMator-oarmtMT.TMi-nurH1-P3EVIE-.LEI3,ilraEH控制系统组成结构图如下:315-2DP3PROFIBUS-DPHMlCP27O五变频器的主要调试参数以下以其中一台18.5KW电机为例六.应用体会由于刀盘惯性比较大，MM440没有外加制动单元和制动电阻，起初停车时出现故障F0002，把斜坡下降

34、时间P1121加大，延长制动时间该问题得到解决。总体来说这次运用MM440变频器很成功，调速、起动、制动性能很好。用户也很满意。MM440变频器软件很丰富，提供BICO互联功能，使用非常方便。触摸屏和PLC与变频器的组合应用组合应用了三菱FX系列PLC，变频器，显控（Samcon）SA系列触摸屏。采用通信方式对变频器进行控制来实现系统控制功能，用户可以通过触摸屏控制系统的运行。通过安装在出水管网上的压力变送器，把出口压力信号变成420mA或010V标准信号送入PLC内置的PID调节器，经PID运算与给定压力参数进行比较，输出运行频率到变频器。控制系统由变频器控制水泵的转速以调节供水量，根据用水

35、量的不同，PLC频率输出给定变频器的运行频率，从而调节水泵的转速，达到恒压供水。1、引言在工业现场控制领域，可编程控制器（PLC）直起着重要的作用。随着国家在供水行业的投资力度加大，水厂运行自动化水平不断提高，PLC在供水行业应用逐步增多。触摸屏与PLC配套使用，使得PLC的应用更加灵活，同时可以设置参数、显示数据、以动画等形势描绘自动化过程，使得PLC的应用可视化。变频恒压供水成为供水行业的一个主流，是保证供水管网在恒压状态的重要手段。现代变频器完善的网络通信功能，为电机的同步运行，远距离集中控制和在线监控等提供了必要的支持。通过与PLC连接的触摸屏，可以使控制更加形象、直观，操作更加简单、

36、方便。组合应用PLC、触摸屏及变频器，采用通信方式对变频器进行控制来实现变频恒压供水。2、系统结构变频恒压供水系统原理如图1所示，系统主要由PLC、变频器、触摸屏、压力变送器、动力及控制线路以及泵组组成。用户可以通过触摸屏了解和控制系统的运行，也可以通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。通过安装在出水管网上的压力变送器，把出口压力信号变成420mA或010V标准信号送入PLC内置的PID调节器，经PID运算与给定压力参数进行比较，输出运行频率到变频器。控制系统由变频器控制水泵的转速以调节供水量，根据用水量的不同，PLC频率输出给定变频器的运行频率，从而调节水泵的转速，

37、达到恒压供水。PLC设定的内部程序驱动I/O端口开关量的输出来实现切换交流接触器组，以此协调投入工作的水泵电机台数，并完成电机的启停、变频与工频的切换。通过调整投入工作的电机台数和控制电机组中一台电机的变频转速，使系统管网的工作压力始终稳定，进而达到恒压供水的目的。3、工作原理该系统有手动和自动两种运行方式。手动方式时，通过触摸屏或控制柜上的启动和停止按钮控制水泵运行，可根据需要分别控制1#3#泵的启停，该方式主要供设备调试、自动有故障和检修时使用。自动运行时，首先由1#水泵变频运行，变频器输出频率从0HZ上升，同时PID调节器把接收的信号与给定压力比较运算后送给变频器控制。如压力不够，则频率

38、上升到50HZ，由PLC设定的程序驱动I/O端口开关量的输出来实现切换交流接触器组，使得1#泵变频迅速切换为工频，2泵变频启动，若压力仍达不到设定压力，则2泵由变频切换成工频，3#泵变频启动；如用水量减少，PLC控制从先起的泵开始切除，同时根据PID调节参数使系统平稳运行，始终保持管网压力。若有电源瞬时停电的情况，则系统停机，待电源恢复正常后，人工启动，系统自动恢复到初始状态开始运行。变频自动功能是该系统最基本的功能，系统自动完成对多台泵的启动、停止、循环变频的全部操作过程。4、设备参数的设置在进行通信之前必须对PLC、触摸屏和变频器的通讯参数进行正确设置。本系统定义为Modbus协议，波特率

39、为9600，数据位为8，无校验，停止位为1。变频器除设置通信参数外，还需启用“自由停车”以保护电机。5、PLC控制系统该系统采用三菱FX-200的PLC,继电器输出，PLC编程采用三菱PLC的专用编程软件，软件提供完整的编程环境，可进行离线编程、在线连接和调试。为了提高整个系统的性价比，该系统采用可编程控制器的开关量输入输出来控制电机的起停、自动投入、定期切换，供水泵的变频及故障的报警等，而且通过PLC内置的PID给定电机的转速、设定压力、频率、电流、电压等模拟信号量。以往的变频恒压供水系统在水压高时，通常采用停变频泵，再将变频器以工频运行方式切换到正在以工频运行的泵上进行调节。这种切换的方式

40、理论上要比直接切换工频的方式先进，但其容易引起泵组的频繁起停，从而减少设备的使用寿命。而在该系统中采用直接停工频泵的运行方式，同时由变频器迅速调节，只要参数设置合适，即可实现泵组的无冲击切换，使水压过渡平稳，有效的防止了水压的大范围波动及水压太低时的短时间缺水的现象，提高了供水品质。6、触摸屏界面设计和运行操作第一步：确认接通触摸屏电源，进入触摸屏欢迎界面，如图1第二步：在欢迎界面中用一个手指轻压“进入系统”，进入“系统主画面”如图2。煲态瞬血报遵画面amcon迎限魂世血第三步：要进行参数设定。手指轻压“参数设定”，进入参数设定画面，如图3。世界上PLC产品可按地域分成三大流派：一个流派是美国

41、产品，一个流派是欧洲产品，一个流派是日本产品。美国和欧洲的PLC技术是在相互隔离情况下独立研究开发的，因此美国和欧洲的PLC产品有明显的差异性。而日本的PLC技术是由美国引进的，对美国的PLC产品有一定的继承性，但日本的主推产品定位在小型PLC上。美国和欧洲以大中型PLC而闻名，而日本则以小型PLC著称。美国PLC产品美国是PLC生产大国，有100多家PLC厂商，著名的有A-B公司、通用电气（GE）公司、莫迪康（MODICON）公司、德州仪器（TI）公司、西屋公司等。其中A-B公司是美国最大的PLC制造商，其产品约占美国PLC市场的一半。A-B公司产品规格齐全、种类丰富，其主推的大、中型PLC

42、产品是PLC-5系列。该系列为模块式结构，CPU模块为PLC-5/10、PLC-5/12、PLC-5/15、PLC-5/25时，属于中型PLC,I/O点配置范围为2561024点；当CPU模块为PLC-5/11、PLC-5/20、PLC-5/30、PLC-5/40、PLC-5/60、PLC-5/40L、PLC-5/60L时，属于大型PLC,I/O点最多可配置到3072点。该系列中PLC-5/250功能最强，最多可配置到4096个I/O点，具有强大的控制和信息管理功能。大型机PLC-3最多可配置到8096个I/O点。A-B公司的小型PLC产品有SLC500系列等。GE公司的代表产品是：小型机GE

43、-1、GE-1/J、GE-1/P等，除GE-1/J外，均采用模块结构oGE-l用于开关量控制系统，最多可配置到112个I/O点oGE-1/J是更小型化的产品，其I/O点最多可配置到96点。GE-1/P是GE-1的增强型产品，增加了部分功能指令（数据操作指令）、功能模块（A/D、D/A等）、远程I/O功能等，其I/O点最多可配置到168点。中型机GE-III,它比GE-1/P增加了中断、故障诊断等功能，最多可配置到400个I/O点。大型机GE-V,它比GE-III增加了部分数据处理、表格处理、子程序控制等功能，并具有较强的通信功能，最多可配置到2048个I/O点。GE-W/P最多可配置到4000

44、个I/O点。德州仪器（TI）公司的小型PLC新产品有510、520和TI100等，中型PLC新产品有TI300、5TI等，大型PLC产品有PM550、530、560、565等系列。除TI100和TI300无联网功能外，其它PLC都可实现通信，构成分布式控制系统。莫迪康（MODICON）公司有M84系列PLC。其中M84是小型机，具有模拟量控制、与上位机通信功能，最多I/O点为112点。M484是中型机，其运算功能较强，可与上位机通信，也可与多台联网，最多可扩展I/O点为512点M584是大型机，其容量大、数据处理和网络能力强，最多可扩展I/O点为8192。M884增强型中型机，它具有小型机的结

45、构、大型机的控制功能，主机模块配置2个RS-232C接口，可方便地进行组网通信。欧州PLC产品德国的西门子（SIEMENS）公司、AEG公司、法国的TE公司是欧洲著名的PLC制造商。德国的西门子的电子产品以性能精良而久负盛名。在中、大型PLC产品领域与美国的A-B公司齐名。西门子PLC主要产品是S5、S7系列。在S5系列中，S5-90U、S-95U属于微型整体式PLC；S5-100U是小型模块式PLC，最多可配置到256个I/O点；S5-115U是中型PLC，最多可配置到1024个I/O点；S5-115UH是中型机，它是由两台SS-115U组成的双机冗余系统；S5-155U为大型机，最多可配置

46、到4096个I/O点，模拟量可达300多路；SS-155H是大型机，它是由两台S5-155U组成的双机冗余系统。而S7系列是西门子公司在S5系列PLC基础上近年推出的新产品，其性能价格比高，其中S7-200系列属于微型PLC、S7-300系列属于于中小型PLC、S7-400系列属于于中高性能的大型PLC。日本PLC产品日本的小型PLC最具特色，在小型机领域中颇具盛名，某些用欧美的中型机或大型机才能实现的控制，日本的小型机就可以解决。在开发较复杂的控制系统方面明显优于欧美的小型机，所以格外受用户欢迎。日本有许多PLC制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等，在世界小型PLC市场上，日本产

47、品约占有70的份额。三菱公司的PLC是较早进入中国市场的产品。其小型机F1/F2系列是F系列的升级产品，早期在我国的销量也不小。F1/F2系列加强了指令系统，增加了特殊功能单元和通信功能，比F系列有了更强的控制能力。继F1/F2系列之后，20世纪80年代末三菱公司又推出FX系列，在容量、速度、特殊功能、网络功能等方面都有了全面的加强。FX2系列是在90年代开发的整体式高功能小型机，它配有各种通信适配器和特殊功能单元。FX2N几年推出的高功能整体式小型机，它是FX2的换代产品，各种功能都有了全面的提升。近年来还不断推出满足不同要求的微型PLC，如FXOS、FX1S、FXON、FX1N及a系列等产

48、品。三菱公司的大中型机有A系列、QnA系列、Q系列，具有丰富的网络功能，I/O点数可达8192点。其中Q系列具有超小的体积、丰富的机型、灵活的安装方式、双CPU协同处理、多存储器、远程口令等特点，是三菱公司现有PLC中最高性能的PLC。欧姆龙（OMRON）公司的PLC产品，大、中、小、微型规格齐全。微型机以SP系列为代表，其体积极小，速度极快。小型机有P型、H型、CPM1A系列、CPM2A系列、CPM2C、CQM1等。P型机现已被性价比更高的CPM1A系列所取代，CPM2A/2C、CQM1系列内置RS-232C接口和实时时钟，并具有软PID功能，CQM1H是CQM1的升级产品。中型机有C200

49、H、C200HS、C200HX、C200HG、C200HE、CS1系列。C200H是前些年畅销的高性能中型机，配置齐全的I/O模块和高功能模块，具有较强的通信和网络功能。C200HS是C200H的升级产品，指令系统更丰富、网络功能更强。C200HX/HG/HE是C200HS的升级产品，有1148个I/O点，其容量是C200HS的2倍，速度是C200HS的375倍，有品种齐全的通信模块，是适应信息化的PLC产品。CS1系列具有中型机的规模、大型机的功能，是一种极具推广价值的新机型。大型机有C1OOOH、C2000H、CV（CV500/CV1000/CV2000/CVM1）等。C1000H、C20

50、00H可单机或双机热备运行，安装带电插拔模块，C2000H可在线更换I/O模块；CV系列中除CVM1外，均可采用结构化编程，易读、易调试，并具有更强大的通信功能。松下公司的PLC产品中，FPO为微型机，FP1为整体式小型机，FP3为中型机，FP5/FP10、FP10S（FP10的改进型）、FP20为大型机，其中FP20是最新产品。松下公司近几年PLC产品的主要特点是：指令系统功能强；有的机型还提供可以用FP-BASIC语言编程的CPU及多种智能模块，为复杂系统的开发提供了软件手段；FP系列各种PLC都配置通信机制，由于它们使用的应用层通信协议具有一致性，这给构成多级PLC网络和开发PLC网络应

51、用程序带来方便。SIEMENS变频器常见故障分析处理本文将基于SIEMENS变频器对其常见故障进行分析和处理。1、引言20世纪50年代末开始，电气传动领域进行了一场重要的技术变革一将原来只用于恒速传动的交流电动机实现速度控制，以取代制造复杂、价格昂贵、维护不便的直流电动机。近十多年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论向交流电气传动领域的渗透，变频器已经广泛应用于交流电动机的速度控制。其最主要的特点是具有高效率的驱动性能及良好的控制特性。在风机、水泵、压缩机等流体机械上应用可以节约大量的电能;在纺织、化纤、塑料、化学等工业领域，利用变频器的自动控制性能可以提高产品质量和数量;在机械行业

52、中，应用变频器是改造传统产业、实现机电一体化的重要手段;在工厂自动化技术中，交流伺服系统正在取代直流伺服系统。从数百瓦的伺服系统到数万千瓦的特大功率高速传动系统，从一般要求的小范围调速传动到高精度、快响应、大范围的调速传动，从单机传动到多机协调运转，都可以采用交流调速装置。几乎可以说，有电动机的地方就有变频器的使用。2、西门子通用型变频器的特点西门子变频器进入中国市场较晚，但是其增长速度最快。西门子变频器主要分为通用型、工程型和专用型三类。西门子通用型变频器快速增长的原因主要有以下几个方面：不断推出新产品，满足不同用户的特定要求。西门子产品一般的更新周期不超过5年。其产品能够满足不同用户的特殊

53、要求。强大的通讯功能和全面的配套软件，是西门子自动化产品的一大特点。这在我国造纸、化工、钢铁、机械制造等诸多产业从技术改造向自动化控制全面推进的飞速发展过程中，尤显其竞争优势。近两年推出的MM4新一代变频器不仅具有西门子工程型变频器MasterDrive的良好架构，还具有较高的性能价格比，虽然价格不高却有着比同类产品更强大的功能。利用BiCo功能可以为更为复杂的功能进行编程，它可以在输入(数字的，模拟的，串行通讯的等等)和输出(变频器的电流，频率，模拟输出，继电器节点输出等等)之间建立布尔代数式和数学关系式。MM4新一代变频器不同于其他变频器的另一个显著特点是：他给用户提供的是一个完全开放的编

54、程平台，使用户可以根据自己的需要最大限度的合理利用有限的资源实现尽可能复杂的控制特性。它的几十个自由功能块可以代替PLC实现一些简单的编程操作。由于价格低廉，变频器在制造时不得已选用了一些底端的原器件，或者说在选用原器件时考虑的富裕量太小。比如：耐压，耐温，耐电压、电流冲击等。因此，在我国使用的实践中出现问题相对较多，这是令我们感到非常遗憾的地方。3、常见故障现象分析及处理方法一般来说，当你拿到一台有故障的变频器，再上电之前首先要用万用表检查一下整流桥和IGBT模块有没有烧，线路板上有没有明显烧损的痕迹。具体方法是：用万用表(最好是用模拟表)的电阻1K档，黑表棒接变频器的直流端(-)极，用红表

55、棒分别测量变频器的三相输入端和三相输出端的电阻，其阻值应该在5K-10K之间，三相阻值要一样，输出端的阻值比输入端略小一些，并且没有充放电现象。然后，反过来将红表棒接变频器的直流端(+)极，黑表棒分别测量变频器三相输入端和三相输出端的电阻，其阻值应该在5K-10K之间，三相阻值要一样，输出端的阻值比输入端略小一些，并且没有充放电现象。否则，说明模块损坏。这时候不能盲目上电，特别是整流桥损坏或线路板上有明显的烧损痕迹的情况下尤其禁止上电，以免造成更大的损失。如果以上测量结果表明模块基本没问题，可以上电观察。上电后面板显示F231或F002(MM3变频器)，这种故障一般有两种可能。常见的是由于电源

56、驱动板有问题，也有少部分是因为主控板造成的，可以先换一块主控板试一试，否则问题肯定在电源驱动板部分了。上电后面板无显示(MM4变频器)，面板下的指示灯绿灯不亮，黄灯快闪,这种现象说明整流和开关电源工作基本正常，问题出在开关电源的某一路不正常(整流二极管击穿或开路，可以用万用表测量开关电源的几路整流二极管，很容易发现问题。换一个相应的整流二极管问题就解决了。这种问题一般是二极管的耐压偏低，电源脉动冲击造成的。有时显示F0022F0001A0501不定(MM4)，敲击机壳或动一动面板和主板时而能正常，一般属于接插件的问题，检查一下各部位接插件。也发现有个别机器是因为线路板上的阻容元件质量问题或焊接

57、不良所致。上电后显示(MM4)，一般是主控板问题。多数情况下换一块主控板问题就解决了，一般是因为外围控制线路有强电干扰造成主控板某些元件(如帖片电容、电阻等)损坏所至，我分析与主控板散热不好也有一定的关系。但也有个别问题出在电源板上。例如：重庆某水泥厂回转窑驱动用的一台MM440-200kW变频器，由于负载惯量较大，启动转距大，设备启动时频率只能上升到5Hz左右就再也上不去，并且报警F0001。客户要求到现场服务，我当时考虑认为：作为变频器本身是没有问题的，问题是客户参数设置不当，用矢量控制方式，再正确设定电机的参数/模型就可以解决问题。又过了两天客户来电告诉我变频器已经坏了，故障现象是上电显

58、示。经现场检查分析，这种故障是因为主控板出问题造成的，因为用户在安装的过程中没有严格遵循EMC规范，强弱电没有分开布线、接地不良并且没有使用屏蔽线，致使主控板的I/O口被烧毁。后来，我申请了维修服务，SFAE的工程师去现场维修，更换了一块主控板问题解决了。上电后显示正常，一运行即显示过流。F0001(MM4)F002(MM3)即使空载也一样，一般这种现象说明IGBT模块损坏或驱动板有问题，需更换IGBT模块并仔细检查驱动部分后才能再次上电，不然可能因为驱动板的问题造成IGBT模块再次损坏!这种问题的出现,一般是因为变频器多次过载或电源电压波动较大(特别是偏低)使得变频器脉动电流过大主控板CPU

59、来不及反映并采取保护措施所造成的。还有一些特殊故障(不常见但有一些普遍意义，可以举一反三，希望达到抛砖引玉的效果)，例如：有一台变频器(MM3-30KW)，在使用的过程中经常“无故”停机。再次开机可能又是正常的，机器拿到我这儿来以后，开始我也没有发现问题所在。经过较长时间的观察，发现上电后主接触器吸合不正常一有时会掉电，乱跳。查故障原因,结果发现是因为开关电源出来到接触器线包的一路电源的滤波电容漏电造成电压偏低，这时如果供电电源电压偏高还问题不大，如果供电电压偏低就会致使接触器吸合不正常造成无故停机。还有一台变频器(MM4-22KW)，上电显示正常，一给运行信号就出现P或，经过仔细观察，发现风

60、扇的转速有些不正常，把风扇拔掉又会显示F0030，在维修的过程中有时报警较乱，还出现过F0021F0001A0501等。在我先给了运行信号然后再把风扇接上去就不出现P，但是，接上一个风扇时，风扇的转速是正常的，输出三相也正常，第二个风扇再接上时风扇的转速明显不正常。于是我分析问题在电源板上。结果是开关电源出来的一路供电滤波电容漏电造成的，换上一个同样的电容问题就解决了。在某钢铁厂有一台75kW的MM440变频器，安装好以后开始时运行正常，半个多小时后电机停转，可是变频器的运转信号并没有丢失却仍在保持，面板显示A0922报警信息（变频器没有负载），测量变频器三相输出端无电压输出。将变频器手动停止