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西門子6ES7222-1HD22-0XA0

SIEMENS 可編程控制器
1、 SIMATIC S7 系列PLC：S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400、ET-200
2、 邏輯控制模塊 LOGO！230RC、230RCO、230RCL、24RC、24RCL等
3、 SITOP直流電源 24V DC 1.3A、2.5A、3A、5A、10A、20A、40A可并聯(lián).
4、HMI 觸摸屏TD200 TD400C K-TP OP177 TP177,MP277 MP377,
SIEMENS 交、直流傳動裝置
1、 交流變頻器 MICROMASTER系列：MM420、MM430、MM440、G110、G120.
MIDASTER系列：MDV
2、全數(shù)字直流調(diào)速裝置 6RA23、6RA24、6RA28、6RA70、6SE70系列
SIEMENS 數(shù)控 伺服
SINUMERIK:801、802S 、802D、802D SL、810D、840D、611U、S120
系統(tǒng)及伺報電機，力矩電機，直線電機，伺服驅(qū)動等備件銷售。

SIEMENS西門子上海朕鋅電氣設(shè)備有限公司

：鄭鑫

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在變頻器應(yīng)用中，為了防止電機由于過電流或外部原因?qū)е逻^熱而被損壞，設(shè)定電機的溫度保護(hù)功能。即當(dāng)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(hù)有以下兩種方式：

通過電機的溫度模型對電機進(jìn)行保護(hù);

當(dāng)我們對變頻器進(jìn)行快速調(diào)試時，變頻器會根據(jù)電機相關(guān)參數(shù)，如功率、電流等參數(shù)來建立電機溫度模型。對于西門子標(biāo)準(zhǔn)電機，電機模型數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，但對于第三方電機，在完成快速調(diào)試之后，建議用戶做電機參數(shù)自動識別，如參數(shù)(P0340, P1910)，建立電機等效電路數(shù)據(jù)，以便更好地計算電機內(nèi)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(dāng)I2t 計算結(jié)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(shè)定的措施，如報警、跳閘等。如下圖1所示：

圖 1 電機溫度保護(hù)模型

注：利用電機溫度模型對電機進(jìn)行溫度保護(hù)是西門子標(biāo)準(zhǔn)傳動中所有產(chǎn)品具備的功能。

通過溫度傳感器進(jìn)行外部保護(hù)
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(jù)電動機制造廠家的設(shè)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(dǎo)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(jù)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(jù)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(shù)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(hù)可以與電機溫度模型同時工作。例如MM440,當(dāng)電動機的PTC已經(jīng)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(hù)。
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(dāng)電動機過熱和溫度傳感器斷線時，都能使電動機得到保護(hù)。
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(gòu)成“或”關(guān)系，形成了一個電動機過熱保護(hù)的冗余系統(tǒng)。

2）KTY84 傳感器：
KTY84 傳感器的原理是基于半導(dǎo)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(shù)，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(shù)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(jìn)行監(jiān)控，同時變頻器也根據(jù)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(jìn)行溫度保護(hù)，同時，我們也可以用數(shù)字端子觸發(fā)外部故障的方式來保護(hù)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(guān)系變化，如下圖3所示。因此傳感器的阻抗能夠反映當(dāng)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(dāng)電壓超過數(shù)字量的觸發(fā)電壓時，數(shù)字端子有效，觸發(fā)外部故障跳閘。設(shè)置參數(shù)如下： P0701, P0702 or P0703 = 29.

圖 3 電阻與溫度關(guān)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(chǎn)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(shè)定一個限定值，當(dāng)電機溫度超過此值時，繼電器動作，觸發(fā)外部跳閘。

1引言
風(fēng)機是工礦企業(yè)的主要動力設(shè)備，據(jù)有關(guān)部門的統(tǒng)計，全國風(fēng)機，水泵電動機裝機容量約35000MW，耗電量約占全國電力耗電量的40% 左右。目前，風(fēng)機和水泵運行中還有很大的節(jié)能潛力。在風(fēng)機運行中應(yīng)用變頻器調(diào)速，其節(jié)電率一般可在20%~60%，投資回收期為1~3 年，不僅節(jié)電*，而且能滿足生產(chǎn)工藝的要求，保產(chǎn)品質(zhì)量,經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
風(fēng)機在鍋爐中也是重要設(shè)備，工業(yè)鍋爐根據(jù)采用的燃料不同，通常分為燃煤，燃油和燃?xì)馊N。這三種鍋爐的控制系統(tǒng)基本相同，只是燃料量的調(diào)節(jié)手段有所區(qū)別。變頻器在控制系統(tǒng)中可以調(diào)節(jié)送風(fēng)機的送風(fēng)量，引風(fēng)機的引風(fēng)量和燃料的進(jìn)給量，即實現(xiàn)對鍋爐的精確控制，又達(dá)到了節(jié)電和節(jié)省燃料的目的。

2西門子新一代變頻器G150 的特點
G150 是西門子新一代變頻器SINAMICS 家族中的一員，它不僅繼承了Master Drive 的特點，而且具有自身的優(yōu)點。G150 是柜體式單傳動的變頻器，功率范圍75KW~2700KW，進(jìn)線電壓分為380V~480V，500V~600V，660V~690V 三個電壓等級，控制方式為無速度傳感器的矢量控制 (sensorless vector control) 和矢量控制。無速度傳感器的矢量控制是矢量控制的一種，只是沒有速度傳感器，通過電機模型的計算來估測電動機的速度反饋值。無速度傳感器的矢量控制的控制精度和系統(tǒng)的動態(tài)性能不如帶速度閉環(huán)的矢量控制，但也有系統(tǒng)簡單，無需維護(hù)速度傳感器，價格便宜的優(yōu)點，尤其適用于風(fēng)機泵類電機。
傳統(tǒng)的V/f 控制也無需速度傳感器，但對于大功率的風(fēng)機泵類電機，如用V/f 控制無電流環(huán)控制，容易引起電流的波動。無速度傳感器的矢量控制，不僅有速度閉環(huán)而且有電流閉環(huán), 電機的穩(wěn)態(tài)電流更穩(wěn)定。
G150 具有豐富的客戶端子，包括8 個數(shù)字量輸入(DI)，4 個雙向輸入/輸出(DI/DO)，2 點繼電器輸出(DO)，2 個模擬差分輸入(AI)，2 個模擬輸出(AO)，1 個KTY84 溫度傳感器或PTC 敏電阻，±10V 輔助電源用于模擬給定輸入，24V 輔助電源用于數(shù)字量輸入，所有的DI/DO ，AI/AO 都可以自由編程定義功能。與MasterDrive 不同，G150 的客戶端子，不在控制板上，而是在客戶端子板TM31 上。當(dāng)有端子損壞時，只須更換TM31，節(jié)約了維修成本。
PROFIBUS 接口是G150 的標(biāo)準(zhǔn)配置，無需選件。通過PROFIBUS 可以將G150 連接到更高層的自動化系統(tǒng)。通過PROFIBUS 可以與調(diào)試軟件Starter 連接，便于調(diào)試和存儲參數(shù)。G150 的程序和參數(shù)存儲于Flashcard 中，F(xiàn)lashcard 中的數(shù)據(jù)可用Flashcard 適配器讀取，存儲在硬盤中，或刻成光盤存檔。如有相同功率，相同功能的設(shè)備，可將數(shù)據(jù)直接拷貝
到新的Flashcard 中，不需設(shè)置任何參數(shù).。另外如舊設(shè)備的參數(shù)被調(diào)亂，或Flashcard 損壞也可用以上的方法進(jìn)行恢復(fù)。

3系統(tǒng)簡介
在這個鍋爐中共有四臺電機使用了G150 變頻器，分別控制蒸汽、熱油、熱煙氣。熱煙氣由2 臺315KW 的電機控制，經(jīng)管道送入主風(fēng)機，用于干燥木漿。2 臺315KW 的G150 變頻器分別控制這兩臺風(fēng)機，通過調(diào)節(jié)G150 的輸出頻率，來控制風(fēng)機的輸出功率，實現(xiàn)對熱煙流量的精確調(diào)控，不僅滿足了工藝的要求，而且比用擋風(fēng)板調(diào)節(jié)熱煙流量更節(jié)能。另兩臺132KW 的電機分別將蒸汽發(fā)生器中的蒸汽和熱油發(fā)生器中的熱油送入混合室中。蒸汽發(fā)生器中的蒸汽輸出量的調(diào)節(jié)可以控制蒸汽發(fā)生器中的壓力和溫度，熱油發(fā)生器中的熱油輸出量的調(diào)節(jié)可以控制熱油發(fā)生器的溫度。G150 也是通過控制電機的輸出功率來調(diào)節(jié)蒸汽輸出量和熱油輸出量，實現(xiàn)對蒸汽發(fā)生器的壓力和溫度，熱油發(fā)生器的溫度的控制。

2 臺132KW 的電機參數(shù)和變頻器型號如下:
132KW 電機參數(shù):
額定功率: 132KW 額定電壓:400V 額定頻率:50HZ
額定電流: 228A 額定轉(zhuǎn)速:1485 r/min 功率因數(shù):0.88
選用的G150 型號:
6SL3710-1GE32-6CA0-Z
輸入: 380V~480V 294A
輸出: 0~480V 260A

2 臺315KW 的電機參數(shù)和變頻器型號如下:
額定功率: 315KW 額定電壓:400V 額定頻率:50HZ
額定電流: 585A 額定轉(zhuǎn)速:990 r/min 功率因素:0.81
選用的G150 型號:
6SL3710-1GE36-1CA0-Z
輸入: 380V~480V 639A
輸出: 0~480V 605A

2 臺132KW 電機用端子控制啟停和模擬量輸入頻率給定。2 臺315KW 電機PROFIBUS 控制，PLC 使用西門子公司的S7-300。

3.1用端子控制的G150 的端子圖如下:
端子X520:1 是DI0 用于控制變頻器的啟/停(即ON/OFF)。端子X542:5， X542:6 是DO1，輸出變頻器的故障信號 (DO1 是繼電器輸出)。 端子X522:1， X522:2 是AO0， 輸出實際速度值。端子X522:4、 X522:5 是AO1，輸出實際電機電流值。端子X521:1，X521:2 是AI0，作為頻率給定.這些端子的功能是出廠設(shè)定，無需修改參數(shù)。
(1) Main Setpoint
(2) ON/OFF command
(3) Analog output actual speed
(4) Analog output motor current
(6) Inverter release
(7) Converter no fault

西門子6ES7222-1HD22-0XA0

模擬輸入0(AI0)默認(rèn)是-10V~10V 的電壓輸入，用戶需要4~20mA 的輸入，所以修改一些參數(shù)。P4056[0]=3，將模擬輸入0 設(shè)置為4~20mA， 因為該模擬輸入波動較大,會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以我加了10mS 的濾波(P4053[0]=10)，從而給定值相對穩(wěn)定。這些設(shè)置如用調(diào)試軟件Starter 修改就十分的簡單、清晰、明了。如下圖所示:

1. 選擇模擬輸入的類型
2. 模擬輸入的端子
3. 模擬輸入的自由標(biāo)定
4. 一階濾波

3.2用PROFIBUS 控制G150 系統(tǒng)圖如下:

將X530:1 端子的接線斷開，G150 就設(shè)置為PROFIBUS 控制。首先要設(shè)置G150 的PROFIBUS 從站地址，參數(shù)是P0918，該參數(shù)的設(shè)置必須與Step 7 中硬件組態(tài)的地址*。
G150 的PROFIBUS 從站地址也可通過撥碼開關(guān)進(jìn)行設(shè)置。這兩種設(shè)置中撥碼開關(guān)的硬件設(shè)置優(yōu)先，如撥碼都在OFF 的位置，則以參數(shù)P0918 的設(shè)置為準(zhǔn)。G150 的GSD 文件在隨機光盤可找到，文件名是si018105 .GSD。G150 與MasterDrive 的PROFIBUS 數(shù)據(jù)定義相似，PZD1 是控制字/狀態(tài)字，PZD2 是給定值/實際值.控制字的各位定義如下:

4結(jié)束語
該系統(tǒng)用于亞洲創(chuàng)建(河源)木業(yè)有限公司的生產(chǎn)線中，亞洲創(chuàng)建集團(tuán)致力于中國強化地板事業(yè)的發(fā)展，成功地塑造了”圣象”，”MOBIFLOOR” 等強化地板，河源項目的建設(shè)將打破以往基材*依賴進(jìn)口，成本居高不下的局面，進(jìn)一步提升產(chǎn)品的競爭力。該生產(chǎn)線中的鍋爐系統(tǒng)是由Vyncke 公司做的系統(tǒng)集成，Vyncke 是一家比利時公司，成立于1912 年，在燃燒工藝，鍋爐系統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)中有著豐富的設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試的經(jīng)驗。西門子新一代變頻器G150 在該項目中,以其豐富的系統(tǒng)功能，可靠的產(chǎn)品性能，精確的控制系統(tǒng)，得到了用戶的*認(rèn)可。

S7300電源模板
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CPU
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模擬量模板
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