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西門子6AG4112-1GA00-6BX0 西門子6AG4112-1GA00-6BX0
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電機在額定轉速以上運行
1.1 弱磁運行
通常情況下，對于額定頻率為50Hz的異步電機而言，在變頻驅動時，可以按電機的轉速分為恒轉矩調速和恒功率調速兩種模式：
§ 恒轉矩調速段，額定轉速以下（50Hz以下）
§ 恒功率調速段，電機弱磁運行，額定轉速以上（50Hz以上）
在恒功率調速段，隨著電機轉速上升，輸出轉矩會下降，輸出功率不變，以1LA7060-4AB10為例，電機的特性曲線如下：
<圖1-1> 1LA7060-4AB10特性曲線
1.2 87Hz運行
一般情況下，功率在45kW以下的西門子異步電機可以適用87Hz應用。電機可以在不弱磁的情況下，在額定轉速以上運行（變頻器輸出到87Hz）。以1LA7060-4AB10為例：
<圖1-2> 1LA7060-4AB10電機銘牌
電機參數如下：
§ 230V 角形/ 50Hz，0.73A， 0.12kW， 1350rpm，功率因數0.75
§ 400V 星形/ 50Hz，0.42A， 0.12kW， 1350rpm，功率因數0.75
以G120變頻器為例，在STARTER軟件中配置電機87Hz應用如下：
§ 電機繞組必須使用角形接法
§ 輸入角形接法的額定電機參數，并勾選87Hz運行：
<圖1-3> 電機參數配置界面
§ 配置完成后，可在p0133參數中確認。
2 87Hz運行探討
那么，為什么電機可以不弱磁，87Hz運行，并且電機繞組需要使用角形接法呢？下文對此做一個簡單的探討：
2.1 電機的定子電壓
*，交流電機運行時，電機中會形成旋轉磁場，產生電磁力，驅動電機旋轉。同時，旋轉的磁場在定子繞組上產生感應電動勢E。電動勢E的大小與磁通量Φ和磁場的旋轉速度n滿足一下關系：
在忽略繞組壓降的情況下，電機繞組上的相電壓等于電機的反電勢。
2.2 電機在不同的繞組接法時，相電壓與線電壓對應關系
角形接法時，線電壓與相電壓相等，線電流是相電流的
倍；星形接法時，線電壓是相電壓的
倍，線電流與相電流相等。
<圖2-2> 電機的繞組接法
2.3 87Hz應用，電機繞組角形接法
以1LA7060-4AB10為例，87Hz運行時：
§ 如果電機仍然使用星型接法，電機不弱磁運行到87Hz時，要求變頻器的輸出電壓為690V。對于實際應用來說，一般變頻器供電電網電壓已經固定，變頻器無法輸出690V電壓；此外，1LA7060-4AB10電機也無法在690V電壓下運行。
§ 如果將電機繞組改為角形接法，電機不弱磁運行到87Hz，根據前述內容，此時要求變頻器輸出的電壓為400V。變頻器可在原供電電網下運行，只需滿足角形接法時的額定電流要求即可。
2.4 87Hz應用注意事項：
§ 電機需要使用角形接法
§ 變頻器的功率需要比電機額定功率大：
87Hz運行時，電機的功率為額定功率的 倍，以1LA7060-4AB10電機為例，等效的電機參數如下：
電機額定電壓=
電機額定電流 = 0.73A
電機額定功率 =
電機功率因數 = 0.75
電機額定頻率 = 87Hz
1 自引導方式介紹和準備
1．1 自引導方式介紹
在下面的情況下，觸摸屏需要通過自引導的方式恢復為出廠設置。
（1） 當觸摸屏不能進入操作系統，例如觸摸屏啟動后顯示為白色的界面。
（2） 觸摸屏界面上彈出系統錯誤提示，例如找不到PDATA.FWX文件。
（3） 點擊裝載窗口上的按鈕無反應或者報錯。
（4） 忘記觸摸屏的密碼，無法進入觸摸屏的控制面板。
目前支持通過以太網連接恢復為出廠設置的面板類型為MP377和TP177B 4.3”( 訂貨號為6AV6 642-0BD01-3AX0)
注意：
OS更新與恢復為出廠設置區(qū)別
（1）恢復為出廠設置時，HMI 設備上的許可證密鑰將被刪除。如果不使用恢復為出廠設置來更新操作系統，則 HMI 設備上的許可證密鑰將會保留。
（2）恢復為出廠設置時，所有數據通道參數均會恢復。只有重新配置數據通道之后，傳送才能啟動。
1．2 下載準備
以太網線，直通線或者交叉線均可。建議使用交叉線，因為直通線需要計算機的網卡支持直通線。
（1）交叉線：
一端使用T568B標準（橙白—1，橙—2，綠白—3，藍—4，藍白—5，綠—6，棕白—7，棕—8），另外一端使用T568A（綠白—1，綠—2，橙白—3，藍—4，藍白—5，橙—6，棕白—7，棕—8 ）。
（2）直通線：
兩端都使用T568B標準（橙白—1，橙—2，綠白—3，藍—4，藍白—5，綠—6，棕白—7，棕—8）。
注意：
上面的數值1，2，…,8 表示RJ45接頭的引腳序號。
2 下載設置
2.1 觸摸屏的下載設置
給觸摸屏斷電。
注意：
保持觸摸屏處于斷電狀態(tài)。
2.2 組態(tài)計算機上的下載設置
（1）設置PG/PC接口
打開組態(tài)計算機的控制面板，找到Set PG/PC接口圖標，雙擊出現如下畫面界面，在應用程序訪問點中選擇S7Online（Step 7）-->本地的以太網卡名稱。
圖1
（2）打開ProSave軟件
ProSave軟件在安裝WinCC Flexible時默認安裝。同時，ProSave也可以單獨安裝。下載鏈接如下：10347815
在開始—>所有程序—>SIMATIC—>ProSave下打開ProSave軟件，如下圖所示：
圖2
（3）ProSave軟件設置
在ProSave軟件中，在設備類型中選擇觸摸屏的型號，并將連接方式選擇為Ethernet，如下圖中的內容1所示。同時，在IP地址中輸入一個IP地址，此IP地址與組態(tài)計算機處于同一個網段。，或者IP地址任意，且不與計算機本身的IP地址沖突。
圖3
（4）切換到OS更新界面
點擊圖3中的OS Update頁簽，切換到界面4。使能Reset to factory settings，并在MAC地址中輸入觸摸屏的MAC地址。MAC地址可以從觸摸屏的啟動界面或者觸摸屏的背面的標簽上得到，如圖5。
圖4
圖5
（5）點擊OS更新按鈕并給觸摸屏上電
點擊Update OS按鈕，出現如下圖所示的提示畫面，點擊Yes，并立刻給觸摸屏上電。
圖6
注意：
點擊Yes后，給觸摸屏上電，上電的速度越快越好。如果時間間隔較長，會導致引導操作失敗。
（6）執(zhí)行恢復工廠設置的OS更新
當成功引導后，會出現如下界面。請等待此操作結束。
圖7
1.3 錯誤排查
如果此過程不能正確完成，請檢查
（1） 網線連接是否正確。
（2） 中間有交換機的話，保證組態(tài)計算機與交換機處于同一個網段，組態(tài)計算機的IP地址不要使用xxx.xxx.xxx.1。
（3） 觸摸屏上電順序是否正確。觸摸屏開始處于斷電狀態(tài)，點擊OS更新之后，再改觸摸屏上電。
（4） 上電的時間間隔要盡可能短。
（5） 卸載或者關閉組態(tài)計算機上的殺毒軟件和防火墻，他們會阻止數據的傳送。
功能模板
6ES7 450-1AP00-0AE0 FM450-1計數器模板
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
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擴展模板
6DD1 607-0EA0 EXM 448 通訊擴展模板
6DD1 607-0EA2 EXM 448-2 通訊擴展模板
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
通訊模板
6ES7 440-1CS00-0YE0 CP440通訊處理器
6ES7 441-1AA04-0AE0 CP441-1通訊處理器
6ES7 441-2AA04-0AE0 CP441-2通訊處理器
6ES7 963-1AA00-0AA0 RS232C接口模板
6ES7 963-2AA00-0AA0 20mA接口模板
6ES7 963-3AA00-0AA0 RS422/485接口模板
6ES7 870-1AA01-0YA0 可裝載驅動 MODBUS RTU 主站
6ES7 870-1AB01-0YA0 可裝載驅動 MODBUS RTU 從站
6GK7 443-5FX02-0XE0 CP443-5基本型通訊處理器,支持Profibus-Fms協議
6GK7 443-5DX04-0XE0 CP443-5擴展型通訊處理器,支持Profibus-DP協議
6GK7 443-1EX11-0XE0 CP443-1 以太網通訊處理器
6GK7 443-1EX41-0XE0 CP443-1 高級以太網通訊處理器
附件
6ES7 960-1AA04-0XA0 冗余系統同步模板（新）近距離同步（10米以內）
6ES7 960-1AB04-0XA0 冗余系統同步模板（新）遠程同步模板（10米到10公里，用同長度的光纜）
6ES7 960-1AA04-5AA0 冗余系統光纖連接電纜（1米）（新）
6ES7 960-1AA04-5BA0 冗余系統光纖連接電纜（2米）（新）
6ES7 960-1AA04-5KA0 冗余系統光纖連接電纜（10米）（新）
6ES7 833-1CC01-0YA5 S7F系統可選軟件包
6ES7 833-1CC00-6YX0 F運行授權
6ES7 197-1LA03-0XA0 Y-LINK
6ES7 492-1AL00-0AA0 前連接器
6ES7 400-1TA01-0AA0 主板(18槽)
6ES7 400-1JA01-0AA0 主板(9槽)
6ES7 400-1TA11-0AA0 主板(18槽)鋁板
6ES7 400-1JA11-0AA0 主板(9槽)鋁板
6ES7 401-2TA01-0AA0 CR2主板（18槽）
6ES7 400-2JA00-0AA0 UR2-H主板（18槽）
6ES7 400-2JA10-0AA0 UR2-H主板（18槽）鋁板
6ES7 403-1TA01-0AA0 ER1機架（18槽）
6ES7 403-1JA01-0AA0 ER2機架（9槽）
6ES7 403-1TA11-0AA0 ER1機架（18槽）鋁板
6ES7 403-1JA11-0AA0 ER2機架（9槽）鋁板
6ES7 460-0AA01-0AB0 IM460-0
6ES7 461-0AA01-0AA0 IM461-0
6ES7 468-1AH50-0AA0 連接電纜 (0.75米）
6ES7 468-1BB50-0AA0 連接電纜 (1.5米）
6ES7 461-0AA00-7AA0 終端器
6ES7 460-1BA01-0AB0 IM460-1
6ES7 461-1BA01-0AA0 IM461-1
6ES7 468-3AH50-0AA0 468-3連接電纜 (0.75米）
6ES7 468-3BB50-0AA0 468-3連接電纜 (1.5米）
6ES7 460-3AA01-0AB0 IM460-3
6ES7 461-3AA01-0AA0 IM461-3
6ES7 468-1BF00-0AA0 468-1連接電纜（5米）
6ES7 468-1CB00-0AA0 468-1連接電纜（10米）
6ES7 468-1CC50-0AA0 468-1連接電纜（25米）
6ES7 468-1CF00-0AA0 468-1連接電纜（50米）
6ES7 468-1DB00-0AA0 468-1連接電纜（100米）
6ES7 461-3AA00-7AA0 終端器
6ES7 463-2AA00-0AA0 IM463-2接口模塊
6ES7 964-2AA04-0AB0 IF-964 DP接口模塊
變頻器在提升設備的相關應用
這一期和大家談談變頻器驅動提升類負載的相關問題，提升類負載實際上是位能性恒轉矩負載的一個通俗說法。大家能直觀想到這類負載的實際應用，比如：起重機的主鉤副鉤，卷揚機、電梯，扶梯，堆垛機升降機構，礦井罐籠，上料小車，斗提機，塔機，港口的裝卸橋，門機，車廠的搬運設備等等。
我們在之前的欄目中曾經介紹過機械負載的分類，其中包含位能性恒轉矩負載，這里再次回顧一下這種負載類型的特點：
１、 負載轉矩恒定。
２、 負載轉矩方向始終向下。
３、 特性曲線位于*、第四象限。
４、 重物下放，存在能量回饋情況。
針對這種負載特性，無論哪個行業(yè)，什么工況的提升機設備，對于變頻器電機構成的電氣傳動系統來講，核心的兩個問題就是：
（１） 位能的處理。
（２） 抱閘的控制。
一、位能的處理：
１、重物下放過程中能量的轉換過程
a.重物下放，重力勢能轉換成重物的動能。
b.重物通過鋼絲繩、減速機等機械機構反脫電機（電機轉子速度超過變頻器輸出的速度），使得電機處于發(fā)電狀態(tài)，重物所具有的動能轉化成電能。
c.電能通過變頻器的逆變橋二極管，流向直流回路。
d.由于直流環(huán)節(jié)的電容容量所限，電能不可能無限制地吸收。
２、直流環(huán)節(jié)電能的處理：
a.如果變頻器配備了制動單元和制動電阻，可以通過CU單元控制制動單元的開通，將制動電阻接入，將電能轉換成電阻發(fā)熱的熱能。
b.如果變頻器的整流橋具備能量回饋功能，可以通過CU單元控制控制整流單元，將能量回饋到電網。
c.電機回饋能量的及時處理， 確保變頻器不發(fā)生過電壓故障。
d.當然直流環(huán)節(jié)的電能是通過發(fā)熱消耗掉，還是回饋電網再利用，需要綜合考慮設備的工況和變頻器的投入預算。
二、抱閘的控制：
電機抱閘的控制，西門子變頻器提供了抱閘控制方式，比如順序控制，通過BICO互聯參數進行控制。當電機的控制方式為矢量控制時，開閉抱閘條件為設定輸出扭矩的門限值；如果電機的控制方式為V/F方式，開閉抱閘條件設定為速度的百分比。
對于西門子的S120、G130、G150系列變頻器，還提供了擴展抱閘功能，擴展抱閘的控制功能更強大一些，可以加入一些更復雜的狀態(tài)參量，去控制抱閘。
當然電機抱閘的控制也可以用外圍的PLC進行控制。
三、提升類負載變頻器調試注意事項
1、 抱閘的邏輯的調試、打開關閉延時時機調試（P1216，P1217）。
2、 多變頻器控制多電機的系統，抱閘的動作需要*。
3、 抱閘線圈不允許接到變頻器的輸出，需要正確接到相應電源上。
4、 制動單元、制動電阻參數正確設置（P219、P1531）。
5、 制動電阻工作過程中會發(fā)熱，需保證制電阻周圍有足夠的散熱空間。
6、 速度環(huán)優(yōu)化、考慮 加速度預控。
7、 各種限幅保護，比如轉矩、電流、功率等。
8、 對于載客人電梯，需要考慮舒適度，可以增加圓弧曲線；增設稱重傳感器，進而調整速度環(huán)PI參數。
9、 這類負載通常需要帶載啟動，要求變頻器能夠在低頻輸出大的扭矩，需要調整低頻補償電壓。
10、 通常提升類應用，在軌道上或者鋼絲繩滾筒上，都會設置極限、超極限保護，系統超速保護、鋼繩過卷保護，防止重物沖頂或者墜底。
11、 對于垂直載人電梯，設置機械電氣的多重保護，比如機械限速、超重、井道安全鉗等。
四、提升類負載常見問題及處理
１、 溜車：需要檢查抱閘延遲時間，開閉抱閘的扭矩，或者外圍控制抱閘的邏輯，抱閘的機械執(zhí)行機構是否有問題。
２、 過流：抱閘打開過晚，電機處于堵轉狀態(tài)；重物由懸停狀態(tài)進行二次起升時抱閘打開過早，重物開始下落，電機的輸出扭矩不足以克服重物向下的扭矩，電機降速過程中抱閘投入過早；提升重量超過額定負載；速度環(huán)參數不合理。
３、 過壓：可能制動電阻功率不夠，或者參數設置不合適。
４、 制動電阻發(fā)熱嚴重， 檢查電阻功率選擇，是否滿足負載回饋功率的峰值及平均功率的曲線，是否滿足電阻本身負載的重復周期。制動模塊和制動電阻的負載曲線請參考下圖：
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