西門(mén)子22千瓦變頻器


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一年，假一罰十,，以客戶的需求為宗旨 , 以誠(chéng)為本 , 精益求精是專業(yè)從事西門(mén)子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品銷(xiāo)售和集成的優(yōu)良企業(yè),。

西門(mén)子22千瓦變頻器

 

6SE6430-2UD32-2DA0 MICROMASTER 430 無(wú)濾波器 380-480V+10/-10% 三相交流 47-63Hz 二次矩 22kW 過(guò)載 110% 60S，140% 3S 520x 275x 245（高x寬x深） 防護(hù)等級(jí) IP20 環(huán)境溫度 -10+40°C 無(wú) AOP/BOP

 

 

 

 

ET200Pro系列產(chǎn)品做為西門(mén)子分布式IO系列產(chǎn)品中的一種,，具有高IP67的防護(hù)等級(jí),，成為特殊行業(yè)應(yīng)用的主要產(chǎn)品之一,。同時(shí)，ET200Pro還提供了故障安全模板：F-DI/F-DO以及電機(jī)啟動(dòng)器（MotorStarter）,、故障安全型變頻器（F-FC）等,，滿足了行業(yè)中的故障安全應(yīng)用的需求。本文將主要介紹ET200Pr*安全型變頻器的調(diào)試和使用的方法,。

1 ET200Pr*安全系統(tǒng)介紹
與ET200S系統(tǒng)類似,，ET200Pro也提供了全系列的故障安全模板。
1) 故障安全型輸入/輸出模板（F-DI/F-DO）
ET200Pro的故障安全型輸入/輸出的模板的使用與ET200M,，ET200S等分布式IO的安全模板使用方法相同,。
2）電機(jī)啟動(dòng)器（MotorStarter）
ET200Pro的電機(jī)啟動(dòng)器模板（MotorStarter）中，提供了一些特殊的模板,，比如F-RSM和ASM-400,，電機(jī)啟動(dòng)器模板（MotorStarter）如果配合F-RSM和ASM-400使用可以達(dá)到SIL3(Cat.4)的安全等級(jí)（圖1）。

圖1 故障安全型電機(jī)啟動(dòng)器（MotorStarter）系統(tǒng)配置(Cat.4)

具體配置列表請(qǐng)參照手冊(cè)：SIMATIC ET 200pro Motor starters

3）故障安全型變頻器（F-FC）
ET200Pro F-FC是一款嵌入在ET200Pro系統(tǒng)中的緊湊型的故障安全型變頻器,。工作電壓為3 AC 400V 50/60Hz,，連接3相交流電機(jī)，大1.1KW,，溫度允許的情況下,，可以連接1.5KW電機(jī)。
該變頻器可以通過(guò)PROFIBUS/PROFINET的接口模板進(jìn)行連接調(diào)試,，也可以使用光纖轉(zhuǎn)串口的電纜進(jìn)行連接,。
ET200Pro變頻器需要與前面提到的電機(jī)啟動(dòng)模塊中的特殊模塊一起使用來(lái)對(duì)其關(guān)斷信號(hào)進(jìn)行評(píng)估，因而系統(tǒng)中需要F-Switch 或F-RSM（圖2）,。

圖2 故障安全變頻器與F-RSM的配置

其中主要的模板包括：
③接口模板
可以連接變頻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故障安全型變頻器（F-FC）
⑥終端模塊

2 ET200Pro F-FC的調(diào)試方法
ET200Pro F-FC的組態(tài)可以通過(guò)Step7軟件來(lái)實(shí)現(xiàn),。但變頻器模板的調(diào)試工具需要用到DriveES（或者Starter、MotionScout）等軟件,。如果系統(tǒng)中使用了F-Switch,，則需要MotorStarter ES軟件來(lái)設(shè)置相關(guān)Switch的參數(shù)。

2．1 Step7的組態(tài)
（1）新建一個(gè)S7 300站,，這里選擇CPU 317F-2 PN/DP做為F主機(jī),，IM154-4 PN HF Cu V6.0做為F設(shè)備。（圖3）

圖3 新建S7 300站

硬件組態(tài)中,，添加F-RSM,；由于ET200Pro F-FC沒(méi)有Profisafe報(bào)文，因而只能添加標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文F-FC 1.1/1.5KW Standard telegram1,。(圖4)

圖4 添加硬件

分別雙擊兩個(gè)模板,，打開(kāi)屬性框，將診斷選項(xiàng)使能,。

（2）雙擊CPU,，設(shè)置CPU的參數(shù),。

選擇F 參數(shù)，為故障安全程序設(shè)置密碼（圖5）,，防止有未經(jīng)授權(quán)的人修改F程序,。

圖5 設(shè)置F程序的密碼

選擇“Protection”，設(shè)定CPU程序的訪問(wèn)保護(hù)密碼,，同時(shí)將“CPU contains safety program”激活（圖6）。

圖6 保護(hù)選項(xiàng)

保存編譯后,，我們可以看到在Step7的Block下,，出現(xiàn)了一些相關(guān)F系統(tǒng)的功能塊，但由于ET200Pro F-FC沒(méi)有Profisafe的報(bào)文,，因而這里實(shí)際上并沒(méi)有關(guān)于ET200Pro F-FC的F系統(tǒng)塊,，這也是ET200Pro F-FC與ET200S F-FC或者G120F、S120F的不同之處,，因而ET200Pro F-FC的安全功能是通過(guò)F-RSM或F-Switch來(lái)實(shí)現(xiàn)的,。
至于如何建立Step7的F程序，這里不再詳細(xì)介紹,，請(qǐng)參考相關(guān)手冊(cè),。

2．2 F-FC的調(diào)試
ET200Pro F-FC的調(diào)試需要用到Drive的一些軟件。通過(guò)Step7界面,，雙擊變頻器模板,，則可以打開(kāi)相應(yīng)的調(diào)試軟件的界面。

（1） 雙擊打開(kāi)調(diào)試界面,，選擇“在線”,。

圖7 選擇在線連接到F-FC

如果無(wú)法在線操作，則檢查“Option”菜單下的“Set PG/PC interface”的設(shè)置,，選擇合適的接口用于連接F-FC,。

（2） 選擇“上載”，將系統(tǒng)配置自動(dòng)上傳到PG,。

圖8 上傳參數(shù)

在“Functions”下選擇“Safety Integrated”進(jìn)行安全功能的設(shè)置,。注意這個(gè)選項(xiàng)只有在“在線”的模式下才可以操作。

圖9 選擇安全功能設(shè)置

（3） 打開(kāi)設(shè)定界面,，可以看到ET200Pro F-FC提供3種安全功能：
STO,、SS1和SLS。
在ET200Pro F-FC的內(nèi)部,，有兩條F功能總線“Safety busbar G1” 和“Safety busbar G2”,。可以通過(guò)“Enables”選擇這兩條安全總線回路中的安全功能,。如圖10所示,，由于F-RSM只提供一個(gè)安全回路開(kāi)關(guān)(F0),，故這里只選擇了“Safety busbar G1”的SLS（F0）。如果系統(tǒng)中使用了F-Switch,，則可以設(shè)置兩個(gè)安全功能回路,。

圖10 選擇安全功能

（4） 分別設(shè)定安全功能的參數(shù)

STO：安全轉(zhuǎn)矩關(guān)斷。該功能激活后,，變頻器內(nèi)部的電源被切斷,，電機(jī)進(jìn)入自由停車(chē)狀態(tài)。（圖11）

西門(mén)子22千瓦變頻器
圖11 STO的參數(shù)設(shè)置界面

這里的設(shè)置都是關(guān)于安全回路測(cè)試的：當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)正常時(shí),，是否進(jìn)行回路測(cè)試,，用來(lái)保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，以及及時(shí)檢查系統(tǒng)錯(cuò)誤,。T=8小時(shí)的設(shè)置也是保證系統(tǒng)的自檢測(cè)的時(shí)間,。
SS1:安全停車(chē)指令1。當(dāng)SS1被激活時(shí),，系統(tǒng)按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行停車(chē),。否則進(jìn)入故障狀態(tài)，并終進(jìn)入STO,。

圖12 SS1的參數(shù)設(shè)置界面

Standstill:截止頻率,。當(dāng)停車(chē)過(guò)程中，頻率達(dá)到該設(shè)定值時(shí),，進(jìn)入STO狀態(tài),。
Tr：停車(chē)時(shí)間設(shè)定；
Tv: 延時(shí)監(jiān)控時(shí)間,。超出該設(shè)定值,，變頻器進(jìn)入故障狀態(tài)，同時(shí)馬上進(jìn)入STO狀態(tài),。

SLS：安全限速,。安全限速有4種模式，分別對(duì)應(yīng)4種安全限速的動(dòng)作,。這里需要定義安全限速的設(shè)定值“Setpoint”,，上限值“Upper limit”和選擇模式。

圖13 SLS的參數(shù)設(shè)置界面

參數(shù)設(shè)定和修改都需要“Accept settings”才能生效,。這里需要輸入密碼和進(jìn)行驗(yàn)證,。

圖14 參數(shù)修改和生效

2．3 F-RSM的調(diào)試

ET200Pro F-FC的F功能需要通過(guò)F-RSM或者F-Switch來(lái)實(shí)現(xiàn)（見(jiàn)圖15），因而需要對(duì)F-RSM進(jìn)行設(shè)置,。

圖15 ET200Pro F-FC與F-RSM/F-Switch的配置原理圖

（1）F-RSM的連線

圖16 F-RSM組件

其內(nèi)部原理圖為：

圖17 F-RSM的原理圖

F-RSM內(nèi)部為一個(gè)3TK2841的安全繼電器,，其中輸入端子為IN1/IN2，可以用于連接急停按鈕；IN3做為3TK2841的“monitered START”輸入端,，當(dāng)選擇“自動(dòng)啟動(dòng)”時(shí),，該端子可以不接。
輸出“OUT”做為3TK3841的功能輸出連接端子,，內(nèi)部busbar總線將“F0”輸出到F-FC,做為安全功能的激活信號(hào),。

a.IN1可以連接一個(gè)單通道或者雙通道的“急停”信號(hào)，其端子接線方式為：

圖18 IN1的連接

b.“Start”信號(hào)的接線方式： c. “OUT”信號(hào)的接線：

                

圖19 啟動(dòng)信號(hào)的連接                 圖20 輸出信號(hào)的連接

單通道以及雙通道的選擇,，自動(dòng)啟動(dòng)與手動(dòng)啟動(dòng)的選擇是通過(guò)切換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)的：

圖21 選擇開(kāi)關(guān)的模式設(shè)置

（2） 激活安全功能
當(dāng)急停信號(hào)為“1”時(shí),，系統(tǒng)正常工作，此時(shí)“F0”狀態(tài)為“1”,。當(dāng)急停被按下時(shí),，表示系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)危險(xiǎn)狀況，應(yīng)當(dāng)啟動(dòng)相應(yīng)的安全功能,，此時(shí)“F0”變?yōu)?ldquo;0”，此時(shí),，應(yīng)通過(guò)busbar將F0信號(hào)傳送至F-FC,，變頻器激活相應(yīng)的安全功能。

注意：系統(tǒng)中的F-RSM的供電是通過(guò)電源端子提供的,，因而在連接接口模板的電源端子時(shí),，應(yīng)當(dāng)連接兩路電源（DC 24V），否則F-RSM內(nèi)部的3TK2841處于失電狀態(tài),，從其運(yùn)行燈的狀態(tài)可以判斷該路電源是否有連接（圖22）,。

圖22 電源的連接

西門(mén)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(guò)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(guò)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(mén)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(lái)越常見(jiàn),。這在陸上風(fēng)機(jī)的安裝中早已司空見(jiàn)慣,，現(xiàn)在也越來(lái)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(mén)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(wèn)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(kāi)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(wú)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(wú)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(guó)東海岸建設(shè)Westermost Rough 風(fēng)場(chǎng),。西門(mén)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。