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SIEMENS西門子上海朕鋅電氣設備有限公司

：鄭鑫

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問題：
一臺電機帶兩個PTC溫度傳感器，一個是電機過溫故障檢測信號，一個是電機過溫報警檢測信號，這兩個信號的不同之處是溫度值門限值不同，報警的溫度門限值要比故障的溫度門限值低10度，如何將兩個溫度檢測信號都送給G150變頻器？如何設置參數？

答：

（1）G150變頻器可以檢測一個電機的二個溫度傳感器信號，*個檢測點是G150的功率模塊上X41端子，X41端子3和4是用于檢測電機溫度的，如表1所示；第二個是端子模塊TM31上X522端子，X522的端子7和8也是用于檢測電機溫度的，如圖1所示。
表1 X41端子

圖1 TM31接線原理圖

（2）溫度檢測原理：G150功率模塊上的X41端子和TM31的X522端子對溫度傳感器的信號檢測原理相同，如圖2所示。下面以PTC溫度傳感器為例說明：如果選擇傳感器類型是PTC，則說明只檢測電機溫度的門限，不檢測電機實際溫度值。把實際檢測到的PTC阻值和1650歐姆做比較，如果PTC的實際阻值小于1650歐姆，則說明電機溫度在正常值范圍內，沒有超過報警和故障門限值，G150不會出現任何故障和報警；如果PTC實際阻值高于1650歐姆，則G150馬上會報A07910報警，延時時間P0606到達后，G150馬上會出現F07011故障而停機。詳細情況請見G150參數手冊功能圖，功能圖圖號是8016。

圖2

（3）兩個PTC的接線方法：電機過溫故障檢測的PTC信號線連接到功率模塊X41端子的3和4，電機過溫報警檢測的PTC信號線連接到TM31上的X522端子的7和8。

（4）參數設置：

• G150功率模塊PTC過溫故障檢測參數設置：假設*個PTC過溫故障的溫度值是145度，即當電機高于145度時，PTC阻值會瞬間增大并超過1650歐姆。
P0600=11 PTC信號直接送給功率模塊
P0601=1 PTC信號報警與延時
P0603=0 不選擇電機溫度的信號源
P0604=145 電機過溫報警的門限溫度是145度
P0605=145 電機過溫故障的門限溫度是145度
P0606=1 設置延時時間1秒
注：本例中參數P0604和P0605設置相同，因為X41端子3和4上連接的PTC是用于檢測電機過溫故障的，所以把過溫報警和故障門限值設置相同，如果實測PTC阻值超過1650歐姆，而且只要延時時間P0606到達后，過溫報警和故障會同時輸出，G150停機。
• TM31的PTC過溫報警檢測參數設置：
*種情況（標準PTC，其門限值是1650歐姆）：第二個PTC過溫報警溫度值是135度，當電機溫度達到135度時，PTC的阻值會瞬間增大，并且超過1650歐姆的門限值，則TM31過溫報警的狀態(tài)位r4104.0會置1，狀態(tài)位r4104.0取反后送到電機軸（VECTOR）的外部報警信號源P2112，所以需要激活G150的自由功能塊，圖3是PTC的連接圖，圖4是自由功能塊的非門0。參數設置如下：

圖3                                                                                 圖4

P4100=1 選擇PTC溫度傳感器
P4102[0]=135 電機過溫報警門限值是135度
P20000[0]=1002 執(zhí)行組的采樣時間是2倍的軟件采樣時間
P20078=r4104.0 非門0的輸入是TM31過溫報警的狀態(tài)位r4104.0
P20080=0 執(zhí)行組0
P20081=1 執(zhí)行組0的順序是1
P2112[0]=r20079 電機軸（VECTOR）的外部報警信號源是非門0的輸出r20079
第二種情況（非標準PTC，其門限值小于1650歐姆）：第二個PTC過溫報警的溫度值是135度，當電機溫度達到135度時，PTC的阻值會瞬間增大，假設阻值是1450歐姆，但是沒有超過門限值1650歐姆，這時r4104.0就不會被置1，而且PTC也不能檢測電機實際溫度，即r4105不會顯示電機實際溫度大小，所以需要改變溫度傳感器類型，參數P4100設為2，把電機的PTC假設為KTY84，因為KTY84溫度傳感器的阻值和溫度是線性的。例如對于G150來說，當KTY84的阻值是1507歐姆，G150檢測的溫度是173.6度。所以當電機的實際溫度達到135度時，PTC阻值是1450歐姆，設置P4100=2后，則TM31計算的電機溫度值r4105是167.0度，然后把r4105的值送給G150自由功能塊中的限幅進行比較，只要r4105超出限幅的上限，則限幅的輸出就被置1，zui后再把限幅的輸出反向送給電機軸（VECTOR）的外部報警信號源P2112[0]。圖5是KTY84的連接圖，圖6是自由功能塊的限幅0和非門0，參數設置如下：

圖5

圖6

P4100=2 選擇KTY84溫度傳感器
P4102[0]=180 設置為180度或者更大的值，目的是讓r4104.0不被置1
P20000[0]=1002 執(zhí)行組的采樣時間是2倍的軟件采樣時間
P20234=0 執(zhí)行組0
P20229=1.60 限幅0的上限幅值，因為zui大輸入是1.67，所以上限設為1.60
P20235=1 執(zhí)行組0的順序是1
P20228=r4105 限幅0的輸入是TM31計算的電機溫度值r4105
P20078=r20231 非門0的輸入是限幅0的輸出r20231
P20080=0 執(zhí)行組0
P20081=2 執(zhí)行組0的順序是2
P2112[0]=r20079 電機軸（VECTOR）的外部報警信號源是非門輸出r20079的值

在變頻器應用中，為了防止電機由于過電流或外部原因導致過熱而被損壞，設定電機的溫度保護功能。即當電機的溫度超過一定值時，變頻器跳閘(OFF2)。通常情況下，溫度保護有以下兩種方式：

通過電機的溫度模型對電機進行保護;

當我們對變頻器進行快速調試時，變頻器會根據電機相關參數，如功率、電流等參數來建立電機溫度模型。對于西門子標準電機，電機模型數據比較準確，但對于第三方電機，在完成快速調試之后，建議用戶做電機參數自動識別，如參數(P0340, P1910)，建立電機等效電路數據，以便更好地計算電機內部能量損失。
在變頻器運行過程中，變頻器會實時監(jiān)控實際輸出電流，通過I2t 計算來判斷電機是否過溫，當I2t 計算結果超過P0614 (對于MM420), P0604(對于 MM440,MM430)里所限定的溫度時，變頻器會采取在P0610中所設定的措施，如報警、跳閘等。如下圖1所示：

圖 1 電機溫度保護模型

注：利用電機溫度模型對電機進行溫度保護是西門子標準傳動中所有產品具備的功能。

通過溫度傳感器進行外部保護
常見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，電動機里是把三個PTC 溫度傳感器串聯(lián)連接起來（根據電動機制造廠家的設計），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為“冷導體”。但是，在某一特定溫度時，PTC 的阻值會急劇上升。電動機制造廠家是根據電動機絕緣的常規(guī)運行溫度來選擇這一特定溫度的。由于PTC 傳感器是安裝在電動機的繞組中，這樣，就可以根據電阻值的變化來判斷電動機是否過熱。PTC 溫度傳感器不能用來測量溫度的具體數值。
對于變頻器：MM440;MM430;G120提供了電機溫度傳感器的接口，PTC 傳感器保護可以與電機溫度模型同時工作。例如MM440,當電動機的PTC已經接到MM440 變頻器的控制端14 和15 時，只要選擇P0601＝1（采用PTC 溫度傳感器）激活電動機溫度傳感器的功能，那么，MM4變頻器就會知道電機的狀態(tài)，過熱時變頻器就會故障跳閘使電動機得到保護。
如果PTC 電阻值超過2000 歐姆，變頻器將顯示故障F0004（電動機過溫）。 如果PTC 電阻值低于100 歐姆，變頻器將顯示故障F0015（電動機溫度檢測信號丟失）。這樣，當電動機過熱和溫度傳感器斷線時，都能使電動機得到保護。
此外，電動機還受到變頻器中電動機溫度模型的監(jiān)控，如下圖，傳感器與溫度模型構成“或”關系，形成了一個電動機過熱保護的冗余系統(tǒng)。

2）KTY84 傳感器：
KTY84 傳感器的原理是基于半導體溫度傳感器（二極管），其電阻值的變化范圍從0℃時的500 歐姆可到300℃時的2600歐姆。KTY84 具有正的溫度系數，但與PTC 不同，它的溫度特性幾乎是線性的。電阻的性能可以與具有很高溫度系數的測量電阻兼容。
如果KTY84 傳感器被激活(P0610=2)，變頻器會對KTY傳感器的阻值進行監(jiān)控，同時變頻器也根據電動機溫度模型自動計算電動機的溫度。KTY84 傳感器識別出斷線時，就發(fā)出報警信號A0512（電動機溫度檢測信號丟失），并自動切換到電動機的溫度模型。如下圖2：

圖 2 溫度模型與傳感器回路

對于變頻器MM420、G110，沒有提供溫度傳感器接口，我們能夠通過電機溫度模型對電機進行溫度保護，同時，我們也可以用數字端子觸發(fā)外部故障的方式來保護電機，因為對于通常的溫度傳感器，其輸出阻抗會隨溫度成線性關系變化，如下圖3所示。因此傳感器的阻抗能夠反映當前電機溫度，我們可以按照圖4連接方式，隨著傳感器阻值增大，端子5上的電壓會逐漸增大。當電壓超過數字量的觸發(fā)電壓時，數字端子有效，觸發(fā)外部故障跳閘。設置參數如下： P0701, P0702 or P0703 = 29.

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圖 3 電阻與溫度關系曲線

圖 4 外部端子觸發(fā)故障

另外，我們也可以利用溫度繼電器來觸發(fā)外部故障，如在西門子低壓產品中，有可以用來測量電機溫度的繼電器，如3RS1000-1CK10，我們可以設定一個限定值，當電機溫度超過此值時，繼電器動作，觸發(fā)外部跳閘。

電源模塊    
6ES7 407-0DA02-0AA0    電源模塊(4A)
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6ES7 405-0DA02-0AA0    電源模塊(4A)
6ES7 405-0KA02-0AA0    電源模塊(10A)
6ES7 405-0RA01-0AA0    電源模塊(20A)
6ES7 971-0BA00    備用電池
CPU    
6ES7 412-3HJ14-0AB0    CPU 412-3H; 512KB程序內存/256KB數據內存
6ES7 414-4HM14-0AB0    CPU 414-4H; 冗余熱備CPU 2.8 MB RAM
6ES7 417-4HT14-0AB0    CPU 417-4H; 冗余熱備CPU 30 MB RAM
6ES7 400-0HR00-4AB0    412H 系統(tǒng)套件包括 2 個CPU、1個H型*機架、2個電源、2個1M 存儲卡、4個同步模塊、2根同步電纜，以及4個備用電池(PS407 10A)
6ES7 400-0HR50-4AB0    412H 系統(tǒng)套件包括 2 個CPU、1個H型*機架、2個電源、2個1M 存儲卡、4個同步模塊、2根同步電纜，以及4個備用電池(PS405 10A)
6ES7 412-1XJ05-0AB0    CPU412-1,144KB程序內存/144KB數據內存
6ES7 412-2XJ05-0AB0    CPU412-2,256KB程序內存/256KB數據內存
6ES7 414-2XK05-0AB0    CPU414-2,512KB程序內存/512KB數據內存
6ES7 414-3XM05-0AB0    CPU414-3,1.4M程序內存/1.4M數據內存 1個IF模板插槽
6ES7 414-3EM05-0AB0    CPU414-3PN/DP 1.4M程序內存/1.4M數據內存 1個IF模板插槽
6ES7 416-2XN05-0AB0    CPU416-2,2.8M程序內存/2.8M數據內存
6ES7 416-3XR05-0AB0    CPU416-3,5.6M程序內存/5.6M數據內存 1個IF模板插槽
6ES7 416-3ER05-0AB0    CPU416-3PN/DP 5.6M程序內存/5.6M數據內存 1個IF模板插槽
6ES7 416-2FN05-0AB0    CPU416F-2,2.8M程序內存/2.8M數據內存
6ES7 416-3FR05-0AB0    CPU416F-3PN/DP,5.6M程序內存/5.6M數據內存
6ES7 417-4XT05-0AB0    CPU417-4,15M程序內存/15M數據內存
內存卡    
6ES7 955-2AL00-0AA0    2 X 2M字節(jié) RAM
6ES7 955-2AM00-0AA0    2 X 4M字節(jié) RAM
6ES7 952-0AF00-0AA0    64K字節(jié) RAM
6ES7 952-1AH00-0AA0    256K字節(jié) RAM
6ES7 952-1AK00-0AA0    1M字節(jié) RAM
6ES7 952-1AL00-0AA0    2M字節(jié) RAM
6ES7 952-1AM00-0AA0    4M字節(jié) RAM
6ES7 952-1AP00-0AA0    8M字節(jié) RAM
6ES7 952-1AS00-0AA0    16M字節(jié) RAM
6ES7 952-1AY00-0AA0    64M字節(jié) RAM
6ES7 952-0KF00-0AA0    64K字節(jié) FLASH EPROM
6ES7 952-0KH00-0AA0    256K字節(jié) FLASH EPROM
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開關量輸入模板    
6ES7 421-7BH01-0AB0    開關量輸入模塊(16點,24VDC)中斷
6ES7 421-1BL01-0AA0    開關量輸入模塊(32點,24VDC)
6ES7 421-1EL00-0AA0    開關量輸入模塊(32點,120VUC)
6ES7 421-1FH20-0AA0    開關量輸入模塊(16點,120/230VUC)
6ES7 421-7DH00-0AB0    開關量輸入模塊(16點,24V到60VUC)
開關量輸出模板    
6ES7 422-1BH11-0AA0    開關量輸出模塊(16點,24VDC，2A）
6ES7 422-1BL00-0AA0    32點輸出，24VDC,0.5A
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6ES7 422-1FH00-0AA0    16點輸出，120/230VAC，2A
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模擬量模塊    
6ES7 431-0HH00-0AB0    16路模擬輸入，13位
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6ES7 431-1KF20-0AB0    8路模擬輸入，14位，隔離
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6ES7 431-7KF10-0AB0    8路模擬輸入，16位，隔離，熱電阻
6ES7 432-1HF00-0AB0    8路模擬輸出，13位，隔離
功能模板    
6ES7 450-1AP00-0AE0    FM450-1計數器模板
6ES7 451-3AL00-0AE0    FM451定位模板
6ES7 452-1AH00-0AE0    FM452電子凸輪控制器
6ES7 453-3AH00-0AE0    FM453定位模板
6ES7 455-0VS00-0AE0    FM455C閉環(huán)控制模塊
6ES7 455-1VS00-0AE0    FM455S閉環(huán)控制模塊
6DD1 607-0AA2    FM 458-1DP快速處理系統(tǒng)
6ES7 953-8LJ20-0AA0    用于FM458-1DP 基本模板 512KByte(MMC)
6ES7 953-8LL20-0AA0    用于FM458-1DP 基本模板 2MByte(MMC)
6ES7 953-8LM20-0AA0    用于FM458-1DP 基本模板 4MByte(MMC)
6DD1 607-0CA1    EXM 438-1 I/O擴展模板
6DD1 607-0EA0    EXM 448 通訊擴展模板
6DD1 607-0EA2    EXM 448-2 通訊擴展模板
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6DD1 681-0AE2    SB10端子模塊
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6DD1 681-0EB3    SB61端子模塊
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通訊模板    
6ES7 440-1CS00-0YE0    CP440通訊處理器
6ES7 441-1AA04-0AE0    CP441-1通訊處理器
6ES7 441-2AA04-0AE0    CP441-2通訊處理器
6ES7 963-1AA00-0AA0    RS232C接口模板
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6ES7 963-3AA00-0AA0    RS422/485接口模板
6ES7 870-1AA01-0YA0    可裝載驅動 MODBUS RTU 主站
6ES7 870-1AB01-0YA0    可裝載驅動 MODBUS RTU 從站
6GK7 443-5FX02-0XE0    CP443-5基本型通訊處理器,支持Profibus-Fms協(xié)議
6GK7 443-5DX04-0XE0    CP443-5擴展型通訊處理器,支持Profibus-DP協(xié)議
6GK7 443-1EX11-0XE0    CP443-1 以太網通訊處理器
6GK7 443-1EX41-0XE0    CP443-1 高級以太網通訊處理器
附件    
6ES7 960-1AA04-0XA0    冗余系統(tǒng)同步模板（新）近距離同步（10米以內）
6ES7 960-1AB04-0XA0    冗余系統(tǒng)同步模板（新）遠程同步模板（10米到10公里，用同長度的光纜）
6ES7 960-1AA04-5AA0    冗余系統(tǒng)光纖連接電纜（1米）（新）
6ES7 960-1AA04-5BA0    冗余系統(tǒng)光纖連接電纜（2米）（新）
6ES7 960-1AA04-5KA0    冗余系統(tǒng)光纖連接電纜（10米）（新）
6ES7 833-1CC01-0YA5    S7F系統(tǒng)可選軟件包
6ES7 833-1CC00-6YX0    F運行*
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6ES7 461-1BA01-0AA0    IM461-1
6ES7 468-3AH50-0AA0    468-3連接電纜  (0.75米）
6ES7 468-3BB50-0AA0    468-3連接電纜 (1.5米）
6ES7 460-3AA01-0AB0    IM460-3
6ES7 461-3AA01-0AA0    IM461-3
6ES7 468-1BF00-0AA0    468-1連接電纜（5米）
6ES7 468-1CB00-0AA0    468-1連接電纜（10米）
6ES7 468-1CC50-0AA0    468-1連接電纜（25米）
6ES7 468-1CF00-0AA0    468-1連接電纜（50米）
6ES7 468-1DB00-0AA0    468-1連接電纜（100米）
6ES7 461-3AA00-7AA0    終端器
6ES7 463-2AA00-0AA0    IM463-2接口模塊
6ES7 964-2AA04-0AB0    IF-964 DP接口模塊