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西门子变频器6SE6420-2UC25-5CA1西门子变频器6SE6420-2UC25-5CA1
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西门子6ES7-200/300/400/1200/6EP/6AV/6GK/ET200/6SE变频器/电缆/DP接头/触摸屏/变频器/数控伺服备件/维修
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问题
当MM4系列变频器出现F0090故障时该如何解决?
F0090
编码器信号丢失
常见原因
1.硬件问题
l 编码器电缆中断（电缆断线或插头松动等等）
l 编码器模板损坏
l 编码器模板与变频器接触不良或接插件针脚损坏
l 编码器A\B信号接反
l 编码器参数设置不正确
2.动态响应不足
l 动态优化效果不好
l 上升/下降斜坡时间过短
3.干扰问题
l 安装布线不符合规范
l 电缆过长
常见处理办法
1.硬件问题
l 检查编码器电缆断线或相关插头是否松动
l 检查编码器模板安装是否正确，是否存在松动
l 检查编码器模板是否损坏（如果有其它编码器模板可以进行交叉测试）
l 交换编码器信号线A,B进行测试
l 检查编码器参数P400～P494
2.动态响应不足
l 重新执行动态优化，调整速度环参数
l 增加上升/下降斜坡时间
3.干扰问题
l 检查变频器是否正确可靠接地，变频器与电机之间连接电缆最好使用4芯电缆3相+PE线，并使用PE线将变频器和电机进行接地连接
l 检查编码器电缆屏蔽层是否可靠接地，编码器电缆屏蔽层应正确压接到编码器模板的屏蔽夹中
l 检查编码器电缆是否与动力电缆走在同一桥架或走线槽中，编码器电缆应与动力电缆保持一定距离，如果平行布线间距最好大于20cm
l 检查编码器电缆是否超长，不同的通讯速率允许的最大电缆长度请参考相关手册
l 适当增加P492和P494，降低速度偏差检测的灵敏度
注意：变频器首次调试带编码器矢量控制时，应先检查编码器反馈信号是否正常，方法如下：
1. 设置编码器参数
2. 变频器设置为V/F控制模式P1300=0，让变频器运行在恒定频率下（例如20JHz）
3. 查看r0061参数的数值，r0061显示的是编码器检测出的电机转速
4. 编码器信号正常情况下，r0061反馈的速度应该与给定频率符号相同，大小相近
5. 如果符号不同，表示编码器A/B相接反
6. 如果大小相差较大，可能由于编码器每转脉冲数设置错误、或编码器信号受到干扰、或接线不良等原因导致
案例集
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序号 |
故障现象描述 |
可能的故障原因及处理措施 |
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1 |
调试期间，P1300=21启动就报F0090故障，设置P1300=0可以运行，通过r0061参数读到编码器检测的电机转速与变频器的输出频率方向相反 |
原因：编码器A/B相信号接反
措施：交换编码器A/B相信号
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2 |
新调试的设备，配置编码器参数后，V/F运行20hz，查看r0061参数没有数值 |
原因：编码器模板DIP开关没有设置 |
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3 |
匀速运行时r0061值不稳，有突变 |
原因：检查编码器接线及其屏蔽层接地，发现屏蔽层未接地。接好后运行正常
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4 |
LED灯全亮/全不亮 |
原因：硬件问题 检查编码器电位类型是否为集电极开路，集电极开路的编码器不能直接连接在编码器模板上， 需要做特殊处理。 用备件替换编码器模板排除编码器模板是否损坏 用备件替换编码器排除编码器是否损坏 交换检查后发现编码器损坏， 更换编码器后运行正常 |
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5 |
急加速或急减速时报F0090 |
原因：编码器速度偏差检测阀值太小 措施：适当增大P492，P494的值
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6 |
设备运行2年一直正常最近经常出现F0090故障 |
原因：编码器与电机联轴器松动
措施：禁锢联轴器后正常 |
注意
以上内容仅作为故障报警排查的指导，不具有绝对性，导致变频器故障报警的原因很多，情况也较复杂，本文只是对常见的故障报警原因和处理方法进行说明，供参考。
ET200Pro系列产品做为西门子分布式IO系列产品中的一种，具有最高IP67的防护等级，成为特殊行业应用的主要产品之一。同时，ET200Pro还提供了故障安全模板：F-DI/F-DO以及电机启动器（MotorStarter）、故障安全型变频器（F-FC）等，满足了行业中的故障安全应用的需求。本文将主要介绍ET200Pro故障安全型变频器的调试和使用的方法。
1 ET200Pro故障安全系统介绍
与ET200S系统类似，ET200Pro也提供了全系列的故障安全模板。
1) 故障安全型输入/输出模板（F-DI/F-DO）
ET200Pro的故障安全型输入/输出的模板的使用与ET200M，ET200S等分布式IO的安全模板使用方法相同。
2）电机启动器（MotorStarter）
ET200Pro的电机启动器模板（MotorStarter）中，提供了一些特殊的模板，比如F-RSM和ASM-400，电机启动器模板（MotorStarter）如果配合F-RSM和ASM-400使用可以达到SIL3(Cat.4)的安全等级（图1）。
图1 故障安全型电机启动器（MotorStarter）系统配置(Cat.4)
具体配置列表请参照手册：SIMATIC ET 200pro Motor starters
3）故障安全型变频器（F-FC）
ET200Pro F-FC是一款嵌入在ET200Pro系统中的紧凑型的故障安全型变频器。工作电压为3 AC 400V 50/60Hz，连接3相交流电机，最大1.1KW，温度允许的情况下，可以连接1.5KW电机。
该变频器可以通过PROFIBUS/PROFINET的接口模板进行连接调试，也可以使用光纤转串口的电缆进行连接。
ET200Pro变频器需要与前面提到的电机启动模块中的特殊模块一起使用来对其关断信号进行评估，因而系统中需要F-Switch 或F-RSM（图2）。
图2 故障安全变频器与F-RSM的配置
其中主要的模板包括：
③接口模板
可以连接变频器模板的接口模板包括：
1) IM154-4 PN HF Cu V6.0 (6ES7 154-4AB10-0AB0)
2) IM154-2 DP HF (6ES7 154-2AA00-0AB0)
④F-RSM或者F-SWITCH
⑤故障安全型变频器（F-FC）
⑥终端模块
2 ET200Pro F-FC的调试方法
ET200Pro F-FC的组态可以通过Step7软件来实现。但变频器模板的调试工具需要用到DriveES（或者Starter、MotionScout）等软件。如果系统中使用了F-Switch，则需要MotorStarter ES软件来设置相关Switch的参数。
2．1 Step7的组态
（1）新建一个S7 300站，这里选择CPU 317F-2 PN/DP做为F主机，IM154-4 PN HF Cu V6.0做为F设备。（图3）
图3 新建S7 300站
硬件组态中，添加F-RSM；由于ET200Pro F-FC没有Profisafe报文，因而只能添加标准报文F-FC 1.1/1.5KW Standard telegram1。(图4)
图4 添加硬件
分别双击两个模板，打开属性框，将诊断选项使能。
（2）双击CPU，设置CPU的参数。
选择F 参数，为故障安全程序设置密码（图5），防止有未经授权的人修改F程序。
图5 设置F程序的密码
选择“Protection”，设定CPU程序的访问保护密码，同时将“CPU contains safety program”激活（图6）。
图6 保护选项
保存编译后，我们可以看到在Step7的Block下，出现了一些相关F系统的功能块，但由于ET200Pro F-FC没有Profisafe的报文，因而这里实际上并没有关于ET200Pro F-FC的F系统块，这也是ET200Pro F-FC与ET200S F-FC或者G120F、S120F的不同之处，因而ET200Pro F-FC的安全功能是通过F-RSM或F-Switch来实现的。
至于如何建立Step7的F程序，这里不再详细介绍，请参考相关手册。
2．2 F-FC的调试
ET200Pro F-FC的调试需要用到Drive的一些软件。通过Step7界面，双击变频器模板，则可以打开相应的调试软件的界面。
（1） 双击打开调试界面，选择“在线”。
图7 选择在线连接到F-FC
如果无法在线操作，则检查“Option”菜单下的“Set PG/PC interface”的设置，选择合适的接口用于连接F-FC。
（2） 选择“上载”，将系统配置自动上传到PG。
图8 上传参数
在“Functions”下选择“Safety Integrated”进行安全功能的设置。注意这个选项只有在“在线”的模式下才可以操作。
图9 选择安全功能设置
（3） 打开设定界面，可以看到ET200Pro F-FC提供3种安全功能：
STO、SS1和SLS。
在ET200Pro F-FC的内部，有两条F功能总线“Safety busbar G1” 和“Safety busbar G2”。可以通过“Enables”选择这两条安全总线回路中的安全功能。如图10所示，由于F-RSM只提供一个安全回路开关(F0)，故这里只选择了“Safety busbar G1”的SLS（F0）。如果系统中使用了F-Switch，则可以设置两个安全功能回路。
图10 选择安全功能
（4） 分别设定安全功能的参数6SL3211-0AB11-2UA1
STO：安全转矩关断。该功能激活后，变频器内部的电源被切断，电机进入自由停车状态。（图11）
图11 STO的参数设置界面
这里的设置都是关于安全回路测试的：当系统恢复正常时，是否进行回路测试，用来保证系统正常运行，以及及时检查系统错误。T=8小时的设置也是保证系统的自检测的时间。
SS1:安全停车指令1。当SS1被激活时，系统按照设定的参数进行停车。否则进入故障状态，并最终进入STO。
图12 SS1的参数设置界面
Standstill:截止频率。当停车过程中，频率达到该设定值时，进入STO状态。
Tr：停车时间设定；
Tv: 延时监控时间。超出该设定值，变频器进入故障状态，同时马上进入STO状态。
SLS：安全限速。安全限速有4种模式，分别对应4种安全限速的动作。这里需要定义安全限速的设定值“Setpoint”，上限值“Upper limit”和选择模式。
图13 SLS的参数设置界面
参数设定和修改都需要“Accept settings”才能生效。这里需要输入密码和进行验证。
图14 参数修改和生效
2．3 F-RSM的调试
ET200Pro F-FC的F功能需要通过F-RSM或者F-Switch来实现（见图15），因而需要对F-RSM进行设置。
图15 ET200Pro F-FC与F-RSM/F-Switch的配置原理图
（1）F-RSM的连线
图16 F-RSM组件
其内部原理图为：
图17 F-RSM的原理图
F-RSM内部为一个3TK2841的安全继电器，其中输入端子为IN1/IN2，可以用于连接急停按钮；IN3做为3TK2841的“monitered START”输入端，当选择“自动启动”时，该端子可以不接。
输出“OUT”做为3TK3841的功能输出连接端子，内部busbar总线将“F0”输出到F-FC,做为安全功能的激活信号。
a.IN1可以连接一个单通道或者双通道的“急停”信号，其端子接线方式为：
图18 IN1的连接
b.“Start”信号的接线方式： c. “OUT”信号的接线：
图19 启动信号的连接 图20 输出信号的连接
单通道以及双通道的选择，自动启动与手动启动的选择是通过切换开关实现的：
图21 选择开关的模式设置
（2） 激活安全功能
当急停信号为“1”时，系统正常工作，此时“F0”状态为“1”。当急停被按下时，表示系统运行出现危险状况，应当启动相应的安全功能，此时“F0”变为“0”，此时，应通过busbar将F0信号传送至F-FC，变频器激活相应的安全功能。
注意：系统中的F-RSM的供电是通过电源端子提供的，因而在连接接口模板的电源端子时，应当连接两路电源（DC 24V），否则F-RSM内部的3TK2841处于失电状态，从其运行灯的状态可以判断该路电源是否有连接（图22）。
图22 电源的连接
西门子变频器S120系列订货号
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