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西門子6ES7231-0HC22-0XA8
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SIEMENS西門子上海朕鋅電氣設備有限公司
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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(shù)?
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(xiàn)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(xiàn)F07011故障而停機。詳細情況請見G150參數(shù)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(shù)設置:
• G150功率模塊PTC過溫故障檢測參數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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
1引言
風機是工礦企業(yè)的主要動力設備,據(jù)有關部門的統(tǒng)計,全國風機,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,風機和水泵運行中還有很大的節(jié)能潛力。在風機運行中應用變頻器調速,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*,而且能滿足生產工藝的要求,保產品質量,經濟效益十分顯著。
風機在鍋爐中也是重要設備,工業(yè)鍋爐根據(jù)采用的燃料不同,通常分為燃煤,燃油和燃氣三種。這三種鍋爐的控制系統(tǒng)基本相同,只是燃料量的調節(jié)手段有所區(qū)別。變頻器在控制系統(tǒng)中可以調節(jié)送風機的送風量,引風機的引風量和燃料的進給量,即實現(xiàn)對鍋爐的精確控制,又達到了節(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,無需維護速度傳感器,價格便宜的優(yōu)點,尤其適用于風機泵類電機。西門子6ES7231-0HC22-0XA8
傳統(tǒng)的V/f 控制也無需速度傳感器,但對于大功率的風機泵類電機,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 的標準配置,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 可以與調試軟件Starter 連接,便于調試和存儲參數(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,相同功能的設備,可將數(shù)據(jù)直接拷貝
到新的Flashcard 中,不需設置任何參數(shù).。另外如舊設備的參數(shù)被調亂,或Flashcard 損壞也可用以上的方法進行恢復。
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,經管道送入主風機,用于干燥木漿。2 臺315KW 的G150 變頻器分別控制這兩臺風機,通過調節(jié)G150 的輸出頻率,來控制風機的輸出功率,實現(xiàn)對熱煙流量的精確調控,不僅滿足了工藝的要求,而且比用擋風板調節(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
模擬輸入0(AI0)默認是-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。這些設置如用調試軟件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 就設置為PROFIBUS 控制。首先要設置G150 的PROFIBUS 從站地址,參數(shù)是P0918,該參數(shù)的設置必須與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進行設置。這兩種設置中撥碼開關的硬件設置優(yōu)先,如撥碼都在OFF 的位置,則以參數(shù)P0918 的設置為準。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:
Bit 0 | ON/OFF |
Bit 1 | Coast stop(OFF2) |
Bit 2 | Fast stop(OFF3) |
Bit 3 | Enable operation |
Bit 4 | No reset ramp generator |
Bit 5 | No freeze ramp generator |
Bit 6 | Enable speed set point |
Bit 7 | Fault acknowledge |
Bit 8 | reserved |
Bit 9 | reserved |
Bit 10 | Control by PLC |
Bit 11 | Speed reversal |
Bit 12 | - |
Bit 13 | Motorized potentiometer UP |
Bit 14 | Motorized potentiometer DOWN |
Bit 15 | - |
4結束語
該系統(tǒng)用于亞洲創(chuàng)建(河源)木業(yè)有限公司的生產線中,亞洲創(chuàng)建集團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,河源項目的建設將打破以往基材*依賴進口,成本居高不下的局面,進一步提升產品的競爭力。該生產線中的鍋爐系統(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)中有著豐富的設計、制造、安裝、調試的經驗。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,可靠的產品性能,精確的控制系統(tǒng),得到了用戶的*認可。
網卡及電纜 6ES7 972-0BB60-0XA0
6ES7 972-0CB20-0XA0 USB接口編程適配器(USB接口編程電纜)
6ES7 972-0CB35-0XA0 TS適配器II 用于調制解調器遠程服務
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6GK1 561-3FA00 CP5613光纖網卡(PCI總線硬卡,支持PROFIBUS-DP主站
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6GK1 561-4FA00 CP5614光纖網卡(PCI總線硬卡,支持PROFIBUS-DP主站/從站)
6GK1562-1AA00 CP5621通訊卡 貨期8周
6GK1571-1AA00 CP5711卡 USB接口 和9針插口
6FX800開頭 是動力電纜跟信號電纜
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6FC5210-0DF22-2AA0 PCU50
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6GK1 905-0AA00 SpliTConnect分接頭(10件)
6GK1 905-0AD00 SpliTConnect終端(Ex)(5件)
6GK1 905-0AB10 SpliTConnect M12輸出端(5件)
6GK1 905-0AC00 SpliTConnect 耦合器(10件)
總線連接器
6GK1 905-6AA00 "快速剝線工具6ES7972-0CB20-0XA0
"
6ES7 972-0BA50-0XA0 快速連線網絡接頭(不帶編程口)升級:6ES7972-0BA52-0XA0
6ES7 972-0BB50-0XA0 快速連線網絡接頭(帶編程口)升級:6ES7972-0BB52-0XA0
6ES7 972-0BA12-0XA0 90度網絡接頭(不帶編程口)
6ES7 972-0BB12-0XA0 90度網絡接頭(帶編程口)
6ES7 972-0BA41-0XA0 35度網絡接頭(不帶編程口)升級為:6ES7 972-0BA42-0XA0
6ES7 972-0BB41-0XA0 35度網絡接頭(帶編程口)升級為:6ES7 972-0BB42-0XA0
6GK1 500-0EA02 無角度網絡接頭(不帶編程口)
6GK1 500-0FC00 無角度快速連線網絡接頭(不帶編程口)
網絡部件
6ES7 972-0AA01-0XA0 12M PROFIBUS 中繼器 IP20
6ES7 972-0AB01-0XA0 12M PROFIBUS 診斷中繼器
6ES7 972-0DA00-0AA0 有源終端元件
6ES7 972-4AA02-0XA0 電源導軌輔助裝置
6GK1 500-3AA00 光纖總線端子OBT
6GK1 503-0AA00 紅外線鏈接模塊 ILM
6GK1 503-3CA00 PROFIBUS OLM/P12 (1個RS485接口,兩個BFOC)
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6GK1 503-3CB00 PROFIBUS OLM/G12 (1個RS485接口,四個BFOC)
6GK1 503-3CC00 PROFIBUS OLM/G12-1300 (1個RS486接口,四個BFOC)
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6ES7 193-8LA00-0AA0 充電器 BT200 230V
6ES7 193-8LB00-0AA0 充電器 BT200 110V
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6GK1 704-5CW64-3AA0 SOFTNET S7 /2005
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6GK1 704-5SW64-3AA0 SOFTNET DP Slave /2005
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6XV1 840-2AH10 FC標準工業(yè)以太網通訊電纜 (米)
6XV1 850-2LN10 TP轉接軟線15/RJ45,10米
6XV1 850-2GN10 TP轉接軟線RJ45/RJ45,10米
6XV1 850-2JN10 TP轉接軟線9/RJ45,10米
6XV1 850-2HN10 TP XP 轉接軟線RJ45/RJ45,10米
6GK1 901-1FC00-0AA0 FC引出插座RJ45
網絡部件
OSM/ESM
6GK1 105-2AA10 工業(yè)以太網OSM ITP62 (六個ITP口)
6GK1 105-2AB10 工業(yè)以太網OSM TP62 (六個RJ45口)
6GK1 105-2AE00 工業(yè)以太網OSM TP22 (二個RJ45口)
6GK1 105-4AA00 工業(yè)以太網OSM BC08 (八個BFOC口)
6GK1 105-3AA10 工業(yè)以太網ESM (八個ITP口)
6GK1 105-3AB10 工業(yè)以太網ESM (八個RJ45口)
6GK1 105-3AC00 工業(yè)以太網ESM (四個RJ45口)
OMC/ELS
6GK1 100-2AB00 工業(yè)以太網OMC TP11 (多模光纖)
6GK1 100-2AC00 工業(yè)以太網OMC TP11-LD (單模光纖)
6GK1 102-6AA00 工業(yè)以太網ELS TP40 (二個RJ45口)
6GK1 102-6AB00 工業(yè)以太網ELS TP40M (二個RJ45口)
6GK1 102-7AA00 工業(yè)以太網ELS TP80 (八個RJ45口)
SCALANCE X005入門級交換機
6GK5 005-0BA00-1AA3 X005(五個RJ45口)
6GK5 005-0BA00-1CA3 X005(五個RJ45口),工作溫度-40至70攝氏度
SCALANCE X100非網管型交換機
6GK5 104-2BB00-2AA3 X104-2(四個RJ45口,兩個BFOC)
6GK5 106-1BB00-2AA3 X106-1(六個RJ45口,一個BFOC)
6GK5 108-0BA00-2AA3 X108(八個RJ45口)(星型連接)
6GK5 112-2BB00-2AA3 X112-2(12個RJ45口,2個BFOC)
6GK5 116-0BA00-2AA3 X116(16個RJ45口)(星型連接)
6GK5 124-0BA00-2AA3 X124(24個RJ45口)(星型連接)
SCALANCE X200網管型交換機
6GK5 204-2BB00-2AA3 X204-2(四個RJ45口,兩個BFOC,PROFINET)
6GK5 206-1BB10-2AA3 X206-1(六個RJ45口,一個BFOC,PROFINET)
6GK5 208-0BA10-2AA3 X208(八個RJ45口,PROFINET)
6GK5 208-0HA00-2AA6 X208PRO (八個RJ45口,防護等級:IP65)
6GK5 216-0BA00-2AA3 X216(16個RJ45口,PROFINET)
6GK5 224-0BA00-2AA3 X224(24個RJ45口,PROFINET)
6GK5 204-0BA00-2BA3 X204IRT (四個RJ45口)
6GK5 202-2BB00-2BA3 X202-2IRT (二個RJ45口,兩個BFOC)
SCALANCE X300增強型可網管交換機
6GK5 308-2FL00-2AA3 X308-2 (1個10/100/1000M RJ45口,7個10/100M RJ45口,兩個1000M SC 接口)
6GK5 310-0FA00-2AA3 X308-2 (3個10/100/1000M RJ45口,7個10/100M RJ45口)
SCALANCE X400千兆模塊化交換機
6GK5 414-3FC00-2AA2 X414-3E 交換機底板,2個1000M RJ45口,12個100M RJ45口,可搭配介質模塊和擴展模塊
6GK5 408-2FD00-2AA2 X408-2 交換機底板,4個1000M RJ45口,4個100M RJ45口,可搭配介質模塊
6GK5 491-2AB00-8AA2 介質模塊,兩個百兆多模光纖端口-BFOC接口
6GK5 491-2AC00-8AA2 介質模塊,兩個百兆單模光纖端口-BFOC接口
6GK5 492-2AL00-8AA2 介質模塊,兩個千兆多模光纖端口-SC接口
6GK5 492-2AM00-8AA2 介質模塊,兩個千兆單模光纖端口-SC接口
6GK5 495-8BA00-8AA2 擴展模塊,八個百兆RJ45接口
6GK5 496-4MA00-8AA2 帶有4個可插入介質模塊槽位的擴展模塊
軟件
6GK1 716-1CB64-3AA0 S7-CP1613/Windows NT 4.0,2000網卡驅動程序
6GK1 716-1TB64-3AA0 TF-CP1613/Windows NT 4.0,2000網卡驅動程序
6GK1 716-1PB62-3AA0 PG-CP1613/Windows NT 4.0,2000網卡驅動程序
6GK1 716-0HB64-3AA0 S7-REDCONNECT/Windows NT 4.0,2000網卡冗余軟件
6GK1 704-1CW64-3AA0 S7-SOFTNET/Windows 2006 網卡驅動程序
6GK1 704-1PW64-3AA0 PG-SOFTNET/Windows 2006 網卡驅動程序
6GK1 970-1BA10-0AA1 西門子工業(yè)以態(tài)網手冊
6GK1 970-5CA20-0AA1 西門子PROFIBUS網絡手冊
6GK1 975-1AA00-3AA0 西門子網絡電器手冊(通訊,產品等)
6GK1 500-0AA10 PROFIBUS總線端子 9.6-12000 K BIT/S,帶1.5M連接電纜
6GK1 500-0AB00 PROFIBUS總線端子 9.6-1500 K BIT/S,帶3.0M連接電纜
6GK1 500-0DA00 PROFIBUS總線端子 有PG接口,帶1.5M連接電纜