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西門子變頻器操作面板
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1引言
風(fēng)機(jī)是工礦企業(yè)的主要?jiǎng)恿υO(shè)備,，據(jù)有關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)，全國風(fēng)機(jī),，水泵電動(dòng)機(jī)裝機(jī)容量約35000MW,，耗電量約占全國電力耗電量的40% 左右,。目前，風(fēng)機(jī)和水泵運(yùn)行中還有很大的節(jié)能潛力,。在風(fēng)機(jī)運(yùn)行中應(yīng)用變頻器調(diào)速,，其節(jié)電率一般可在20%~60%,，投資回收期為1~3 年,，不僅節(jié)電效果顯著，而且能滿足生產(chǎn)工藝的要求,，保產(chǎn)品質(zhì)量,經(jīng)濟(jì)效益十分顯著,。
風(fēng)機(jī)在鍋爐中也是重要設(shè)備，工業(yè)鍋爐根據(jù)采用的燃料不同,，通常分為燃煤，燃油和燃?xì)馊N,。這三種鍋爐的控制系統(tǒng)基本相同，只是燃料量的調(diào)節(jié)手段有所區(qū)別,。變頻器在控制系統(tǒng)中可以調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量，引風(fēng)機(jī)的引風(fēng)量和燃料的進(jìn)給量,，即實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐的精確控制,，又達(dá)到了節(jié)電和節(jié)省燃料的目的,。
2西門子新一代變頻器G150 的特點(diǎn)
G150 是西門子新一代變頻器SINAMICS 家族中的一員，它不僅繼承了Master Drive 的特點(diǎn),，而且具有自身的優(yōu)點(diǎn)。G150 是柜體式單傳動(dòng)的變頻器,，功率范圍75KW~2700KW，進(jìn)線電壓分為380V~480V,，500V~600V，660V~690V 三個(gè)電壓等級(jí)，控制方式為無速度傳感器的矢量控制 (sensorless vector control) 和矢量控制,。無速度傳感器的矢量控制是矢量控制的一種，只是沒有速度傳感器,，通過電機(jī)模型的計(jì)算來估測(cè)電動(dòng)機(jī)的速度反饋值,。無速度傳感器的矢量控制的控制精度和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不如帶速度閉環(huán)的矢量控制,，但也有系統(tǒng)簡(jiǎn)單，無需維護(hù)速度傳感器,，價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于風(fēng)機(jī)泵類電機(jī),。
傳統(tǒng)的V/f 控制也無需速度傳感器，但對(duì)于大功率的風(fēng)機(jī)泵類電機(jī),，如用V/f 控制無電流環(huán)控制,，容易引起電流的波動(dòng),。無速度傳感器的矢量控制，不僅有速度閉環(huán)而且有電流閉環(huán), 電機(jī)的穩(wěn)態(tài)電流更穩(wěn)定,。
G150 具有豐富的客戶端子，包括8 個(gè)數(shù)字量輸入(DI),，4 個(gè)雙向輸入/輸出(DI/DO)，2 點(diǎn)繼電器輸出(DO),，2 個(gè)模擬差分輸入(AI),，2 個(gè)模擬輸出(AO),，1 個(gè)KTY84 溫度傳感器或PTC 敏電阻，±10V 輔助電源用于模擬給定輸入,，24V 輔助電源用于數(shù)字量輸入，所有的DI/DO ,，AI/AO 都可以自由編程定義功能,。與MasterDrive 不同，G150 的客戶端子,，不在控制板上，而是在客戶端子板TM31 上,。當(dāng)有端子損壞時(shí)，只須更換TM31,，節(jié)約了維修成本,。
PROFIBUS 接口是G150 的標(biāo)準(zhǔn)配置,，無需選件。通過PROFIBUS 可以將G150 連接到更高層的自動(dòng)化系統(tǒng),。通過PROFIBUS 可以與調(diào)試軟件Starter 連接，便于調(diào)試和存儲(chǔ)參數(shù),。G150 的程序和參數(shù)存儲(chǔ)于Flashcard 中,，F(xiàn)lashcard 中的數(shù)據(jù)可用Flashcard 適配器讀取,，存儲(chǔ)在硬盤中，或刻成光盤存檔,。如有相同功率，相同功能的設(shè)備,，可將數(shù)據(jù)直接拷貝
到新的Flashcard 中，不需設(shè)置任何參數(shù).,。另外如舊設(shè)備的參數(shù)被調(diào)亂，或Flashcard 損壞也可用以上的方法進(jìn)行恢復(fù),。
3系統(tǒng)簡(jiǎn)介
在這個(gè)鍋爐中共有四臺(tái)電機(jī)使用了G150 變頻器,，分別控制蒸汽、熱油,、熱煙氣,。熱煙氣由2 臺(tái)315KW 的電機(jī)控制，經(jīng)管道送入主風(fēng)機(jī),，用于干燥木漿。2 臺(tái)315KW 的G150 變頻器分別控制這兩臺(tái)風(fēng)機(jī),，通過調(diào)節(jié)G150 的輸出頻率，來控制風(fēng)機(jī)的輸出功率,，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱煙流量的精確調(diào)控，不僅滿足了工藝的要求,，而且比用擋風(fēng)板調(diào)節(jié)熱煙流量更節(jié)能,。另兩臺(tái)132KW 的電機(jī)分別將蒸汽發(fā)生器中的蒸汽和熱油發(fā)生器中的熱油送入混合室中,。蒸汽發(fā)生器中的蒸汽輸出量的調(diào)節(jié)可以控制蒸汽發(fā)生器中的壓力和溫度，熱油發(fā)生器中的熱油輸出量的調(diào)節(jié)可以控制熱油發(fā)生器的溫度,。G150 也是通過控制電機(jī)的輸出功率來調(diào)節(jié)蒸汽輸出量和熱油輸出量，實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸汽發(fā)生器的壓力和溫度,，熱油發(fā)生器的溫度的控制。
2 臺(tái)132KW 的電機(jī)參數(shù)和變頻器型號(hào)如下:
132KW 電機(jī)參數(shù):
額定功率: 132KW 額定電壓:400V 額定頻率:50HZ
額定電流: 228A 額定轉(zhuǎn)速:1485 r/min 功率因數(shù):0.88
選用的G150 型號(hào):
6SL3710-1GE32-6CA0-Z
輸入: 380V~480V 294A
輸出: 0~480V 260A
2 臺(tái)315KW 的電機(jī)參數(shù)和變頻器型號(hào)如下:
額定功率: 315KW 額定電壓:400V 額定頻率:50HZ
額定電流: 585A 額定轉(zhuǎn)速:990 r/min 功率因素:0.81
選用的G150 型號(hào):
6SL3710-1GE36-1CA0-Z
輸入: 380V~480V 639A
輸出: 0~480V 605A
2 臺(tái)132KW 電機(jī)用端子控制啟停和模擬量輸入頻率給定,。2 臺(tái)315KW 電機(jī)PROFIBUS 控制，PLC 使用西門子公司的S7-300,。
3.1用端子控制的G150 的端子圖如下:
端子X520:1 是DI0 用于控制變頻器的啟/停(即ON/OFF),。端子X542:5,， X542:6 是DO1，輸出變頻器的故障信號(hào) (DO1 是繼電器輸出),。 端子X522:1， X522:2 是AO0,， 輸出實(shí)際速度值。端子X522:4,、 X522:5 是AO1,，輸出實(shí)際電機(jī)電流值。端子X521:1,，X521:2 是AI0,，作為頻率給定.這些端子的功能是出廠設(shè)定,，無需修改參數(shù)。
(1) Main Setpoint
(2) ON/OFF command
(3) Analog output actual speed
(4) Analog output motor current
(6) Inverter release
(7) Converter no fault
模擬輸入0(AI0)默認(rèn)是-10V~10V 的電壓輸入,，用戶需要4~20mA 的輸入，所以修改一些參數(shù),。P4056[0]=3，將模擬輸入0 設(shè)置為4~20mA,， 因?yàn)樵撃M輸入波動(dòng)較大,會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性,，所以我加了10mS 的濾波(P4053[0]=10),，從而給定值相對(duì)穩(wěn)定。這些設(shè)置如用調(diào)試軟件Starter 修改就十分的簡(jiǎn)單,、清晰,、明了,。如下圖所示:
1. 選擇模擬輸入的類型
2. 模擬輸入的端子
3. 模擬輸入的自由標(biāo)定
4. 一階濾波
3.2用PROFIBUS 控制G150 系統(tǒng)圖如下:西門子變頻器操作面板
將X530:1 端子的接線斷開，G150 就設(shè)置為PROFIBUS 控制,。首先要設(shè)置G150 的PROFIBUS 從站地址，參數(shù)是P0918,，該參數(shù)的設(shè)置必須與Step 7 中硬件組態(tài)的地址*。
G150 的PROFIBUS 從站地址也可通過撥碼開關(guān)進(jìn)行設(shè)置,。這兩種設(shè)置中撥碼開關(guān)的硬件設(shè)置優(yōu)先,，如撥碼都在OFF 的位置，則以參數(shù)P0918 的設(shè)置為準(zhǔn),。G150 的GSD 文件在隨機(jī)光盤可找到，文件名是si018105 .GSD。G150 與MasterDrive 的PROFIBUS 數(shù)據(jù)定義相似,，PZD1 是控制字/狀態(tài)字,，PZD2 是給定值/實(shí)際值.控制字的各位定義如下:
| Bit 0 | ON/OFF |
| Bit 1 | Coast stop(OFF2) |
| Bit 2 | Fast stop(OFF3) |
| Bit 3 | Enable operation |
| Bit 4 | No reset ramp generator |
| Bit 5 | No freeze ramp generator |
| Bit 6 | Enable speed set point |
| Bit 7 | Fault acknowledge |
| Bit 8 | reserved |
| Bit 9 | reserved |
| Bit 10 | Control by PLC |
| Bit 11 | Speed reversal |
| Bit 12 | - |
| Bit 13 | Motorized potentiometer UP |
| Bit 14 | Motorized potentiometer DOWN |
| Bit 15 | - |
4結(jié)束語
該系統(tǒng)用于亞洲創(chuàng)建(河源)木業(yè)有限公司的生產(chǎn)線中,，亞洲創(chuàng)建集團(tuán)致力于中國強(qiáng)化地板事業(yè)的發(fā)展,，成功地塑造了”圣象”，”MOBIFLOOR” 等強(qiáng)化地板,，河源項(xiàng)目的建設(shè)將打破以往基材長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，成本居高不下的局面,，進(jìn)一步提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力,。該生產(chǎn)線中的鍋爐系統(tǒng)是由Vyncke 公司做的系統(tǒng)集成，Vyncke 是一家比利時(shí)公司,，成立于1912 年,，在燃燒工藝,，鍋爐系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中有著豐富的設(shè)計(jì)、制造,、安裝、調(diào)試的經(jīng)驗(yàn),。西門子新一代變頻器G150 在該項(xiàng)目中,以其豐富的系統(tǒng)功能,，可靠的產(chǎn)品性能,，精確的控制系統(tǒng)，得到了用戶的*認(rèn)可,。
西門子制造出安裝其海上風(fēng)場(chǎng)用的75米葉片的特殊起重機(jī)械,。這個(gè)特殊起重設(shè)備使組裝工作更安全，也能適應(yīng)更高的風(fēng)速環(huán)境,。目前為止，葉片都是通過安裝船上起重機(jī)所系的長(zhǎng)夾具由其輪轂進(jìn)行提升,。這個(gè)過程，裝配工人必須手工用纜繩將葉片系緊在夾具兩端,，而且根據(jù)安裝船上葉片的數(shù)量,，裝配工人需要在離甲板幾十米高的地方進(jìn)行作業(yè),，有時(shí)甚至需要在夜里或惡劣天氣下工作,。而新機(jī)械可*自動(dòng)系緊纜繩，并由人在安裝船的甲板上安全地進(jìn)行控制,。西門子是為其新型D6平臺(tái)風(fēng)機(jī)的系列安裝而研發(fā)該機(jī)械的,。
風(fēng)機(jī)組裝時(shí),，通常是將葉片安裝到輪轂上，再將整個(gè)裝配好的部分安裝到桅桿頂部的轉(zhuǎn)子上,。然而，單獨(dú)裝配葉片變得越來越常見,。這在陸上風(fēng)機(jī)的安裝中早已司空見慣,，現(xiàn)在也越來越多地用于海上作業(yè),。在這種安裝方式中，輪轂已經(jīng)安裝在轉(zhuǎn)子上,，起重機(jī)將每個(gè)葉片提升至塔架,，然后機(jī)艙中的裝配工人將葉片安裝在輪轂上,。這種葉片單獨(dú)裝配流程是新一代葉片一能夠使用的安裝方式。這種葉片長(zhǎng)75米重25噸，而預(yù)先組裝好的直徑154米重約75噸的轉(zhuǎn)子幾乎不可能被提起或與輪轂對(duì)接,。因此，西門子風(fēng)電集團(tuán)的工程師們一直在尋找一種能夠解決這類巨型轉(zhuǎn)子葉片安裝問題的全自動(dòng)工藝,，它還必須能夠在強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下使用,，以便盡可能高效地利用安裝船。所以工程師們面臨著這樣一個(gè)挑戰(zhàn)：該系統(tǒng)必須盡可能輕,，同時(shí)又要具備足夠的穩(wěn)定性。這一新型提升機(jī)械長(zhǎng)14米,，高8米,，重達(dá)78噸,，它能夠在14米/秒的持續(xù)風(fēng)力和19米/秒的陣風(fēng)強(qiáng)度下工作,，這相當(dāng)于蒲福7級(jí)風(fēng)力。目前,，葉片單獨(dú)裝配的風(fēng)力限值僅為12米/秒。
這一起重機(jī)械能夠自動(dòng)系緊和松開固定葉片的纜繩,，因此當(dāng)葉片需要維護(hù)時(shí),，該機(jī)械也能用于拆卸,。同時(shí)，所有功能都具有冗余性,，以確保葉片能夠安全地回到甲板上,。另外,，新機(jī)械能夠轉(zhuǎn)向、傾斜和旋轉(zhuǎn)——無論葉片在安裝船上的位置如何,，都能被吊起。新機(jī)械還能在安裝中翻轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)葉片，以便葉片能夠?qū)?zhǔn)輪轂,。這是之前的技術(shù)所無法做到的,。
今年夏天,，全新的起重機(jī)械完成了它的*項(xiàng)任務(wù)——在英國東海岸建設(shè)Westermost Rough 風(fēng)場(chǎng),。西門子將在該風(fēng)電場(chǎng)安裝36臺(tái)風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)葉片都長(zhǎng)達(dá)75米
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