【文章內容簡介】 CEM231(模擬量輸入4點)6ES72310HC220XA0 西門子 PLCRACK導軌6ES73901AE800AA03數字量輸入模塊（6ES7 3211BH020AA0）SM 321 DI 16 24 VDC 數字量輸入模板具有以下顯著特性? 16 個輸入點帶隔離16 點為一組 CPU工作狀態(tài)電源L+到數字量模塊數字量模塊輸入值 電源開 RUN有L+過程值無L+0信號 STOP有L+過程值無L+0信號 電源關有L+無L+4數字量輸出模塊（6ES7 3221BH010AA0） SM 322 DO 16 24 VDC/ 數字量輸出模板具有以下顯著特性 ? 16 個輸出點帶隔離8 點為一組 ? 輸出電流 ? 24 VDC 額定負載電壓 ? 適用于電磁閥 直流接觸器和指示燈5模擬量輸入模塊（6ES72310HC220XA0 ）模擬量輸入模板EM 位具有以下特性和特點 ? 輸入連接為四組，每組占用3個連接端，分別為Rn、n+、n，可以連接模擬電壓與電流輸入 ? 被測值精度 每組可設定取決于所設定的積分時間? 9 位 + 符號；? 12 位 + 符號；? 14 位 + 符號 ? 每個通道組的可選測量方法? 電壓；? 電流；? 電阻；? 溫度 ? 每個通道組的可選測量范圍 ? 可編程診斷 ? 可編程診斷中斷 ? 帶有極限監(jiān)控功能的兩個通道 ? 可編程極限中斷 ? 與底板總線接口的光電隔離 ? 與負載電壓的光電隔離 不適用于雙線變送器6 導軌型號(6ES73901AE800AA0) S7300 PLC用導軌長度為483mm。 變頻器的選擇及應用（一）概述變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調的交流電源。現在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器通常包括整流電路、中間直流電路、平波電路、控制電路、驅動電路、逆變電路等幾大部分。其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電在逆變成交流電。（二）變頻器的主回路的構成（1）整流。由三相整流橋組成，將電源的三相交流電全波整流成直流電。在電源的線電壓為380V(AC)的情況下，三相全波整流后平均直流電壓為513V,峰值直流電壓為537V。 （2）濾波。由于受到電解電容的電容量和耐壓能力的限制，濾波電路通常由若干個電容器并聯成一組，又由兩個或者兩個以上的電容器組串聯而成。濾波電路的作用是濾平在整流器整流后含有電源6倍頻率脈動直流電壓的紋波；當負載變化時，逆變器產生的脈動電流也使直流電壓脈動，為了抑制直流電壓的波動，一般通用變頻器電源的直流部分均采用電容濾波電路，使直流電壓保持平穩(wěn)。 圖35 變頻器的結構圖 （3）限流電阻。當變頻器剛合上電源的瞬間，濾波電容器的充電電流很大，過大的沖擊電流將可能使三相整流橋的二極管損壞，同時，也使電源電壓瞬間下降而受到“污染”。因此，為了減小沖擊電流，先將限流電阻串接在直流電路中，將電容器的充電電流限制在允許范圍內。2. 直交部分（1）逆變。逆變電路主要包括由逆變管組成的逆變橋和驅動電路。常見的低壓變頻器通常由IGBT組成逆變橋，根據驅動電路的驅動信號把整流所得的直流電在逆變成頻率可調的交流電，這是變頻器實現變頻功能的具體執(zhí)行環(huán)節(jié)，也是變頻器的核心部分。驅動電路作為逆變電路的一部分，對變頻器的三相輸出具有巨大的影響。驅動電路一般電路有以下幾種：分立插腳式元件的驅動電路、光耦驅動電路、厚膜驅動電路以及專用集成驅動電路。（2）續(xù)流二極管。逆變橋中每只逆變管旁邊都有續(xù)流二極管，它的作用是：①電動機的繞組是感性的，其電流具有無功分量。續(xù)流二極管可為無功電流返回直流電源提供“通道”。②當頻率下降的較快時，電動機可能處于再生制動狀態(tài)，此時的再生電流將通過續(xù)流二極管整流后回饋給直流回路。（3）制動。包括制動電阻和制動控制單元。 ①制動電阻：電動機在工作頻率急劇下降時，被拖動系統(tǒng)的動能要反饋到變頻器的直流回路中，使直流電壓不斷上升，甚至可能達到危險的地步。因此，必須將再生到直流回路的能量消耗掉，將制動電阻投入并處于再生制動狀態(tài)，是直流電壓保持在允許的范圍內。制動電阻就是用來消耗能量的。 ②制動單元：制動單元通常由GTR或IGBT及其驅動電路構成。其功能是起開關的作用，為放電電流流經制動電阻提供通路。（1）電源板：開關電源電路向操作面板、主控板、驅動電路、檢測電路及風扇等提供低壓電源， 開關電源提供的低壓電源有：177。5V、177。15V 、177。24V向CPU其附屬電路、控制電路、顯示面板等提供電源。（2）驅動板：主要是將CPU生成的PWM脈沖經驅動電路產生符合要求的驅動信號激勵IGBT輸出電壓。（3）控制板（CPU板）：也叫CPU板相當人的大腦，處理各種信號以及控制程序等部分。（四）變頻器的選擇原則及選型 　　1)根據負載特性選擇變頻器，如負載為恒轉矩負載需選siemensMM420/MM440變頻器，如負載為風機、泵類負載應選擇MM430變頻器?！　?)選擇變頻器時應以實際電機電流值作為變頻器選擇的依據，電機的額定功率只能作為參考。另外,應充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波，會使電動機的功率因數和效率變壞。因此用變頻器給電動機供電和用工頻電網供電相比較，電動機的電流會增加10％而溫升會增加20％左右。所以在選擇電動機和變頻器時，應考慮到這種情況，適當留有余量，以防止溫升過高，影響電動機的使用壽命?！　　?)對于一些特殊的應用場合，如高環(huán)境溫度、高開關頻率（尤其是在樓宇自控等對噪音限制較高的應用場所使用時需注意）、高海拔高度等，此時會引起變頻器的降容，變頻器需放大一檔選擇?！　?)當變頻器用于控制并聯的幾臺電機時，一定要考慮變頻器到電動機的電纜的長度總和在變頻器的容許范圍內。如果超過規(guī)定值，要放大一檔或兩檔來選擇變頻器。另外在此種情況下，變頻器的控制方式只能為V/F控制方式，并且變頻器無法實現電動機的過流、過載保護，此時需在每臺電動機側加熔斷器來實現保護?！　　?)變頻器用于變極電動機時，應充分注意選擇變頻器的容量，使其最大額定電流在變頻器的額定輸出電流以下。另外，在運行中進行極數轉換時，應先停止電動機工作，否則會造成電動機空轉，惡劣時會造成變頻器損壞?！　　　?0)變頻器驅動繞線轉子異步電動機時，大多是利用已有的電動機。繞線電動機和普通的鼠籠電動機相比，繞線電動機繞組的阻抗小。因此，容易發(fā)生由于紋波電流而引起的過電流跳閘現象，所以應選擇比通常容量稍大的變頻器。一般繞線電動機多用于飛輪力矩GD2較大的場合，在設定加減速時間時應多注意?！　?1)變頻器驅動同步電動機時，和工頻電源相比，會降低輸出容量10％～20％，變頻器的連續(xù)輸出電流要大于同步電動機額定電流和同步牽入電流的標幺值的乘積　　　　13)變頻器驅動潛水泵電動機時，因為潛水泵電動機的額定電流比通常電動機的額定電流大,所以選擇變頻器時，其額定電流要大于潛水泵電動機的額定電流?！　　　　　　?8)如果變頻器的供電電源是自備電源，最好加上進線電抗器?！　】刂品绞竭x擇　　變頻器控制方式的選擇由負荷的力矩特性所決定，電動機的機械負載轉矩特性根據下列關系式決定：　　p= t n/ 9550　　式中：　　p――電動機功率(kw)　　t――轉矩(n?m)　　n――轉速(r/ min)　　轉矩t和轉速n的關系根據負載種類大體可分為3種：　　(1) 即使速度變化轉矩也不大變化的恒轉矩負載，此類負載如傳送帶、起重機、擠壓機、壓縮機等?！　?2) 隨著轉速的降低，轉矩按轉速的平方減小的負載。此類負載如風機、各種液體泵等?！　?3) 轉速越高，轉矩越小的恒功率負載。此類負載如軋機、機床主軸、卷取機等?！　∽冾l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p1300設為0，變頻器工作于線性 v/f控制方式，將使調速時的磁通和勵磁電流基本不變。適用于工作轉速不在低頻段的一般恒轉矩調速對象。　　將p1300設為2，變頻器工作于拋物線特性v/f控制方式，這種方式適用于風機、水泵類負載。這類負載的軸功率n近似地和轉速n的3次方成正比。其轉矩m近似地和轉速n的平方成正比。對于這種負載，如果變頻器的v/f特性是線性關系，則低速時電機的許用轉矩遠大于負載轉矩，從而造成功率因數和效率的嚴重下降。為了適應這種負載的需要，使電壓隨著輸出頻率的減小以平方關系減小，從而減小電機的磁通和勵磁電流，使功率因數保持在適當的范圍內。　　　　快速調試　　在使用變頻器驅動電機前，必須進行快速調試。參數p0010設為p3900設為1，變頻器進行快速調試，快速調試完成后，進行了必要的電動機數據的計算，并將其它所有的參數恢復到它們的缺省設置值。在矢量或轉矩控制方式下，為了正確地實現控制，非常重要的一點是，必須正確地向變頻器輸入電動機的數據，而且，電動機數據的自動檢測參數p1910必須在電動機處于常溫時進行。當使能這一作用 (p1910 =1)時，會產生一個報警信號a0541，給予警告，在接著發(fā)出on 命令時，立即開始電動機參數的自動檢測?！　〖訙p速時間調整　　加速時間就是輸出頻率從0上升到最大頻率所需時間，減速時間是指從最大頻率下降到0所需時間。加速時間和減速時間選擇的合理和否對電機的起動、停止運行及調速系統(tǒng)的響應速度都有重大的影響。加速時間設置的約束是將電流限制在過電流范圍內，不應使過電流保護裝置動作。電機在減速運轉期間，變頻器將處于再生發(fā)電制動狀態(tài)。傳動系統(tǒng)中所儲存的機械能轉換為電能并通過逆變器將電能回饋到直流側。回饋的電能將導致中間回路的儲能電容器兩端電壓上升。因此，減速時間設置的約束是防止直流回路電壓過高。加減速時間計算公式為：　　加速時間:ta=(jm+jl)n/(tmatl)　　減速時間:tb=(jm+jl)n/(tmbtl)　　式中：jm 一 電機的慣量　　jl ― 負載慣量　　n ― 額定轉速　　tma― 電機驅動轉矩　　tmb ― 電機制動轉矩　　tl ― 負載轉矩　　加減速時間可根據公式算出來，也可用簡易試驗方法進行設置。首先，使拖動系統(tǒng)以額定轉速運行(工頻運行)，然后切斷電源，使拖動系統(tǒng)處于自由制動狀態(tài)，用秒表計算其轉速從額定轉速下降到停止所需要的時間。加減速時間可首先按自由制動時間的1/2~1/3進行預置。通過起、停電動機觀察有無過電流、過電壓報警，調整加減速時間設定值，以運轉中不發(fā)生報警為原則，重復操作幾次，便可確定出最佳加減速時間。　　轉動慣量設置　　電機和負載轉動慣量的設置往往被忽視，認為加減速時間的正確設置可保證系統(tǒng)正常工作。其實，轉動慣量設置不當會使得系統(tǒng)振蕩，調速精度也會受到影響。轉動慣量公式：　　j=t/dω/dt電機和負載轉動慣量的獲得方法一樣，讓變頻器工作頻率在合適的值，5～10hz。分別讓電機空載和帶載運行，讀出參數r0333額定轉矩和r0345電動機的起動時間，再將變頻器工作頻率換算成對應的角速度，代入公式，計算得出電機和負載轉動慣量。設置參數p0341(電動機的慣量)和參數p0342(驅動裝置總慣量 / 電動機慣量的比值)，這樣變頻器就能更好的調速。根據變頻器的選擇原則及本設計的具體要求，在本設計中選用MM430變頻器。MM430是西門子公司的一種用于控制三相交流電動機速度通用型變頻器。該系列有多種型號，額定功率范圍為120KW~200KW，有恒定轉矩CT和變轉矩VT等控制方式。它采用高性能的矢量控制技術，提供低速高轉矩輸出和良好的動態(tài)特性，同時具備超強的過載能力，以滿足廣泛的應用場合?！　M440的主要特征：





基于 PID—控制器對三個附加傳動裝置的控制 (電動機分級控制—多機循環(huán))


　2 200V240V 177。10%，單相/三相，交流，； 380V480V177。10%，三相，交流，；　　3矢量控制方式，可構成閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉矩控制；　　4應用于水泵的驅動時，可以識別水泵是否無水空轉 (傳動皮帶故障檢測功能) 5三組參數切換功能。控制功能： 線性v/f控制，平方v/f控制，可編程多點設定v/f控制，磁通電流控制免測速矢量控制，閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉矩控制，節(jié)能控制模式；標準參數結構，標準調試軟件；6數字量輸入6個，模擬量輸入2個，模擬量輸出2個，繼電器輸出3個；獨立I/O端子板，方便維護；7保護功能過載能力為200％額定負載電流，持續(xù)時間3秒和150％額定負載電流，持續(xù)時間60秒；過電壓、欠電壓保護；變頻器、電機過熱保護；接地故障保護，短路保護；閉鎖電機保護，防止失速保護；在本次設計中，由于水泵機組較多，按照設計要求，對水泵進行分組控制，主要有給水泵組，側噴泵組，冷卻泵組，提升泵組。在設計中，通過PLC控制水泵的啟停以及故障切換，變頻器主要根據現場運行情況實時控制水泵的輸出流量，以實現系統(tǒng)的各項指標。 　 變頻器的主要調試參數變頻器在投入運行后的調試是保證系統(tǒng)達到最佳運行狀態(tài)的必要手段。變頻器根據負載的轉動慣量的大小，在啟動和停止電機時所需的時間不相同，設定時間過短會導致變頻器在加速時過電流、在減速時過電壓保護；設定時間過長會導致變頻器在調速運行時使系統(tǒng)變得調節(jié)緩慢，