西门子模块

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上海赞国自动化科技有限公司
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上海赞国自动化科技有限公司是中国西门子合作伙伴，公司主要从事工业自动化产品的集成,销售各维修。 致力于为您提供在食品、化工、水泥、电力、环保等领域的电气及自动化技术的完整解决方案，包括自动化产品及系统、工程项目执行及管理、主要过程控制领域技术支持，以及专业的售后服务、培训等。

上海赞国公司在经营活动中精益求精，具备如下业务优势：
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1、 SIMATIC S7 系列PLC：S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400、ET-200
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3、 SITOP直流电源 24V DC1.3A、2.5A、3A、5A、10A、20A、40A可并联.

4、HMI  触摸屏TD200 TD400CK-TP OP177 TP177,MP277 MP377,
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MIDASTER系列：MDV
2、全数字直流调速装置 6RA23、6RA24、6RA28、6RA70、6SE70系列

SIEMENS 数控 伺服

SINUMERIK:801、802S 、802D、802D SL、810D、840D、611U、S120

西门子模块

将柜门上的“变频启动”按扭按下，待设定的延时时间到后，机内接触器吸合，变频器显示“43.21”并且“ｐｒｏ”亮(新机型)或只有“ｐｒｏ”亮(老机型)，将变频器上的“开停机”开关打在“开机”位置，变频器即可从最低频率逐渐上升，调节“频率调节”旋扭，使频率先升至30hz,用卡流表测量三相输出电流，应基本平衡，不平衡度不应超过20%。然后再升至用户要求的频率。再用卡流表测量输入、输出电流，三相都应基本平衡。
若在调节过程中出现频率不上升的情况，即调整频率调节旋扭时，频率不上升，输出电流持续增大，呈限速保护状态，直至过流保护，这可能是低频补偿不足造成，可调节主控板上的补偿电位器(老机型)或通过设定变频器的参数“低频补偿”(新机型)予以解决。调整时注意只要输出电流下来，频率能升上去即可，也不可调整过大，以免过补偿，在运行过程中电流过大而使电机及变频器超电流而不正常运行。

图6　单台变频器的安装

(a)柜外冷却方式 (b)柜内冷却方式
图7　单台变频器的柜式安装

正常运行后，可根据运行电流对电机保护仪的参数重新调整一下，以达到可靠保护又能正常运行的状态。
对电机的正反转要确认。根据经验，一般情况下，正转比反转电流大，井口的压力指示高。反转一般压力表指针不起。有的井上油慢，要等一段时间才能确定。
由于本变频柜还设有工频备用，以便在变频出问题时能临时投入工频，不耽误生产的进行，因此变频正常后还应试一下工频运行，其正反转也应调试正常。正反转调整时，变频调输出，工频调输入，即可使工变频都正常运行。
调整完后，用变频运行，正常后，启动电机保护仪，保护仪显示正常后，旋开“变频启动”旋扭(投入电机保护仪保护，不旋开不起作用)，柜子上的各种仪表指示都正常，调试即完毕。

4　低压变频器的安装调试
低压变频器由于所带的负载种类繁多，类型千差万别。因此安装调试相应的也有较大的区别。
低压负载从使用变频器的角度来说大体可分为有惯量和无惯量两种，有惯量负载最显著的特征就是在快速停机时存在发电状态，如何处理这部分能量将是关乎变频器是否正常运行的关键。
4.1　安装
变频器初次安装或长期放置后使用，应先对其进行全面的检查。方法如下:
(1)外观检查，检查有无碰伤损坏，金属部分有无锈蚀，有无结霜凝露。若有结霜凝露，则应烘干4小时(60℃)，或在室温下通风放置24小时。
(2)对于小功率变频器，轻轻翻动机箱，注意机箱内有无异常声音，若有异常声音，则应打开机箱，寻找并排除其中的异物。
(3)功率比较大的变频器，则应打开外壳，检查一下在运输或储存过程中有无掉下的线头或颠簸松动的螺栓，若有应重新焊接或紧固。
这里要注意几点:
变频器的安装应符合前面要求的工作环境。
变频器有壁挂式的，有柜式的，一定要安装稳固，保证工作过程中的安全性。为了通风散热的需要，变频器一定要垂直安装。如图6、7所示。
对于柜式结构，为了工作人员便于操作和散热的要求，周边要留有足够的空间:前面间距不小于1.5m，后面和侧面不小于1m。
对于壁挂式的，变频器周围也应留有足够的散热空间，变频器的上部距离房间顶部至少1m，下部距地面也至少要1m的距离，才能使变频器通风顺畅，保证可靠的运行。
有的房间密封比较严，要配合用户安装排风扇或空调。有些场合环境比较脏、潮湿，要注意采取隔离措施，防尘、防潮。
当一台控制柜内装有两台或两台以上变频器时，应尽量并排安装(横向排列)。如必须采用纵向排列时，则应在两台变频器间加一块搁板，以避免下面变频器出来的热风进入到上面的变频器内。如图8所示。

(a)横向排列 ( b)纵向排列
图8　两台变频器的柜式安装

4.1.1　主电路的接线
4.1.1.1　基本接线
主线的安装比较简单。将电源线接在变频器的输入(或标记有ｒ、ｓ、ｔ的)端子上，将电机线接在变频器的输出(或标记有ｕ、ｖ、ｗ的)端子上，并将变频器的接地端子通过地线可靠接地。如图9所示。

图9　主电路的基本接线

注意:
(1)变频器的输入端和输出端绝对不允许接错。万一将电源进线错误的接到了输出端上，则不论哪个逆变管导通，都将引起两相间的短路而将逆变管迅速烧坏。如图10所示。

图10　电源接错的后果

(2)前面的断路器一般是需要安装的，主要是分断电路用。当变频器出现故障时，尤其是整流电路或主电路损坏时，大电流能及时使断路器跳闸，与网电的其他电路脱开，避免影响其他电路。
(3)线头压接要可靠。一般使用容量相当的接线鼻压接。一定要压紧，避免大电流长期运行出现过热而烧毁接线或端子。
4.1.1.2　线径的选择
一般按电动机的接线要求的线径选择，特殊场合要选大一规格的，尤其是电机距离变频器较远的，本着宜大不宜小的原则选配。
4.1.1.3　接地
每台变频器都有一个专门的接地端子“e”或“⊥”，用户应将此端子与大地可靠连接。
当变频器和其他设备，或有多台变频器一起接地时，每台设备都必须分别和地线相接，不允许将一台设备的接地端与另一台设备的接地端相接后再接地。如图11所示。

(a)　正确接法 (b)　错误接法
图11　变频器和其他设备的接地

4.1.2　控制电路的接线
变频器主接线完成后，变频器可以运行。但一般情况下，由于控制及监测的方便，都需要将变频器的操作及显示部分引到方便的地方。有的是现场环境较差，变频器不宜安装，而安装于环境较好的配电室内，而将控制部分引到现场。有的如提升机变频器，控制部分需要与原系统对接，也需要将控制线引出。
控制线分模拟量和数字量。
4.1.2.1　模拟量
主要包括:输入侧的给定信号线和反馈信号线;输出侧的频率信号线和电流信号线。
模拟量信号线的抗干扰能力差，必须使用屏蔽线。屏蔽层的靠近变频器的一端，应接控制电路的公共端，但不要接到变频器的地端(e)或大地，屏蔽层的另一端应该悬空，如图12所示。
布线的原则应当遵守:
(1)尽量远离主电路100mm以上。
(2)尽量不和主电路交叉。必须交叉时，应采取垂直交叉的方式。
4.1.2.2　开关量。
如启停、点动、多档转速控制等的控制线，都是开关量控制线。
一般说来，模拟量控制线的接线原则也都适用于开关量控制线。但开关量的抗干扰能力强，故在距离不很远时，允许使用非屏蔽线，但同一信号的两根线必须互相绞在一起。
4.2　调试
变频器的调试并没有固定的模式，大体上可分为“先空载，继轻载，再重载”几个步骤。
4.2.1　空载检查及参数预置
风光变频器可以在不接通主电源，而只接控制电源的情况下，检查变频器。而其他类变频器则没有这个方便。
小功率变频器可以把主接线端子排上的短路片去掉，给三相输入送380v的电源，大功率变频器一般都有控制电压输入端子，可从这儿用一两芯电缆接人380v单相电源检查变频器(注意:接之前应将两端子上与三相输入相连的两根线去掉)，参照说明书，熟悉各个键盘的使用及参数的设置方法。
熟悉完后，变频器开机，频率升至50hz,用万用表(最好用指针式)测量三相输出，电压应该完全平衡。
检查完后，停电，小功率的将拆下的短路片上回原处(注意上之前主回路上短路片的两个端子要放电)。大功率的应将控制端子的两根外接线去掉，并将原来的接线恢复。
变频器的三相输出先不接电机线，给变频器的三相输入通入380v的电源，观察变频器空载运行情况。其他类变频器也可按这个步骤进行。
(1)熟悉键盘，即了解键盘上各键的功能，进行试操作，并观察显示的变化情况。
(2)按说明书要求进行“启动”、“停止”等基本操作，观察变频器的工作情况是否正常，同时进一步熟悉键盘的操作。
(3)进行参数予置。按照说明书介绍的方法对主要参数进行予置。就几个较易观察的项目如升速和降速时间、点动频率、多档转速时的各档频率等检查变频器的执行情况是否与予置的相符合。
(4)将外接输入控制线接好，逐项检查各外接控制功能的执行情况。
(5)用万用表(最好是指针式)检查三相输出电压是否完全平衡。
4.2.2　带载运行
经以上测试，证明变频器是正常的，即可以带负载运行了。变频器的负载运行包括轻载试运行和重载运行，即正常运行。若有条件，还可以先带空电机试运转，但一般情况都是直接带载运行。

图12　屏蔽线的接法

试运行前一般都应检测一下电机的绝缘。对于低压380—660v的电机，用1500v的兆欧表测试，绝缘电阻一般不能低于50兆欧。水泵类负载绝缘可能低一些，但也不能低于2兆欧。
还要了解一下负载的运行情况，以作到心中有数。低压负载种类繁多，如风机、水泵、搅拌机、拉丝机、塑料机械、提升机、空压机、皮带输送机、化纤机、机床机械等许多许多。不同的负载其工作状态也有很大的不同，因此要根据不同的情况区别对待。有些特殊的机械，必须采用某类专用变频器。如提升机，属于位能负载，具有再生电能的处理问题，必须采用提升机专用变频器。还有化纤及机床类，有的也要采用专用变频器。这类变频器都在硬件，特别是软件上针对特殊负载作了特殊的处理，从而保证了变频器的可靠运行。离心类负载，如离心风机、离心机等，运行惯性比较大，其升速和降速时间较长，若设置短了，变频器升速时会过电流，降速时会过电压，甚至可能会损坏。因此在不要求快速停机的情况下，可将时间适当放长，一般与设备的自由停机时间相当（根据经验，一般在300s）。若要求快速停机，则应加制动回路。

图13　恒压供水系统示意图

图中水泵电机由变频器vvvf供电。sp是压力传感器，检测管道上的压力，也可以用压力变送器，远传式压力表等，由变频器供给其电源 24v或 5v。它检测到管道压力后变换成4—20ma电流或0—5v的电压信号反送给变频器。
将变频器设定为pid有效后，变频器有两个模拟信号输入端子:
目标信号输入端。即给定端vrf。是一个与压力的控制目标相对应的值。有变频器上的电位器进行设定。也可以由键盘直接给定。当采用专用的pid控制仪时，由专用的sv设定窗口设定。它除了和所要求的压力的控制目标有关外，还与压力变送器sp的量程有关，设定时要与相关的量程相当。
反馈信号输入端。即辅助给定端vpf。它接受从压力传感器sp反馈回来的信号。
(2)控制的过程
设:xt为目标信号，其大小与所要求的管道压力相对应。xf为压力变送器的反馈信号。则变频器输出频率fx的大小有合成信号(xt—xf)决定。
如管道压力p超过了目标值，则xf>xt→(xt—xf)<0→变频器的输出频率fx↓→电动机转速nx↓→管道压力p↓→直至与所要求的目标压力相符(xt≈xf)为止。
反之，如管道压力p低于目标值，则xf<xt→(xt—xf)>0→变频器的输出频率fx↑→电动机转速nx↑→管道压力p↑→直至与所要求的目标压力相符(xt≈xf)为止。
上述过程存在着一个矛盾:一方面，我们要求管道的实际压力(其大小与xf成正比)应无限接近于目标压力(其大小与xt成正比)，就是说，要求(xt—xf)→0;另一方面，变频器的输出频率fx又是由xt和xf相减的结果来决定的，可以想象，如果把(xt—xf)直接作为给定信号xg的话，系统将是无法工作的。
如何解决上述问题，这就引出了pid的用法。
(1)比例(p)环节解决上述问题的方法是:将(xt—xf)进行放大后再作为频率给定信号，即:
xg=kp(xt-xf)
式中kp——比例增益(即放大倍数)。
 

图14　比例放大前后各量间的关系

上述关系如14图所示。由于xg是(xt--xf)成比例地放大的结果，故称此环节为比例环节。显然，kp越大，则：
(xt-xf)=xg/kp
越小，xf越接近于xt。这里，xf只能是无限接近于xt，却不能等于xt。就是说，xf和xt之间总会有一个差值，通常称为静差，用ε表示，静差值应该越小越好。
比例增益环节的引入，又出现了新的矛盾:为了减小静差，应尽量增大比例增益，但由于系统有惯性，因此，kp太大了，又容易引起被控量(压力)忽大忽小，形成振荡。如图15所示。

(a)p调节 (b)振荡现象 (c)pi调节 (d)pid调节
图15　p、i、d的综合作用示意图

(２)积分(ｉ)环节引入积分环节的目的是
使给定信号xg的变化与乘积kp(xt-xf)对时间的积分成正比。就是说，尽管kp(xt-xf)一下子增大(或减小)了很多，但xg只能在“积分时间”内逐渐的增大(或减小)，从而减缓了xg的变化速度，防止了振荡。积分时间越长，xg的变化越慢。
只要偏差不消除，(xt-xf≠0)，积分就不停止，从而能有效的消除静差。如图15所示。
但积分时间太长，又会发生在被控量(压力)急剧变化时，被控量(压力)难以迅速恢复的情况。
(3)微分(d)环节微分环节的作用是:可根据偏差的变化趋势，提前给出较大的调节动作，从而缩短调节时间，克服了因积分时间太长而使恢复滞后的缺点。如图15所示。
变频器一般在内部都设定了简单的pi调节器。这对于较简单的闭环控制，如供水、简单的风压控制，可以满足要求。但对于较复杂的控制场合，如空压机、空调、离心风机闭环，温度，液位等，一般都要加专用的pid调节仪才能得到较好的控制。pid调试时，要参照对应的说明书，仔细的调整各个参数，以期达到最佳的运行效果，使系统能自动的、稳定的运行。

5　结束语
本文在自己多年从事变频器安装调试的基础上，粗略的谈了下变频器最基本的安装调试方法，以及在安装调试过程中一些简单问题的处理方法。目的是总结自己的经验，并与业界同仁相互交流，共同探讨变频器的使用方法，以期更好的发挥变频器的强大作用，更好的服务于广大的工矿企业用户。同时也为变频器的使用者提供一份不太成熟的手册似的工具。当然，随着控制系统的复杂，越来越多的先进的控制方法正不断应用于工控系统，如plc、dcs控制、工控机等，因篇幅有限，这里不能一一陈述，还望读者海涵。因本人能力有限，文章中的缺点和错误也在所难免，望广大的同行不吝指教。现在随着我国国民经济的发展，节能降耗已成为殛待解决的问题，相信我们所从事的行业必将成为国家节能降耗的最直接的手段，为国民经济的发展付出自己的努力。

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