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西門子5.5千瓦變頻器
 | 6SE6420-2UD25-5CA1 MICROMASTER 420 無濾波器 380-480V+10/-10% 三相交流 47-63Hz 恒定轉(zhuǎn)矩 5.5kW 過載 150% 用于 60S 二次矩 5.5kW 245x 185x 195（高x寬x深） 防護(hù)等級 IP20 環(huán)境溫度 -10+50°C 無 AOP/BOP |
ET200Pro系列產(chǎn)品做為西門子分布式IO系列產(chǎn)品中的一種，具有高IP67的防護(hù)等級,，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)啟動器（MotorStarter）
ET200Pro的電機(jī)啟動器模板（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（圖1）,。
圖1 故障安全型電機(jī)啟動器（MotorStarter）系統(tǒng)配置(Cat.4)
具體配置列表請參照手冊：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)啟動模塊中的特殊模塊一起使用來對其關(guān)斷信號進(jìn)行評估,，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Step7軟件來實(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沒有Profisafe的報(bào)文，因而這里實(shí)際上并沒有關(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F-RSM或F-Switch來實(shí)現(xiàn)的,。
至于如何建立Step7的F程序,，這里不再詳細(xì)介紹，請參考相關(guān)手冊,。
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Step7界面，雙擊變頻器模板,，則可以打開相應(yīng)的調(diào)試軟件的界面,。
（1） 雙擊打開調(diào)試界面，選擇“在線”,。
圖7 選擇在線連接到F-FC
如果無法在線操作,，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”,?？梢酝ㄟ^“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,。
西門子5.5千瓦變頻器
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)入自由停車狀態(tài),。（圖11）
圖11 STO的參數(shù)設(shè)置界面
這里的設(shè)置都是關(guān)于安全回路測試的：當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)正常時(shí)，是否進(jìn)行回路測試,，用來保證系統(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)的自檢測的時(shí)間,。
SS1:安全停車指令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,。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)停車過程中,，頻率達(dá)到該設(shè)定值時(shí)，進(jìn)入STO狀態(tài),。
Tr：停車時(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,，分別對應(yīng)4種安全限速的動作。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F-RSM或者F-Switch來實(shí)現(xiàn)（見圖15）,，因而需要對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“自動啟動”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,。
a.IN1可以連接一個(gè)單通道或者雙通道的“急停”信號，其端子接線方式為：
圖18 IN1的連接
b.“Start”信號的接線方式： c. “OUT”信號的接線：
圖19 啟動信號的連接 圖20 輸出信號的連接
單通道以及雙通道的選擇,，自動啟動與手動啟動的選擇是通過切換開關(guān)實(shí)現(xiàn)的：
圖21 選擇開關(guān)的模式設(shè)置
（2） 激活安全功能
當(dāng)急停信號為“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)啟動相應(yīng)的安全功能,，此時(shí)“F0”變?yōu)?ldquo;0”,，此時(shí)，應(yīng)通過busbar將F0信號傳送至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
西門子正在升級其中央遠(yuǎn)程維護(hù)服務(wù),，以處理大量數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序。通過其通用遠(yuǎn)程服務(wù)平臺（cRSP）,，西門子服務(wù)約25萬個(gè)客戶設(shè)備和系統(tǒng),，包括大型工業(yè)電機(jī)、城市交通管理用計(jì)算機(jī),、計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)（CT）和樓宇管理系統(tǒng),。據(jù)專家介紹，到2020年互聯(lián)系統(tǒng)的數(shù)量將翻一番,，數(shù)據(jù)量預(yù)計(jì)呈指數(shù)級增長,。其中，很大一部分?jǐn)?shù)據(jù)流量來源于醫(yī)療設(shè)備,，單這一行業(yè)現(xiàn)在每月的數(shù)據(jù)量就以太字節(jié)計(jì)算,，并且預(yù)計(jì)到2020年將增加10倍。為處理這一海量數(shù)據(jù),，西門子醫(yī)療正與其它業(yè)務(wù)部門的專家以及西門子中央研究院合作,，研發(fā)新一代服務(wù)平臺。
西門子的通用遠(yuǎn)程服務(wù)平臺是統(tǒng)一的IT基礎(chǔ)設(shè)施,，包含若干計(jì)算機(jī)中心和標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)鏈接,，所有西門子公司正是通過這些標(biāo)準(zhǔn)化鏈接實(shí)現(xiàn)其維護(hù)服務(wù)。計(jì)算機(jī)中心提供搭載新軟件的設(shè)備,，檢測并消除故障,，還為現(xiàn)場技術(shù)人員提供在線支持。同時(shí),，這些計(jì)算機(jī)中心也能實(shí)施預(yù)防性維護(hù),，即通過評估傳感器數(shù)據(jù)及早發(fā)現(xiàn)潛在故障,，包括某些特定部件的故障。海量數(shù)據(jù)智能評估新技術(shù)的應(yīng)用使這一服務(wù)范圍大大拓展,。開發(fā)人員要確保任何部件發(fā)生故障時(shí),，現(xiàn)場都有技術(shù)人員和備件，例如CT掃描儀的球管和醫(yī)療設(shè)備中的計(jì)算機(jī),。
傳輸容量的擴(kuò)展使基于視頻的新協(xié)作形式成為可能?，F(xiàn)在，專家一般通過音頻連接或取代控制設(shè)備為客戶或現(xiàn)場技術(shù)人員提供支持,；而在未來,，專家支持將通過視頻來實(shí)現(xiàn)。然而,，在醫(yī)院這樣的地方建立在線視頻連接可能非常具有挑戰(zhàn),。這些地方通常沒有無線局域網(wǎng)（WLAN），很多治療區(qū)屏蔽了電磁輻射,，而且數(shù)據(jù)保護(hù)要求十分嚴(yán)格,。但是，西門子已研發(fā)出安全連接方式,，能夠讓客戶與外部專家在線合作,。
該新服務(wù)平臺將啟用全新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，預(yù)計(jì)于2016年推出初始版本,。這一全新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將允許大量數(shù)據(jù)進(jìn)行更靈活的傳輸,。該技術(shù)還考慮到了有些國家關(guān)于不允許某些數(shù)據(jù)（主要是醫(yī)療數(shù)據(jù)）流出本國并要求該類數(shù)據(jù)儲存在國家服務(wù)器上的管理規(guī)定。此外,，對于所記錄數(shù)據(jù)的處理在未來將更具選擇性,。舉例而言，敏感信息將通過高度安全的網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行傳輸,，而非關(guān)鍵數(shù)據(jù)將轉(zhuǎn)向云服務(wù),。
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