SIEMENS西門子上海眹鋅電氣設(shè)備有限公司咨詢
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：張育華（銷售工程師）

EMC 安裝規(guī)范

這對(duì)于防止因干擾導(dǎo)致通訊失敗和USS裝置損壞非常重要。

與PROFIBUS不同，USS通訊端口不是光電隔離的，因此就更需注意要確保正確安裝，不至于造成通訊失敗和USS裝置損壞。

zui低限度應(yīng)遵守如下要求：
1) 電機(jī)電纜需屏蔽且屏蔽層應(yīng)在兩端正確接地。保證電機(jī)側(cè)的EMC防護(hù)的屏蔽層360度可靠接觸，驅(qū)動(dòng)器背板處使用P形銅夾。盡量避免出現(xiàn)電纜接頭，如不可避免則必須確保接頭處的EMC屏蔽層連續(xù)可靠。

2) 所有節(jié)點(diǎn)良好接地 (EMC 接地)。

3) 所有的繼電器線圈需加吸收裝置。

4) 注意電纜隔離- 確保USS通訊電纜遠(yuǎn)離其他電纜，尤其是電機(jī)電纜。

5) 確保USS通訊電纜的屏蔽正確接地。

更多信息
 MICROMASTER 4: EMC設(shè)計(jì)指導(dǎo); Entry-ID: 18162267

總線終端及偏置

保證總線兩端正確終止及偏置。

MICROMASTER 4
如果MICROMASTER 4 變頻器處于總線的首、末節(jié)點(diǎn)，則應(yīng)安裝隨機(jī)附送的USS終端/偏置網(wǎng)絡(luò)電路（A5E00151017），參見圖1：

 

圖1 – MM4的USS 終端/偏置網(wǎng)絡(luò)電路


詳見MICROMASTER 4變頻器操作指導(dǎo):
- 操作指導(dǎo): MICROMASTER 440 0,12 kW - 250 kW, 章節(jié) 3.7.1.3 通過COM link（RS485)實(shí)現(xiàn)的USS總線配置; Entry-ID: 24294529
- 操作指導(dǎo): MICROMASTER 420 0,12 kW - 11 kW, 章節(jié) 3.7.1.3通過COM link（RS485)實(shí)現(xiàn)的USS總線配置; Entry-ID: 24523400


SINAMICS G110 and G120
如果是SINAMICS G110 變頻器以及帶CU240S 或CU240E 的SINAMICS G120變頻器處于總線的首、末節(jié)點(diǎn)，則應(yīng)使用變頻器本身自帶的終端電阻來作為總線終端。

可通過設(shè)定變頻器前面的DIP開關(guān)到‘總線終端’位置（見圖2）。特別注意要將DIP2、3開關(guān)都設(shè)定到‘總線終端’位置（不在OFF位置上）。需用一個(gè)小起子來改變DIP 開關(guān)位置。
 

圖 2 – G110 總線終端的DIP開關(guān)

更多信息參加操作手冊(cè)： SINAMICS G110, 章節(jié) 3.3 基本調(diào)試; Entr-ID: 22102965


在CU240S上，可通過設(shè)置控制單元右側(cè)的總線終端開關(guān)來獲得USS終端（見圖3），將開關(guān)設(shè)定至位置“ON”
 

SIEMENS西門子6SL3210-1KE22-6UC1

圖 3 – CU240S 總線終端的DIP開關(guān)

更多信息參加操作手冊(cè)： 控制單元 CU240S, CU240S DP, CU240S DP-F, CU240S PN, CU240S PN-F, 章節(jié) 4.3 通過RS485 USS連接CU240S; Entry-ID: 27864729

在CU240E上，可通過設(shè)置控制單元前面的總線終端開關(guān)來獲得RS485終端（見圖4），將開關(guān)設(shè)定至位置“ON”。

圖 4 – CU240E總線終端的DIP開關(guān)

更多信息參加操作手冊(cè)：控制單元 CU240E, 章節(jié) 6.1通用串行接口(USS); Entry-ID: 27069942 
 

如果在總線首、末節(jié)點(diǎn)處有5V電壓偏置（如226CUP的S7-200 PLC)，那么會(huì)用到標(biāo)準(zhǔn)阻值的偏置/終端電阻，即390歐姆上拉、下拉電阻（+5V對(duì)于P,0V對(duì)應(yīng)N),和P與N之間的220歐姆電阻（見圖5)。
如果節(jié)點(diǎn)為9針D形連接器，則Simatic Profibus 網(wǎng)絡(luò)連接器（如6SE7972-0BA41-0A0）本身配有這些電阻，可以很方便地進(jìn)行設(shè)置。

總線首、末節(jié)點(diǎn)應(yīng)一直上電，否則整個(gè)USS網(wǎng)絡(luò)可能運(yùn)行異常。

圖 5 –  S7-200 和 MICROMASTER 4側(cè)的總線偏置/終端

(點(diǎn)擊見大圖)


0V interconnections
因?yàn)閁SS信號(hào)的參考電位為0V ( S7-200的M, 參考圖5), 因此將所有結(jié)點(diǎn)的0V端子相連可以優(yōu)化通訊性能 (MM4 端子2, S7-200 "M" 端子, 參見圖5) ?？梢酝ㄟ^USS電纜中的附加導(dǎo)線或通過與此靠近的獨(dú)立導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)此種連接。但是通過將0V一點(diǎn)或多點(diǎn)接地可能會(huì)引入耦合噪聲，這與PLC 24V電源為其他設(shè)備或/和 I/O供電極為相似，此種情況下，將PLC的M端不連接到變頻器通?？色@得更好的性能。

西門子變頻器以其強(qiáng)大的品牌效應(yīng)，打破了以前日本品牌變頻器在中國(guó)市場(chǎng)上的壟斷地位，據(jù)有關(guān)專業(yè)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)，西門子的高低壓變頻器在中國(guó)市場(chǎng)上已位居*。

西門子變頻器在中國(guó)市場(chǎng)的使用zui早是在鋼鐵行業(yè)，

（圖1）

然而在當(dāng)時(shí)電機(jī)調(diào)速還是以直流調(diào)速為主，變頻器的應(yīng)用還是一個(gè)新興的市場(chǎng)，但隨著電子元器件的不斷發(fā)展以及控制理論的不斷成熟，變頻調(diào)速已逐步取代了直流調(diào)速，成為驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的主流，因其強(qiáng)大的品牌效應(yīng)在這巨大的中國(guó)市場(chǎng)中取得了超規(guī)模的發(fā)展，西門子在中國(guó)變頻器市場(chǎng)的成功發(fā)展應(yīng)該說是西門子品牌與技術(shù)的*結(jié)合。在中國(guó)市場(chǎng)上我們能碰到的早期的主要有電流源的SIMOVERT A,以及電壓源的SIMOVERT P，這些變頻器也主要由于設(shè)備的引進(jìn)而一起進(jìn)入了中國(guó)的市場(chǎng)，目前仍有少量的使用，而其后在中國(guó)市場(chǎng)大量銷售的主要有MICRO MASTER和MIDI MASTER,以及zui為成功的一個(gè)系列SIMOVERT MASTERDRIVE,也就是我們常說的6SE70系列。它不僅提供了通用場(chǎng)合使用的AC變頻器，也提供了在造紙，化纖等特殊行業(yè)要求使用的多電機(jī)傳動(dòng)的直流母線方案。當(dāng)然西門子也推出了在我個(gè)人看來技術(shù)上比較失敗然而在市場(chǎng)上卻相當(dāng)成功的ECO變頻器，在技術(shù)上的失敗主要是由于它有太高的故障率，市場(chǎng)上的成功主要是因?yàn)樗搅烁皇孔冾l器成為中國(guó)市場(chǎng)的*品牌?，F(xiàn)在西門子在中國(guó)市場(chǎng)上的主要機(jī)型就是MM420，MM440.6SE70系列。

2參數(shù)設(shè)置

變頻器的設(shè)定參數(shù)多，每個(gè)參數(shù)均有一定的選擇范圍， 使用中常常遇到因個(gè)別參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致變頻器不能正常工作的現(xiàn)象。

控制方式：即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度，需要進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)辨識(shí)。

zui低運(yùn)行頻率：即電機(jī)運(yùn)行的zui小轉(zhuǎn)速，電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，其散熱性能很差，電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在低轉(zhuǎn)速下，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)燒毀。而且低速時(shí)，其電纜中的電流也會(huì)增大，也會(huì)導(dǎo)致電纜發(fā)熱。

zui高運(yùn)行頻率：一般的變頻器zui大頻率到60Hz，有的甚至到400 Hz，高頻率將使電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，這對(duì)普通電機(jī)來說，其軸承不能長(zhǎng)時(shí)間的超額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，電機(jī)的轉(zhuǎn)子是否能承受這樣的離心力。

載波頻率：載波頻率設(shè)置的越高其高次諧波分量越大，這和電纜的長(zhǎng)度，電機(jī)發(fā)熱，電纜發(fā)熱變頻器發(fā)熱等因素是密切相關(guān)的。

電機(jī)參數(shù)：變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、zui大頻率，這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到。

跳頻：在某個(gè)頻率點(diǎn)上，有可能會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，特別在整個(gè)裝置比較高時(shí)；在控制壓縮機(jī)時(shí)，要避免壓縮機(jī)的喘振點(diǎn)。

3控制參數(shù)

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?？稍O(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]

變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：

p= t n/ 9550

式中：p——電動(dòng)機(jī)功率(kw)

t——轉(zhuǎn)矩(n. m)

n——轉(zhuǎn)速(r/ min)

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。西門子6SL3210-5BE31-5UV0

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。

4常見型號(hào)

MicroMaster440

MicroMaster440是全新一代可以廣泛應(yīng)用的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器。

它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)具備*的過載能力，以滿足廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。創(chuàng)新的BiCo（內(nèi)部功能互聯(lián)）功能有*的靈活性。

主要特征：

200V-240V ±10%，單相/三相，交流，0.12kW-45kW； 380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-250kW；

矢量控制方式，可構(gòu)成閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制；

高過載能力，內(nèi)置制動(dòng)單元；

三組參數(shù)切換功能?？刂乒δ埽?線性v/f控制，平方v/f控制，可編程多點(diǎn)設(shè)定v/f控制，磁通電流控制免測(cè)速矢量控制，閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制，節(jié)能控制模式；

標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試軟件；

數(shù)字量輸入6個(gè)，模擬量輸入2個(gè)，模擬量輸出2個(gè)，繼電器輸出3個(gè)；

獨(dú)立I/O端子板，方便維護(hù)；

采用BiCo技術(shù)，實(shí)現(xiàn)I/O端口自由連接；

內(nèi)置PID控制器，參數(shù)自整定；

集成RS485通訊接口，可選PROFIBUS-DP/Device-Net通訊模塊；

具有15個(gè)固定頻率，4個(gè)跳轉(zhuǎn)頻率，可編程；

可實(shí)現(xiàn)主/從控制及力矩控制方式；

在電源消失或故障時(shí)具有'自動(dòng)再起動(dòng)'功能；

靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器，帶有起始段和結(jié)束段的平滑特性；

快速電流限制（FCL），防止運(yùn)行中不應(yīng)有的跳閘；

有直流制動(dòng)和復(fù)合制動(dòng)方式提高制動(dòng)性能。

保護(hù)功能：

過載能力為200%額定負(fù)載電流，持續(xù)時(shí)間3秒和150%額定負(fù)載電流，持續(xù)時(shí)間60秒；

過電壓、欠電壓保護(hù)；

變頻器、電機(jī)過熱保護(hù)；

接地故障保護(hù)，短路保護(hù)；

閉鎖電機(jī)保護(hù)，防止失速保護(hù)；

采用PIN編號(hào)實(shí)現(xiàn)參數(shù)連鎖。