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西門子6SL3210-1SE21-8AA0
6SL3210-1SE21-8AA0
SINAMICS S120 變頻器 功率模塊 PM340 輸入：380-480V 三相交流，50/60Hz 輸出：三相交流 18A(7.5kW) 結(jié)構(gòu)形式：塊大小 組件 FSC 安裝有進線濾波器 內(nèi)部風冷
德國在可再生能源發(fā)電領(lǐng)域處于優(yōu)秀地位,。在電力矩陣中,，可再生能源發(fā)電也正在發(fā)揮日益重要的作用。盡管如此,，專家仍在仔細考慮,，哪種市場模式適合能源轉(zhuǎn)型。不過,，在這方面的一大技術(shù)挑戰(zhàn),，即平衡風電和太陽能發(fā)電所造成的電力波動，可能很快就會得以解決,。研究項目Kombikraftwerk 2表明,，即便上網(wǎng)電力全部來自可再生能源發(fā)電，德國的電網(wǎng)也能穩(wěn)定運行,。項目合作伙伴（包括西門子中央研究院）還指出,，如果太陽能、風能與生物質(zhì)發(fā)電廠能夠彼此連接,，形成一個以智能方式控制的電廠,，將有助于系統(tǒng)穩(wěn)定。
除風能,、太陽能,、生物質(zhì)能和地熱電廠外，水電站,、抽水蓄能電站和電轉(zhuǎn)氣設施也是項目方案的重要組成部分,。剩余電力用于電解，產(chǎn)生氫氣,，而氫氣與從火力發(fā)電廠的廢氣中分離的二氧化碳結(jié)合,，形成甲烷,，然后送入公共燃氣管網(wǎng)。每當出現(xiàn)電力瓶頸,，燃氣電廠即可利用這種甲烷來生產(chǎn)電力,。根據(jù)天氣數(shù)據(jù)和用電數(shù)據(jù)，能夠極為詳細地模擬計算出一年中每小時的電力供需量,，并確定如何在電網(wǎng)中傳輸電力,。
電網(wǎng)頻率和電壓必須保持穩(wěn)定，目的是防止停電,。因此，電廠需要提供能夠應對這種情況的電力,。為了在發(fā)生頻率和電壓變化的情況下保證電力儲備,，風電機組葉片的設置要進行調(diào)整，以降低輸出功率,，并且需要使用將電力送入電網(wǎng)的逆變器,，對光伏電站發(fā)電量加以限制。模擬試驗和現(xiàn)場測試表明,，由可再生能源,、燃氣輪機和儲能系統(tǒng)組成的聯(lián)合電廠可在短短幾秒之內(nèi)提供所需的電力。
西門子的專家們就如何更經(jīng)濟地建設電解廠和沼氣電站進行了優(yōu)化計算,，并確定了電網(wǎng)的擴張幅度,。此外，他們還計算出了每個瞬間和每個位置的電網(wǎng)電量,，并通過與漢諾威大學的合作研究,，得出所需的無功控制功率。這樣,，他們能夠詳細描繪出如何在長達一年的時間內(nèi)讓電網(wǎng)始終保持穩(wěn)定,。
除西門子外，為期三年的Kombikraftwerk 2項目合作伙伴還包括德國氣象服務局,、Enercon公司,、弗勞恩霍夫風能及能源系統(tǒng)技術(shù)（IWES）研究所、?kobit,、漢諾威萊布尼茲大學,、SMA太陽能技術(shù)公司、SolarWorld和德國可再生能源機構(gòu),。
問題
當MM4系列變頻器出現(xiàn)F0001故障時該如何解決?
F0001
變頻器過電流,，變頻器輸出電流超過大允許電流，常見故障可分為以下三類,，電機故障,、負載問題以及變頻器故障,。
常見原因
- 電機問題
l 電機繞組相間或?qū)Φ囟搪?/p>
l 電機電纜有接地故障
l 電機電纜長度超過了大允許的電纜長度
l 電機電纜接線存在接觸不良的情況
- 負載問題
l 負載電機遇到?jīng)_擊，或機械結(jié)構(gòu)出現(xiàn)“卡住”現(xiàn)象,，引起電機電流突然增加
l 變頻器輸出頻率超過電機額定頻率,，電機處于弱磁狀態(tài)，負載波動引起過電流
l 變頻器斜坡上升下降時間與負載特性不匹配,，如加,、減速時間太短
l 電動機功率與變頻器的功率不相匹配，小變頻器拖動大電機(小馬拉大車的情況)
l 變頻器運行過程當中,，使用接觸器投入或切除電機
l PID控制,，反饋信號受到干擾波動較大，PI參數(shù)不合適
l 啟動正在旋轉(zhuǎn)的電機
l 矢量控制時電機參數(shù)或速度環(huán)參數(shù)不準確
l 勢能負載（例如起重機）啟動時過電流,，電機抱閘控制不合理,，或啟動力矩不夠
- 變頻器問題
l 變頻器I/O板接觸不良
l 變頻器內(nèi)部器件短路
l 變頻器電流檢測元件故障
常見處理辦法
處理MM4系列變頻器F0001故障，應首先明確變頻器在何種工況下發(fā)生F0001故障,，再按照故障的可能性逐條原因排查,。常見工況：
1. 上電不運行就發(fā)生F0001故障，并且不能復位故障
2. 上電沒有F0001故障,，一啟動馬上報F0001故障,，可以復位但啟動馬上又出現(xiàn)F0001
3. 正常運行過程中偶爾報F0001故障
對于第1種情況，由變頻器問題引起的可能性較大,，可嘗試拆除控制接線,、電機接線，只保留變頻器供電電源和地線,，嘗試能否復位故障,，如果不能復位，變頻器可能損壞,，請聯(lián)系維修部門,。如果故障能復位，檢查變頻器外部接線是否存在問題,。
對于第2種情況,，由電機問題引起的可能性較大，可嘗試拆除控制接線,、電機接線,，只保留變頻器供電電源和地線，嘗試使用BOP面板空載啟動變頻器（變頻器控制方式需要設置為V/F方式）,，如果變頻器不出現(xiàn)F0001故障,，請著重檢查電機和電機電纜絕緣情況、電機電纜是否超長,、以及電機電纜是否存在接觸不良的情況,，或更換電機進行測試,。如果變頻器仍然出現(xiàn)F0001故障，變頻器可能損壞,，請聯(lián)系維修部門,。
對于第3種情況，由負載問題引起的可能性較大,，請按照“常見故障原因”中負載問題逐條分析,。
注意：該故障無法屏蔽。
案例集
序號 | 故障現(xiàn)象描述 | 可能的故障原因及處理措施 |
1 | 變頻器上電未啟動就報F0001故障,，并且無法復位,，拆除控制接線、電機接線,，只保留變頻器供電電源和地線,，仍然不能復位故障 | 原因：變頻器損壞
措施：請聯(lián)系維修部門 |
2 | 變頻器上電正常，一起動電機不轉(zhuǎn)馬上報F0001故障,，故障可以復位，復位后再啟動仍然出現(xiàn)F0001,，拆除電機電纜空載起動變頻器,，不再出現(xiàn)F0001 | 原因：可能由于電機或電機電纜絕緣不良導致
措施：檢查電機絕緣
|
3 | MM430帶風機負載，啟動前風機葉片無規(guī)則旋轉(zhuǎn),，啟動馬上報F0001故障 | 原因：啟動正在旋轉(zhuǎn)的電機
措施：激活直流制動,，或者采用機械方式，鎖定電機軸 |
4 | MM430帶風機負載,，啟動前風機被風吹著一直在旋轉(zhuǎn),，啟動馬上報F0001故障 | 原因：啟動正在旋轉(zhuǎn)的電機
措施：激活捕捉再啟動 |
5 | 風機負載，電網(wǎng)閃動時,， 變頻器激活了自動再啟動功能,，自動復位欠壓故障后再啟動，偶爾出現(xiàn)F0001故障 | 原因：風機為大慣量負載,，變頻器F0001故障后停機,，但風機由于慣性仍然在旋轉(zhuǎn)，再啟動時變頻器啟動正在旋轉(zhuǎn)的電機導致過流
措施：激活捕捉再啟動功能 |
6 | 起重機主鉤,，平地起動報F0001故障 | 原因：電機速度環(huán)比例積分參數(shù)可能不合適
措施：優(yōu)化電機參數(shù) |
7 | 起重機主鉤,，懸停起動報F0001故障 | 原因：電機抱閘控制不合理，或啟動力矩不夠
措施：優(yōu)化抱閘控制邏輯,，提高低頻扭矩 |
8 | 起重機大車行走機構(gòu),，啟動F0001 | 原因：通常大車行走機構(gòu)為一帶多形式，單臺電機有問題,， 容易導致變頻器過流
措施：檢查外圍機械,， 檢查電機匝間絕緣 |
9 | 430變頻器用于恒壓供水,，水泵切換時出現(xiàn)F0001故障 | 原因：變頻器運行過程當中，使用接觸器投入或切除電機
措施：必須封鎖變頻器脈沖輸出才能進行接觸器的投切 |
10 | 440驅(qū)動擠出機,，運行過程出現(xiàn)F0001 | 原因：是否投料太多,，出現(xiàn)卡住現(xiàn)象
措施：考慮特殊機械的選型余量 |
11 | 430驅(qū)動風機、水泵超50Hz運行F0001 | 原因：變頻器超頻運行 ,，風機泵類負載導致電機軸功率按照3次方關(guān)系加大
措施：限制頻率上限,，避免變頻器超速運行 |
12 | 440驅(qū)動 離心機，離心機全速運行后,，增加物料,，變頻器F0001 | 原因：突然增加負載，導致變頻器過流
措施：需要緩慢增加負載 |
13 | 430恒壓供水系統(tǒng),，偶爾F0001 | 原因：模擬量反饋信號受干擾波動較大或PI參數(shù)設置不合適
措施：排出干擾增加模擬量濾波時間,，調(diào)整PI參數(shù) |
14 | 440變頻器輸出電纜超長，偶爾F0001 | 原因：長電纜導致分布電容加大,，導致變頻器峰值電流加大
措施：加裝輸出電抗器,、縮短電纜長度 |
15 | 440驅(qū)動帶抱閘的電機，抱閘由PLC控制,，停車時F0001 | 原因：電機減速過程突加負載引起過流
措施：使用變頻器抱閘控制邏輯或停機后延時關(guān)閉抱閘 |
16 | MM440驅(qū)動移動小車,，偶爾F0001 | 原因：小車震動導致電機電纜接觸不良引起過電流
措施：禁錮接線端子 |
西門子6SL3210-1SE21-8AA0
注意
以上內(nèi)容僅作為故障報警排查的指導，不具有性,，導致變頻器故障報警的原因很多,，情況也較復雜，本文只是對常見的故障報警原因和處理方法進行說明,，供參考,。
1. 概述
西門子驅(qū)動裝置（SIMOVERT MasterDrives VC，MicroMaster 4 以及SIMOREG DC Master）除了具有與驅(qū)動基本應用有關(guān)的功能外,，還具有強大的通訊功能,。驅(qū)動通訊可以分為三種方式：
? PROFIBUS DP協(xié)議
? USS協(xié)議
? SIMOLINK協(xié)議（一般用來代替Peer to Peer協(xié)議，實現(xiàn)從站到從站的通訊）
PROFIBUS DP和USS協(xié)議屬于主/從通訊,，需要有PLC作為主站,，驅(qū)動裝置作為從站。
USS協(xié)議的主要優(yōu)點是,，其接口集成在基本裝置中,，不需要額外費用；主要缺點是通訊速度慢,，只有基本通訊功能（PKW+PZD）,，多31個從站。
PROFIBUS DP協(xié)議的主要優(yōu)點是,，通訊速度快,，除了基本功能之外還有一些附加功能（例如：非循環(huán)通訊,，交叉通訊），站點數(shù)更多,；主要缺點是需要另外購買作為選件的通訊模板（例如：CBP2或PROFIBUS模板）,。
SIMOLINK協(xié)議（代替Peer to Peer協(xié)議）主要用來實現(xiàn)驅(qū)動裝置與驅(qū)動裝置之間的通訊。SIMOLINK協(xié)議也可以是主/從通訊,，主站是S7-400（FM458+EXM448）或SIMADYN D,。
這里我們主要介紹S7 PLC與驅(qū)動裝置采用PROFIBUS DP協(xié)議進行通訊。
采用PROFIBUS DP協(xié)議通訊時,，既可以利用STEP 7本身提供的功能,，也可以使用TIA軟件Drive ES。
本文檔只介紹STEP 7本身提供的功能,。有關(guān)Drive ES的功能將根據(jù)需要在以后的文檔中再做介紹,。
（關(guān)于 DriveES，可以參加西門子自動化與驅(qū)動培訓中心的培訓課程D2403）
2. *條件
下面以S7-300 PLC與MasterDrives CUVC變頻器的通訊為例：
主站：S7-300 CPU315-2DP可編程序控制器
從站：MasterDrives CUVC變頻器 + CBP2 通訊模板
編程裝置：PC + STEP 7 V5.4 + MPI接口（MPI Adapter 或CP5611卡）
裝有STEP 7 V5.4 的PC機用于S7 CPU315-2DP的硬件組態(tài)與編程,，通過MPI電纜與CPU315-2DP的MPI接口連接,，用于硬件組態(tài)數(shù)據(jù)及程序的下載。CPU315-2DP的DP接口通過PROBIBUS 電纜與CUVC 變頻器的CBP2 上的DP 接口連接,，用于S7-300 與變頻器的通訊,。
網(wǎng)絡連接如圖1 所示。
圖1：PC機,、CPU315-2DP 與驅(qū)動裝置的連接
3. 硬件組態(tài)
3.1. 新建項目
在SIMATIC Manager 中新建一個項目，名稱為Drives_Comm,。如圖2 所示,。
圖2：新建項目，名稱為Drives_Comm
3.2. 插入一個S7-300 主站
在項目名稱Drives_Comm 下插入SIMATIC 300 Station,，如圖3 所示,。
圖3：在項目下插入一個S7-300 站
接下來對該站進行硬件組態(tài)：從硬件組態(tài)目錄中依次插入機架、電源,、CPU,，設置CPU上PROFIBUS DP 接口的網(wǎng)絡參數(shù)（可采用缺省設置，即：地址2,，高地址126,，波特率1.5 Mbps，協(xié)議DP）,。如圖4 所示,。
圖4：設置CPU 上PROFIBUS DP 接口的參數(shù)
按OK 鍵確認后得到主站的組態(tài)結(jié)果，如圖5所示,。
圖5：主站的組態(tài)
3.3 插入一個MASTERDRIVE 從站
在PROFIBUS(1): DP master system (1) 總線上掛上MasterDrives 從站,。
從站路徑為：PROFIBUS DP >
SIMOVERT >
MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx 或
MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1
MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx 與MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 的區(qū)別是，前者只能按照PPO 類型選擇報文結(jié)構(gòu)（即CBP 功能：循環(huán)通訊）,，后者還能選擇更多的報文結(jié)構(gòu),，以配合CBP2 的一些擴展功能（DPV1功能）。
（關(guān)于CBP2 模板的報文結(jié)構(gòu)參見下面第7 部分）
（關(guān)于MM4 PROFIBUS 模板的報文結(jié)構(gòu)參見下面第8 部分）
選擇MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 作為從站,，地址設成3,。如圖6 所示。
圖6：選擇MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 作為3 號站
3.4. 在從站中插入“模板”
在驅(qū)動裝置從站中插入類似于ET 200M 從站中的模板,，以確定報文結(jié)構(gòu),。
將右邊窗口硬件目錄中MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 下面的 PPO 3: 0PKW, 2PZD插入左下窗口中的*行（Slot 1）。該選項共占兩行,。意思是：PPO類型3,，即：0個字參數(shù)數(shù)據(jù)（又叫PKW），2 個字過程數(shù)據(jù)（又叫PZD）,。參數(shù)數(shù)據(jù)用于PLC 讀/寫變頻器的參數(shù),，過程數(shù)據(jù)用于PLC 控制和監(jiān)視生產(chǎn)過程。0 個字參數(shù)數(shù)據(jù)表示PLC 不能讀/寫驅(qū)動裝置的參數(shù),，參數(shù)數(shù)據(jù)也不占用S7 的外設地址,；2 個字過程數(shù)據(jù)表示PLC 和驅(qū)動裝置交換2 個字過程數(shù)據(jù)，各占用S7-300 PLC 四個字節(jié)的外設地址,。地址范圍是輸入字節(jié)256 - 259,，輸出字節(jié)256 -259。如圖7 所示,。
通常S7 傳送到驅(qū)動裝置的第1 個字是控制字,，第2 個字是頻率設定值；驅(qū)動裝置傳送到S7的第1 個字是狀態(tài)字,，第2 個字是頻率實際值,。這是簡單的應用。
(關(guān)于CBP2 模板的其他選項的含義參見下面第7 部分)
(關(guān)于MM4 PROFIBUS 模板選項的含義參見下面第8 部分)
圖7：驅(qū)動裝置的輸入/輸出地址
3.5 查看從站中“模板”的屬性
雙擊左下窗口中的第二行（Slot 2）,，打開其屬性,。如圖8 所示。
圖8：驅(qū)動裝置的輸入/輸出地址的屬性
屬性中給出驅(qū)動裝置占用S7-300 PLC 外設地址的情況,，包括：輸出/輸入地址,，長度，單位,，連續(xù)性范圍,。這里除了地址之外，其他屬性都是由PPO3 決定的，只能讀,，不能改寫,。
| 提示： | ||||||
| 長度： | MASTERDRIVES/DC MASTER： | 大 16 個字 | ||||
| MICROMASTER 420： | 大 4 個字 | |||||
| MICROMASTER 430/440： | 大 8 個字 | |||||
| 單位： | Words（字） | |||||
| 連續(xù)性范圍： | Unit | 以字為單位傳送 | ||||
| Total length | 所有字一起傳送 | |||||
當字長不大于 2 或選擇“以字為單位傳送”時：用 MOVE 指令（L/T 指令）編程
當字長大于 2 且選擇“所有字一起傳送”時：用 SFC14/15 編程
4. 編程
根據(jù)前面的組態(tài)，由于輸入/輸出各占四個字節(jié),，可以使用兩次MOVE 指令（L/T 指令）,。由于程序簡單，程序可以直接編寫在OB1 中,。數(shù)據(jù)從MB0 - MB3（即：MW0和MW2）寫入驅(qū)動裝置,，從驅(qū)動裝置讀回的數(shù)據(jù)放入MB4 - MB7（即：MW4和MW6）。如圖9所示,。
圖9：PLC程序
傳送到驅(qū)動裝置的第1 個字（MW0）是控制字（控制指令）：
當 MW0 = 0000 0100 0000 0000 B = 0400 H 時,，驅(qū)動裝置處于運行準備狀態(tài)；
當 MW0 = 0000 0100 0000 0001 B = 0401 H 時,，驅(qū)動裝置進入運行狀態(tài)1）
1） 相應于第5部分參數(shù)設置,，PLC 只控制驅(qū)動裝置起/停。若要傳送所有指令應設置：
MW0 = 1001 1100 0111 1110 B（9C7EH）<-> 運行準備
MW0 = 1001 1100 0111 1111 B（9C7FH）<-> 運行
同時設置：P555~P575 = 3101~3115
傳送到驅(qū)動裝置的第2 個字（MW2）是頻率設定值：
當MW2 = 0100 0000 0000 0000 B = 4000 H= 16384 D 時,，相當于50Hz,。
5. 參數(shù)設置
在驅(qū)動裝置側(cè)，驅(qū)動裝置應處于可以運行的狀態(tài),。為了實現(xiàn)與PLC 之間的通訊,，以及從PLC 接收起/停指令和設定值，向PLC 傳送狀態(tài)字（驅(qū)動裝置狀態(tài)）和實際值,，應如下更改參數(shù)：
| P918.01 = 3（缺省設置） | 驅(qū)動裝置地址（即：站號） | ||||
| P554.01 = 3100 | 起/停指令（ON/OFF1） | ||||
| P443.01 = 3002 | 頻率設定值（Setpoint） | ||||
| P734.01 = 32 | 狀態(tài)字1（Status Word1） | ||||
| P734.02 = 148 | 頻率實際值（Actual Value） | ||||
參數(shù)設置可以通過操作面板PMU,，也可以通過DriveMonitor 軟件進行。
6. 測試
啟動STEP 7的Monitor/Modify Variables 功能,，填寫變量,。如圖10 所示。
圖10：用監(jiān)視和修改變量功能控制驅(qū)動裝置起動和調(diào)速
當控制字（Control Word1）為W#16#0400 時,，驅(qū)動裝置應顯示O009，表示運行準備狀態(tài),。將控制字從W#16#0400 改成W#16#0401 時,，驅(qū)動裝置起動。除了狀態(tài)字（Status Word1）會發(fā)生變化外,，速度實際值（Actual Value）也會逐漸上升,，上升速度取決于參數(shù)P462.01 的數(shù)值，后達到W#16#4000（50Hz）,。狀態(tài)字的含義如圖11 所示,。其中Bit 2 表示運行狀態(tài)。將控制字改回W#16#0400 時，驅(qū)動裝置首先減速,，減速時間取決于P464.01 的數(shù)值,，然后停止運行。
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