西門子變頻器6SL3210-1PE21-4UL0

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問題

當(dāng)V20變頻器出現(xiàn)A0501時(shí)該如何解決?

A0501

變頻器輸出電流限幅，當(dāng)變頻器的輸出電流達(dá)到r0067參數(shù)的數(shù)值時(shí)，變頻器給出A0501報(bào)警，r0067的大小受P640（電動機(jī)過載倍數(shù)）、變頻器較大輸出電流、電動機(jī)和變頻器熱保護(hù)功能影響。當(dāng)出現(xiàn)A0501報(bào)警時(shí)，變頻器會啟動較大電流控制器并保持或降低輸出頻率來抑制電流繼續(xù)增大。

常見原因

1.電機(jī)負(fù)載大，由負(fù)載大導(dǎo)致電機(jī)電流較大達(dá)到了電流限幅值，變頻器出現(xiàn)A0501

·           電動機(jī)過載

·           大慣量負(fù)載加速時(shí)間太短需要較大啟動轉(zhuǎn)矩的設(shè)備的啟動過程（包括電動機(jī)堵轉(zhuǎn)）

·           PID控制，反饋信號受到干擾波動較大，PI參數(shù)不合適

·           啟動正在旋轉(zhuǎn)的電機(jī)

2.變頻器過溫

·           變頻器過載（過溫），由變頻器過溫導(dǎo)致變頻器輸出能力下降。引起A0501

3.電機(jī)參數(shù)問題

·           電機(jī)參數(shù)不準(zhǔn)確

常見處理辦法

1.由電機(jī)負(fù)載大引起的A0501請檢查以下幾點(diǎn)

·           檢查電動機(jī)是否過載，通過變頻器r0027查看電機(jī)當(dāng)前電流是否已經(jīng)**過電機(jī)額定電流

·           如果在大慣量負(fù)載加速過程中出現(xiàn)A0501，請適當(dāng)延長斜坡上升時(shí)間P1120

·           需要較大啟動轉(zhuǎn)矩的重載應(yīng)用時(shí)，啟動出現(xiàn)A0501電機(jī)不轉(zhuǎn)，請適當(dāng)增大電壓提升P1310,P 1311,P 1312

·           PID控制經(jīng)常出現(xiàn)A0501，請檢查模擬量反饋信號是否受到干擾波動很大，適當(dāng)增大模擬量信號濾波時(shí)間，適當(dāng)調(diào)整PI參數(shù)P2280和P2285

·           如果變頻器啟動本身就在旋轉(zhuǎn)的電機(jī)，啟動時(shí)有可能出現(xiàn)A0501，嚴(yán)重情況可能導(dǎo)致F0001，激活捕捉再啟動功能p1200

·           注意：潛水泵、壓縮機(jī)、羅茨風(fēng)機(jī)不同于普通的供水泵和離心風(fēng)機(jī),屬于重負(fù)載應(yīng)用

2.由變頻器過溫引起的A0501請檢查以下幾點(diǎn)

·           變頻器的輸出電流是否已經(jīng)**過變頻器額定電流

·           變頻器工作環(huán)境溫度是否過高

·           變頻器風(fēng)扇是否工作正常

3.由電機(jī)參數(shù)問題引起的A0501

·           檢查設(shè)置的電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)與電機(jī)接線方式（星接/角接）是否一致

 

案例集

序號	報(bào)警現(xiàn)象描述	可能的故障原因及處理措施
1	V20驅(qū)動離心風(fēng)機(jī)，加速過程中出現(xiàn)A0501	原因：風(fēng)機(jī)為大慣量負(fù)載，機(jī)械特性決定需要長的加速時(shí)間P1120   措施：延長斜坡上升時(shí)間
2	潛水泵（深井泵），啟動、加速過程中出現(xiàn)A0501	原因：潛水泵并不是普通泵類負(fù)載， 類似恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載， 啟動轉(zhuǎn)矩要求較大   措施：P1300=0，適當(dāng)增大電壓提升P1310
3	V20驅(qū)動羅茨風(fēng)機(jī)，啟動過程中出現(xiàn)A0501報(bào)警， 頻率不能上升。	原因：潛水泵并不是普通泵類負(fù)載， 類似恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載， 啟動轉(zhuǎn)矩要求較大   措施：P1300=0，適當(dāng)增大電壓提升P1310
4	V20變頻器用于恒壓供水，經(jīng)常出現(xiàn)A0501報(bào)警	原因：模擬量反饋信號受干擾波動較大或PI參數(shù)設(shè)置不合適   措施：排出干擾增加模擬量濾波時(shí)間，調(diào)整PI參數(shù)
5	V20驅(qū)動風(fēng)機(jī)、水泵**50Hz運(yùn)行，出現(xiàn)A0501	原因：變頻器**頻運(yùn)行 ，風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載導(dǎo)致電機(jī)軸功率按照3次方關(guān)系加大。電機(jī)過載。   措施：限制頻率上限避免變頻器**速運(yùn)行
6	電動機(jī)空載運(yùn)行報(bào)A0501，檢查電機(jī)良好無機(jī)械問題	原因：電機(jī)采用角形接法，電機(jī)參數(shù)按照星形接法輸入   措施：正確設(shè)置電機(jī)參數(shù)

 

注意

以上內(nèi)容僅作為故障報(bào)警排查的指導(dǎo)，不具有**性，導(dǎo)致變頻器故障報(bào)警的原因很多，情況也較復(fù)雜，本文只是對常見的故障報(bào)警原因和處理方法進(jìn)行說明，供參考。 

S7-200支持的通信協(xié)議

表1. S7-200系統(tǒng)支持的通信協(xié)議略表

協(xié)議類型	端口位置	接口類型	傳輸介質(zhì)	通信速率	備注
PPI	EM241模塊	RJ11	模擬電話	33.6Kbits/s	數(shù)據(jù)傳輸速率
	CPU口0/1	DB-9針	RS-485	9.6K,19.2K,187.5K	主、從站
MPI				19.2K,187.5K	僅從站
	EM277	DB-9針	RS-485	19.2K...187.5K...12M	速率自適應(yīng) 從站
PROFIBUS-DP				9.6K,19.2K...187.5K...12M
S7協(xié)議	CP243-1/ CP243-1 IT	RJ45	以太網(wǎng)	10Mbits/s, 100Mbits/s	自適應(yīng)
AS-Interface	CP243-2	接線端子	AS-i網(wǎng)絡(luò)	5/10ms循環(huán)周期	主站
USS	CPU口0	DB-9針	RS-485	1200bits/s...9.6K...115.2K	主站 自由口庫指令
Modbus RTU					主站/從站 自由口庫指令
	EM241	RJ11	模擬電話	33.6Kbits/s	數(shù)據(jù)傳輸速率
自由口	CPU口0/1	DB-9針	RS-485	1200...9.6K...115.2K

 S7-200 CPU上的通信口（Port0，Port1）可以工作在“自由口”模式下。 所謂自由口就是建立在RS-485半雙工硬件基礎(chǔ)上的串行通信功能，其字節(jié)傳輸格式為：一個起始位、7位或8位數(shù)據(jù)、一個可選的奇偶校驗(yàn)位、一個停止位。凡支持此格式的通信對象，一般都可以與S7-200通信。在自由口模式下，通信協(xié)議完全由通信對象，或者用戶決定。

 

網(wǎng)絡(luò)通信

一些通信標(biāo)準(zhǔn)只支持一對一的通信方式；另一些支持網(wǎng)絡(luò)通信。S7-200支持多種網(wǎng)絡(luò)通信方式。

網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議要比一對一的通信更為復(fù)雜。網(wǎng)絡(luò)通信對網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備也有一定的要求，通信設(shè)備能否完全符合網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的要求會影響、制約實(shí)現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)通信的完整功能。考察這些網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的要求，對于項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、調(diào)試具有重要的意義。選用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備可以有目的地利用網(wǎng)絡(luò)通信要求的特點(diǎn)，做到經(jīng)濟(jì)合理。

 在用戶的實(shí)際工作中，上述的制約更多地在使用了非西門子的第三方產(chǎn)品時(shí)出現(xiàn)。

 S7-200的特點(diǎn)就是支持網(wǎng)絡(luò)通信。連接到S7-200編程口的設(shè)備都可以認(rèn)為是連接到了S7-200通信網(wǎng)絡(luò)上。一個典型的例子是安裝了編程軟件Micro/WIN的計(jì)算機(jī)，通過編程電纜與CPU通信口相連，這也可以認(rèn)為是一個通信網(wǎng)絡(luò)。

 

通信主站和從站

通信協(xié)議規(guī)定了通信設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色，可分為：

• 通信從站：從站不能主動發(fā)起通信數(shù)據(jù)交換，只能響應(yīng)主站的訪問，提供或接受數(shù)據(jù)。從站不能訪問其他從站。在多數(shù)情況下，S7-200在通信網(wǎng)絡(luò)中作為從站，響應(yīng)主站設(shè)備的數(shù)據(jù)請求。
• 通信主站：可以主動發(fā)起數(shù)據(jù)通信，讀寫其他站點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
  S7-200 CPU在讀寫其他S7-200 CPU數(shù)據(jù)時(shí)（使用PPI協(xié)議）就作為主站（PPI主站也能接受其他主站的數(shù)據(jù)訪問）；S7-200通過附加擴(kuò)展的通信模塊也可以充當(dāng)主站。

 安裝編程軟件Micro/WIN的計(jì)算機(jī)一定是通信主站；所有的HMI（人機(jī)操作界面）也是通信主站；與S7-200通信的S7-300/400往往也作為主站。

只有一個主站，其他通信設(shè)備都處于從站通信模式的網(wǎng)絡(luò)就是單主站網(wǎng)絡(luò)。單主站網(wǎng)絡(luò)的例子有：

• 一個S7-200 CPU和Micro/WIN（編程計(jì)算機(jī)）的通信
• 一個S7-200 CPU和一個HMI（如TD200）的通信
• 多個CPU聯(lián)網(wǎng)（但它們都處于PPI從站模式時(shí)），與Micro/WIN的通信
• 多個CPU聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)上只有一個HMI（如TP170B等）
• 一個CPU使用USS協(xié)議與一個或多個西門子驅(qū)動裝置通信
• 一個Modbus RTU主站與從站的通信

一個通信網(wǎng)絡(luò)中，如果有多個通信主站存在，就稱為多主站網(wǎng)絡(luò)。屬于多主站網(wǎng)絡(luò)的情況有：

• 一個S7-200 CPU連接一個HMI，同時(shí)需要Micro/WIN的編程通信
• S7-200 CPU聯(lián)網(wǎng)，有CPU做PPI主站訪問其他CPU的數(shù)據(jù)，同時(shí)需要Micro/WIN編程、監(jiān)視
• CPU聯(lián)網(wǎng)，有兩個以上的CPU做PPI通信主站
• 一個S7-200 CPU連接多個HMI
• 聯(lián)網(wǎng)的多個CPU，連接多個HMI
• 上述情況的組合

單主站和多主站網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)并不總是不變的。例如一個僅包括一個CPU和一個TD200的單主站網(wǎng)絡(luò)，如果要與Micro/WIN進(jìn)行編程通信，它就變成了多主站網(wǎng)絡(luò)。

 并不是所有的設(shè)備都支持多主站網(wǎng)絡(luò)通信！在多主站網(wǎng)絡(luò)中，主站要輪流控制網(wǎng)絡(luò)上的通信，這就要求它們有交換令牌的能力。不是所有的設(shè)備都有這個能力

 S7-200 CPU使用自由口通信模式時(shí)，既可以做主站，又可以做從站。如S7-200用USS協(xié)議控制西門子驅(qū)動裝置時(shí)是主站；使用Modbus RTU從站指令庫時(shí)它就是從站。這說明所謂主、從是由通信協(xié)議決定的，用戶在編制通信協(xié)議時(shí)自己定義各通信設(shè)備在通信活動中的角色。

 

服務(wù)器和客戶端

服務(wù)器（Server）與客戶端（Client）的關(guān)系有些像從站與主站的關(guān)系。服務(wù)器總是等待客戶端發(fā)起數(shù)據(jù)訪問。這個概念常常在以太網(wǎng)通信中使用。

一個通信對象是服務(wù)器還是客戶端取決于它們在通信活動中的具體作用。例如，CP243-1以太網(wǎng)模塊既可以配置為服務(wù)器等待客戶端來訪問，也可以配置為客戶端訪問其他服務(wù)器。CP243-1作為服務(wù)器時(shí)，運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上的PC Access軟件作為客戶端通過CP243-1訪問CPU的數(shù)據(jù)；而PC Access軟件本身是OPC Server，OPC Client軟件（如支持OPC的HMI軟件）可以訪問它。

 CP243-1/CP243-1 IT與S7-300/400的以太網(wǎng)模塊一樣，既可以做服務(wù)器，也可以做客戶端；S7-200的OPC Server——PC Access與CP243-1連接時(shí)是客戶端，同時(shí)對上位的監(jiān)控軟件是服務(wù)器。

 

PPI, MPI和PROFIBUS

PPI，MPI和PROFIBUS都是基于OSI（開放系統(tǒng)互聯(lián)）的七層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170所定義的PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)，基于令牌的的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。這些協(xié)議是非同步的（串行的）基于字符的通信協(xié)議，字符格式包括一個起始位、8個數(shù)據(jù)位、一個偶校驗(yàn)位和一個停止位。其通信幀包括特定的起始和結(jié)束字符、源和目的站的地址、幀長度和數(shù)據(jù)校驗(yàn)和。

 在波特率一致、各站地址不同的情況下，PPI，MPI和PROFIBUS可以同時(shí)在一個網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行，并且互不干擾。

這就是說如果一個網(wǎng)絡(luò)上有S7-300、S7-200，S7-300之間可以通過MPI或PROFIBUS通信，而在同時(shí)在同一個網(wǎng)絡(luò)上的TP170 micro觸摸屏可以與一個S7-200 CPU通信。

CPU224 XP 高速I/O

S7-200 CPU支持6路高速數(shù)字量輸入（CPU224/226）和兩路高速數(shù)字量輸出（用于PTO/PWM）。

新產(chǎn)品CPU224 XP高速輸入中的兩路支持更加高的速度。用作單相脈沖輸入時(shí)，可以達(dá)到200KHz；用作雙相90°正交脈沖輸入時(shí)，速度可達(dá)100KHz。

CPU224 XP的兩路高速數(shù)字量輸出速率可以達(dá)到100KHz。

圖1. CPU224 XP數(shù)字量接線

圖中：

1. 高速輸出點(diǎn)Q0.0和Q0.1與Q0.2 - Q0.4成組支持5 - 24VDC電壓輸出
2. 特高速輸入點(diǎn)I0.3/I0.4/I0.5支持5 - 24VDC電壓的源型或漏型輸入；同組其他輸入點(diǎn)電壓可以仍然是24VDC，單要求兩者的電源的公共端在1M處連接

 

CPU224 XP的高速數(shù)字量輸入

除了其他高速輸入端子外，CPU224 XP特有的高速輸入端子為I0.3、I0.4、I0.5。

具體位置如圖1所示。

這些特高速輸入端可用作高速計(jì)數(shù)器輸入端，如表1所示：

表1. CPU224 XP高速輸入端子與計(jì)數(shù)器分配

模式	描述	輸入點(diǎn)
	HSCO	I0.0	I0.1	I0.2
	HSC1	I0.6	I0.7	I1.0	I1.1
	HSC2	I1.2	I1.3	I1.4	I1.5
	HSC3	I0.1
	HSC4	I0.3	I0.4	I0.5
	HSC5	I0.4
0	帶有內(nèi)部方向控制的單相計(jì)數(shù)器	時(shí)鐘
1		時(shí)鐘		復(fù)位
2		時(shí)鐘		復(fù)位	啟動
3	帶有外部方向控制的單相計(jì)數(shù)器	時(shí)鐘	方向
4		時(shí)鐘	方向	復(fù)位
5		時(shí)鐘	方向	復(fù)位	啟動
6	帶有增減計(jì)數(shù)時(shí)鐘的雙相計(jì)數(shù)器	增時(shí)鐘	減時(shí)鐘
7		增時(shí)鐘	減時(shí)鐘	復(fù)位
8		增時(shí)鐘	減時(shí)鐘	復(fù)位	啟動
9	A/B相正交計(jì)數(shù)器	時(shí)鐘A	時(shí)鐘B
10		時(shí)鐘A	時(shí)鐘B	復(fù)位
11		時(shí)鐘A	時(shí)鐘B	復(fù)位	啟動

根據(jù)上表可以看出：

• 要達(dá)到單相200KHz高速脈沖輸入，可以使用HSC4和HSC5，分別輸入到I0.3、I0.4
• 要實(shí)現(xiàn)雙相90°正交高速脈沖輸入，可以使用HSC4；此時(shí)HSC5因?yàn)镮0.4被HSC4占用而不能使用
• HSC4可以工作在模式0、1、3、4、6、7、9、10
• HSC5可以工作在模式0

 支持特高速輸入的I0.3、I0.4、I0.5可以接受5 - 24VDC信號；它們既可以用于高速脈沖輸入，也可以用于普通輸入信號。它們與本組輸入點(diǎn)（I0.0 - I0.7）一起，

CPU
6ES7 412-3HJ14-0AB0 CPU 412-3H; 512KB程序內(nèi)存/256KB數(shù)據(jù)內(nèi)存
6ES7 414-4HM14-0AB0 CPU 414-4H; 冗余熱備CPU 2.8 MB RAM
6ES7 417-4HT14-0AB0 CPU 417-4H; 冗余熱備CPU 30 MB RAM
6ES7 400-0HR00-4AB0 412H 系統(tǒng)套件包括 2 個CPU、1個H型*機(jī)架、2個電源、2個1M 存儲卡、4個同步模塊、2根同步電纜，以及4個備用電池(PS407 10A)
6ES7 400-0HR50-4AB0 412H 系統(tǒng)套件包括 2 個CPU、1個H型*機(jī)架、2個電源、2個1M 存儲卡、4個同步模塊、2根同步電纜，以及4個備用電池(PS405 10A)
6ES7 412-1XJ05-0AB0 CPU412-1,144KB程序內(nèi)存/144KB數(shù)據(jù)內(nèi)存
6ES7 412-2XJ05-0AB0 CPU412-2,256KB程序內(nèi)存/256KB數(shù)據(jù)內(nèi)存
6ES7 414-2XK05-0AB0 CPU414-2,512KB程序內(nèi)存/512KB數(shù)據(jù)內(nèi)存
6ES7 414-3XM05-0AB0 CPU414-3,1.4M程序內(nèi)存/1.4M數(shù)據(jù)內(nèi)存 1個IF模板插槽
6ES7 414-3EM05-0AB0 CPU414-3PN/DP 1.4M程序內(nèi)存/1.4M數(shù)據(jù)內(nèi)存 1個IF模板插槽
6ES7 416-2XN05-0AB0 CPU416-2,2.8M程序內(nèi)存/2.8M數(shù)據(jù)內(nèi)存
6ES7 416-3XR05-0AB0 CPU416-3,5.6M程序內(nèi)存/5.6M數(shù)據(jù)內(nèi)存 1個IF模板插槽
6ES7 416-3ER05-0AB0 CPU416-3PN/DP 5.6M程序內(nèi)存/5.6M數(shù)據(jù)內(nèi)存 1個IF模板插槽
6ES7 416-2FN05-0AB0 CPU416F-2,2.8M程序內(nèi)存/2.8M數(shù)據(jù)內(nèi)存
6ES7 416-3FR05-0AB0 CPU416F-3PN/DP,5.6M程序內(nèi)存/5.6M數(shù)據(jù)內(nèi)存
6ES7 417-4XT05-0AB0 CPU417-4,15M程序內(nèi)存/15M數(shù)據(jù)內(nèi)存
內(nèi)存卡
6ES7 955-2AL00-0AA0 2 X 2M字節(jié) RAM
6ES7 955-2AM00-0AA0 2 X 4M字節(jié) RAM
6ES7 952-0AF00-0AA0 64K字節(jié) RAM
6ES7 952-1AH00-0AA0 256K字節(jié) RAM
6ES7 952-1AK00-0AA0 1M字節(jié) RAM
6ES7 952-1AL00-0AA0 2M字節(jié) RAM
6ES7 952-1AM00-0AA0 4M字節(jié) RAM
6ES7 952-1AP00-0AA0 8M字節(jié) RAM
6ES7 952-1AS00-0AA0 16M字節(jié) RAM
6ES7 952-1AY00-0AA0 64M字節(jié) RAM
6ES7 952-0KF00-0AA0 64K字節(jié) FLASH EPROM
6ES7 952-0KH00-0AA0 256K字節(jié) FLASH EPROM
6ES7 952-1KK00-0AA0 1M字節(jié) FLASH EPROM
6ES7 952-1KL00-0AA0 2M字節(jié) FLASH EPROM
6ES7 952-1KM00-0AA0 4M字節(jié) FLASH EPROM
6ES7 952-1KP00-0AA0 8M字節(jié) FLASH EPROM
6ES7 952-1KS00-0AA0 16M字節(jié) FLASH EPROM
6ES7 952-1KT00-0AA0 32M字節(jié) FLASH EPROM
6ES7 952-1KY00-0AA0 64M字節(jié) FLASH EPROM
開關(guān)量輸入模板
6ES7 421-7BH01-0AB0 開關(guān)量輸入模塊(16點(diǎn),24VDC)中斷
6ES7 421-1BL01-0AA0 開關(guān)量輸入模塊(32點(diǎn),24VDC)
6ES7 421-1EL00-0AA0 開關(guān)量輸入模塊(32點(diǎn),120VUC)
6ES7 421-1FH20-0AA0 開關(guān)量輸入模塊(16點(diǎn),120/230VUC)
6ES7 421-7DH00-0AB0 開關(guān)量輸入模塊(16點(diǎn),24V到60VUC)
開關(guān)量輸出模板
6ES7 422-1BH11-0AA0 開關(guān)量輸出模塊(16點(diǎn),24VDC，2A）
6ES7 422-1BL00-0AA0 32點(diǎn)輸出，24VDC,0.5A
6ES7 422-7BL00-0AB0 32點(diǎn)輸出，24VDC,0.5A,中斷
6ES7 422-1FH00-0AA0 16點(diǎn)輸出，120/230VAC，2A
6ES7 422-1HH00-0AA0 16點(diǎn)輸出，繼電器，5A
模擬量模塊
6ES7 431-0HH00-0AB0 16路模擬輸入，13位
6ES7 431-1KF00-0AB0 8路模擬輸入，13位，隔離
6ES7 431-1KF10-0AB0 8路模擬輸入，14位，隔離，線性化
6ES7 431-1KF20-0AB0 8路模擬輸入，14位，隔離
6ES7 431-7QH00-0AB0 16路模擬輸入，16位，隔離
6ES7 431-7KF00-0AB0 8路模擬輸入，16位，隔離，熱電偶
6ES7 431-7KF10-0AB0 8路模擬輸入，16位，隔離，熱電阻
6ES7 432-1HF00-0AB0 8路模擬輸出，13位，隔離
功能模板
6ES7 450-1AP00-0AE0 FM450-1計(jì)數(shù)器模板
6ES7 451-3AL00-0AE0 FM451定位模板
6ES7 452-1AH00-0AE0 FM452電子凸輪控制器
6ES7 453-3AH00-0AE0 FM453定位模板
6ES7 455-0VS00-0AE0 FM455C閉環(huán)控制模塊
6ES7 455-1VS00-0AE0 FM455S閉環(huán)控制模塊
6DD1 607-0AA2 FM 458-1DP快速處理系統(tǒng)
6ES7 953-8LJ20-0AA0 用于FM458-1DP 基本模板 512KByte(MMC)
6ES7 953-8LL20-0AA0 用于FM458-1DP 基本模板 2MByte(MMC)
6ES7 953-8LM20-0AA0 用于FM458-1DP 基本模板 4MByte(MMC)
6DD1 607-0CA1 EXM 438-1 I/O擴(kuò)展模板
6DD1 607-0EA0 EXM 448 通訊擴(kuò)展模板
6DD1 607-0EA2 EXM 448-2 通訊擴(kuò)展模板
6DD1 684-0GE0 SC64連接電纜
6DD1 684-0GD0 SC63連接電纜
6DD1 684-0GC0 SC62連接電纜
6DD1 681-0AE2 SB10端子模塊
6DD1 681-0AF4 SB60端子模塊
6DD1 681-0EB3 SB61端子模塊
6DD1 681-0AG2 SB70端子模塊
6DD1 681-0DH1 SB71端子模塊
6DD1 681-0AJ1 SU12端子模塊
6DD1 681-0GK0 SU13端子模塊

1. 項(xiàng)目基本信息

Basic Project Information

       汽車總裝物流自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)中使用了西門子的CPU319F、ET200s、G120、Comfort Panel。升降機(jī)設(shè)備使用的變頻器是西門子G120：CU250S-2PN （6SL3246-0BA22-1FA0），PM240  45kw （6SL3224-0BE33-7UA0）

下圖為總裝廠內(nèi)飾線物流設(shè)備和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖： 

圖1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

 

2. 問題描述

Problem description

        用戶反映有以下幾個問題：

        問題一：總裝廠內(nèi)飾4線的升降機(jī)有時(shí)會出帶車身下降無法快速減速的現(xiàn)象，升降機(jī)會快速下滑，類似于失速，目前通過降低升降機(jī)的速度可以暫時(shí)使用。

        問題二：升降機(jī)下到位停止時(shí)，車盤抖動劇烈。

        升降機(jī)的功能是將車身從二層下放到一層（圖2），升降機(jī)下降時(shí)，變頻器較高輸出頻率運(yùn)行在50Hz，遇到減速開關(guān)時(shí)輸出頻率設(shè)為8Hz，遇到到位開關(guān)時(shí)，變頻器給停車命令，同時(shí)抱閘將電機(jī)抱死。

        現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)：經(jīng)常出問題的升降機(jī)在空車盤運(yùn)行時(shí)，不會出現(xiàn)用戶描述的問題一現(xiàn)象，下降到位停止時(shí)，車盤上下晃動較大。當(dāng)車盤帶車身下降時(shí)，遇到減速開關(guān)不能快速減速到8Hz，車盤直接撞到硬限位開關(guān)，電機(jī)抱閘將電機(jī)抱死。在此過程中，變頻器不報(bào)警。

圖2 升降機(jī)設(shè)備

 

3. 問題分析

Problem Analysis

問題一：升降機(jī)不能快速減速，且變頻器不報(bào)錯

1) 升降機(jī)下放重物，電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，變頻器應(yīng)禁用Vdmax控制器，啟用能耗制動，利用變頻器集成的制動單元和外部制動電阻消耗能量。檢查變頻器接線，尤其是制動電阻的接線是否正確。檢查變頻器參數(shù)設(shè)置P1240/P1280，是否禁用Vdmax控制器。檢查P219制動功率設(shè)置是否正確。

2) 考慮制動電阻的制動功率是否合適。

3) 實(shí)際速度與設(shè)定速度不一致時(shí)，變頻器默認(rèn)設(shè)置可以報(bào)A7903，且作為狀態(tài)字Bit8通過通訊報(bào)文返回給PLC。需檢查報(bào)警記錄，并檢查G120的Speed Message設(shè)置。

 

問題二：升降機(jī)下放到位停止時(shí)抖動

1) 考慮是否是變頻器控制性能問題導(dǎo)致抖動。需要測試變頻器從50Hz輸出減速到0Hz輸出（ON命令保持），觀察升降機(jī)的穩(wěn)定性。裝置是否動態(tài)優(yōu)化。

2) 考慮抱閘邏輯及機(jī)械影響。需要測試在變頻器零速輸出時(shí)，先抱閘再給停車命令。

 

4. 問題處理步驟

Problem Solving Steps

1）檢查變頻器接線和制動電阻接線，正確。變頻器參數(shù)設(shè)置P1240=0、P1280=0，Vdmax控制器已經(jīng)禁用。

2）變頻器以50Hz設(shè)定值運(yùn)行時(shí)，其運(yùn)行曲線見圖3。當(dāng)速度設(shè)定值（紅線）迅速下降時(shí)，編碼器反饋的速度實(shí)際值（黃線）緩慢下降，直到碰到硬限位開關(guān)，電機(jī)抱閘抱緊，實(shí)際速度才變?yōu)?。圖3中，設(shè)備在加速和減速轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的功率（淺藍(lán)線）較大，但在減速過程中一直被限制在-13.75kw左右，且減速轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的輸出轉(zhuǎn)矩（深黃線）只有-90Nm左右。

圖3 閉環(huán)矢量控制 輸出頻率50Hz P1531=-13.75kw

 

采用矢量閉環(huán)控制方式時(shí)，其轉(zhuǎn)矩輸出除了受轉(zhuǎn)矩上下限影響以外，還受電流限制值和功率限制值影響（圖4）。檢查P1530和P1531（圖5），P1531=-13.75kw。因此可以判斷：在下降過程中，變頻器受功率限制值的影響，轉(zhuǎn)矩輸出被限制。

圖4 轉(zhuǎn)矩限制                                       圖5功率限制

 

3）用戶提到的在降低輸出頻率（40Hz）的情況下，不會出現(xiàn)速度減不下來的問題。圖6為閉環(huán)矢量控制，設(shè)定頻率為40Hz，P1531=-13.75kw時(shí)的運(yùn)行曲線，功率（淺藍(lán)線）仍被限制在-13.75kw左右，當(dāng)設(shè)定速度（紅線）下降時(shí)，實(shí)際速度（黃線）其實(shí)并不能很好的跟隨減速，主要原因還是功率限制影響了轉(zhuǎn)矩輸出，但速度降低以后剛好輸出轉(zhuǎn)矩可以滿足負(fù)載要求，因此速度再次受控，不會表現(xiàn)出明顯的速度不受控現(xiàn)象。

圖6閉環(huán)矢量控制 頻率輸出40Hz P1531=-13.75kw

 

4）圖7為V/F控制方式下，輸出頻率50Hz，P1531=-13.75kw時(shí)的運(yùn)行曲線。此時(shí)的功率（淺藍(lán)線）不受P1531的限制，在減速轉(zhuǎn)折點(diǎn)處功率達(dá)到-22kw左右，轉(zhuǎn)矩輸出（深黃線）達(dá)到-155Nm左右，因此，在閉環(huán)矢量控制時(shí)，應(yīng)設(shè)置P219>22kw（P1531會自動設(shè)置為-P219）。

圖7 V/F控制方式 輸出頻率50Hz P1531=-13.75kw

 

5）為電機(jī)做靜態(tài)優(yōu)化和帶編碼器的動態(tài)優(yōu)化，由于升降機(jī)的驅(qū)動電機(jī)是一用一備，因此可以切換到備用電機(jī)上做動態(tài)優(yōu)化，并將原來電機(jī)的編碼器線安裝到備用電機(jī)上，注意在Scout中設(shè)置P410=1，將編碼器方向取反。做動態(tài)優(yōu)化時(shí)，需要強(qiáng)制抱閘打開。優(yōu)化完畢后將電機(jī)和編碼器接線恢復(fù)，并設(shè)置P410=0，P219=25kw，參數(shù)上傳保存，并copy RAM to ROM。圖8為修改參數(shù)后變頻器的運(yùn)行曲線，在減速轉(zhuǎn)折點(diǎn)附近的功率（淺藍(lán)線）達(dá)到-20kw，轉(zhuǎn)矩輸出達(dá)到-150Nm左右。

圖8 閉環(huán)矢量控制 輸出頻率50Hz P1531=-25kw

 

6）為了進(jìn)一步確認(rèn)P1531對閉環(huán)矢量控制下轉(zhuǎn)矩輸出的影響，設(shè)置P1531=-10kw（圖9）。當(dāng)設(shè)定頻率為50Hz時(shí)，功率（淺藍(lán)線）被限制在-10kw，轉(zhuǎn)矩輸出（深黃線）被限制在-62Nm左右，電機(jī)失速（實(shí)際速度大于較大速度限制值1500rpm），報(bào)故障F7902，變頻器OFF2停車，電機(jī)抱閘抱死。因此功率限制值P1530、P1531的設(shè)置限制了閉環(huán)矢量控制的轉(zhuǎn)矩輸出。

圖9 閉環(huán)矢量控制 輸出頻率50Hz P1531=-10kw

 

7）在Scout中在線查看G120的Alarm History，當(dāng)出現(xiàn)實(shí)際速度與設(shè)定速度相差很大的情況時(shí)，變頻器報(bào)警A7903，但在變頻器屏幕上沒能及時(shí)看到此報(bào)警，因?yàn)槌霈F(xiàn)的時(shí)間太短（小于1秒），但是報(bào)警點(diǎn)已經(jīng)通過通訊報(bào)文狀態(tài)字1的bit8返回給了PLC（圖10），用戶并沒有使用此位參與控制抱閘。用戶希望此報(bào)警直接變成故障輸出。設(shè)置參數(shù)P2106=2197.7，利用此點(diǎn)激活外部故障1（F7860），變頻器停止輸出，電機(jī)抱閘抱死。圖11為設(shè)置外部故障參數(shù)前變頻器運(yùn)行曲線，圖12為設(shè)置外部故障后的運(yùn)行曲線。

圖10速度監(jiān)控

 

圖11實(shí)際速度（黃線）與設(shè)定速度（紅線）差值大于P2163+P2164（150rpm+15rpm），**過P2166（200ms），抱閘無動作。

圖11 設(shè)置P2106=2197.7之前

 

圖12實(shí)際速度（黃線）與設(shè)定速度（紅線）差值大于P2163+P2164（150rpm+15rpm），**過P2166（200ms），變頻器停止輸出，電機(jī)抱閘抱死。

圖12 設(shè)置P2106=2197.7之后

 

8）升降機(jī)下降到位時(shí)，車盤上下抖動。首先，測試在變頻器輸出從50Hz減速到0Hz時(shí)的穩(wěn)定性。當(dāng)車盤遇到減速開關(guān)時(shí)，控制其直接減速到0Hz，On命令始終接通，圖13為測試曲線，圖中可以看出設(shè)定速度（紅線）從高速減到0rpm時(shí)，實(shí)際速度（黃線）只在接近0rpm時(shí)經(jīng)過了一個波谷（偏差<20rpm）就穩(wěn)定在0rpm了，考慮到減速箱的減速比為1475/41，這個波動幾乎無法察覺。變頻器在0rpm時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩（紫線）為110Nm左右，可以將車盤穩(wěn)穩(wěn)懸停。因此車盤抖動不是變頻器閉環(huán)矢量控制參數(shù)的問題。

圖13閉環(huán)矢量控制 0rpm輸出測試

 

9）用戶的抱閘是由PLC輸出直接控制的，當(dāng)變頻器ON命令保持，0rpm輸出時(shí)，強(qiáng)制抱閘輸出抱緊電機(jī)時(shí)，車盤不晃動，說明抖動不是機(jī)械上的問題。需要用戶查看抱閘控制邏輯，并注意抱閘動作所需時(shí)間。

10）檢查用戶關(guān)于變頻器控制部分的程序FB101（圖14）。當(dāng)變頻器既沒有正轉(zhuǎn)命令又沒有反轉(zhuǎn)命令時(shí)，PLC發(fā)給變頻器的控制字為16#476，也就是說當(dāng)車盤下降到位或上升到位時(shí)，變頻器接收到的控制字為16#476（2#0000 0010 0111 0110），即PLC控制變頻器OFF1停車(bit0）并脈沖封鎖（bit3）。因此，在車盤下到位停止時(shí)，變頻器得到脈沖封鎖命令，變頻沒有轉(zhuǎn)矩輸出。變頻器停止時(shí)速度設(shè)定值（紅線）直接變?yōu)?，沒有按P1121（2秒）斜坡下降，轉(zhuǎn)矩輸出（深黃線）直接變?yōu)?。車盤相當(dāng)于自由停車，此時(shí)抱閘剛剛開始動作還沒有抱緊，因此車盤下降速度（黃線）突然增大，而后抱閘抱緊，車盤停止，實(shí)際速度變?yōu)?rpm。

圖14 PLC控制邏輯

 

圖15抱閘曲線

 

用戶需要修改此段程序，將停止命令改為16#47E，再根據(jù)抱閘動作所需時(shí)間，修改抱閘控制邏輯。

 

5. 處理結(jié)果

Final Result

 

問題一：升降機(jī)下降無法快速停車，且變頻器不報(bào)錯問題已經(jīng)通過測試1-7找到根源并解決。問題關(guān)鍵點(diǎn)是：

1）P219參數(shù)設(shè)置，該參數(shù)直接影響P1531，設(shè)置P219=25kw（P1531=-25kw）。

2）矢量控制方式下，變頻器需要靜態(tài)優(yōu)化和動態(tài)優(yōu)化。

3）P2106=2197.7，實(shí)際速度與設(shè)定速度偏差過大時(shí)，激活外部故障1（F7860）。

   

問題二：車盤下降到位時(shí)上下抖動問題已經(jīng)通過測試8-10找到，需要用戶修改停車方式，理清抱閘邏輯。問題關(guān)鍵點(diǎn)是：

1）升降機(jī)正常停止時(shí)，PLC不能給變頻器脈沖封鎖命令，會直接導(dǎo)致變頻器沒有轉(zhuǎn)矩輸出，相當(dāng)于自由停車，在抱閘完全抱緊之前，車盤必然會下滑。

2）抱閘動作時(shí)間與OFF1停車命令的配合邏輯需要用戶自己理清。用戶反饋：將變頻器停止命令修改為16#047E，并使用G120的brake control抱閘控制點(diǎn)（變頻器通訊狀態(tài)字1 bit12）控制抱閘動作，車盤到位時(shí)不再抖動。

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