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西門子6SL3210-1SE21-0AA0
6SL3210-1SE21-0AA0
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 10A(4.0kW) 結構形式：塊大小 組件 FSB 安裝有進線濾波器 內部風冷
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 電機繞組相間或對地短路
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，或機械結構出現(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，啟動馬上報F0001故障 | 原因：啟動正在旋轉的電機
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，啟動馬上報F0001故障 | 原因：啟動正在旋轉的電機
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，再啟動時變頻器啟動正在旋轉的電機導致過流
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，啟動F0001 | 原因：通常大車行走機構為一帶多形式，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次方關系加大
措施：限制頻率上限，避免變頻器超速運行 |
12 | 440驅動 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閉抱閘 |
16 | MM440驅動移動小車，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 |
注意
以上內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。
說明
SIMATIC TDC是一個多處理器的高性能自動化系統(tǒng)，特別用于大型設備中的過程控制、快速響應以及多驅動同步等方面。
SIMATIC TDC還在單一平臺上通過大數(shù)量框架和小循環(huán)時間解決了復雜的驅動、控制和技術任務，因此在高級性能范圍內對SIMATIC S7是一個理想的補充，解決S7-400無法完成的任務。
SIMATIC TDC是集成到SIMATIC中的技術和驅動自動化系統(tǒng)，通過使用經(jīng)廣泛應用測試的標準SIMATIC編程、通訊和診斷技術。
硬件組態(tài) STEP7
圖形化組態(tài) CFC（工藝圖）和SFC（流程圖）；
PROFIBUS DP和工業(yè)以太網(wǎng)
SIMATIC WinCC和SIMATIC Operator Panels
應用領域
SIMATIC TDC的高速循環(huán)周期使得TDC能夠在以下的應用領域發(fā)揮優(yōu)勢
SIMATIC TDC的小循環(huán)周期為0.1ms
對于傳動的閉環(huán)控制（轉矩、轉速、位置、角度/角差、速度），特別是如果對多個驅動器進行協(xié)調或者驅動器之間存在著復雜的關系
用于調節(jié)多個/不同的物理變量（例如張力，壓力）
用于計算若干過程/設備變量（例如：溫度）
SIMATIC TDC有助于縮短計算周期（100微秒），具有功能性儲備和突出的靈活性。
SIMATIC TDC的應用示例包括：
金屬生產，金屬加工和金屬機加工，冷軋、熱軋、高速帶線材、高速棒材、拉矯平整等，例如：自動輥縫控制、飛剪、開卷卷取、小車定位
用于遠距離高壓直流輸電、智能電網(wǎng)、柔直風電場接入，例如：晶閘管或者IGBT通斷控制
用于穩(wěn)定電力傳輸?shù)臒o功功率補償，例如：電容器單元，電容器組
優(yōu)點
由于具有高的計算能力因而提高了產能和競爭力
由于降低了組件密度并簡化了備件儲備而降低了采購成本
由于使用了通用的標準工具和重復使用現(xiàn)有軟件而降低了工程組態(tài)成本
使用標準
設計和功能
SIMATIC TDC 包括了一個或多個機架，機架上可以插入所需的模塊。多處理器運行使性能幾乎可以無限擴展。
使用可擴縮硬件的模塊式系統(tǒng)結構
實時操作系統(tǒng)小采樣循環(huán)周期100us
由于具有 64 位構架的 CPU，能夠實現(xiàn)高的性能
每個機架多可以配備 20 個 CPU 進行同步多處理
由于使用了 VME 總線系統(tǒng)可以在 CPU 之間實現(xiàn)*的通訊性能
同步耦合多 44 個機架
使用 STEP 7 工程組態(tài)工具實現(xiàn)了圖形組態(tài)連續(xù)功能圖（CFC）和順序功能圖 SFC（順序功能圖）
C語言，功能塊生成器
SIMATIC TDC 是一款模塊式多處理器系統(tǒng)，由一個或多個機架構成。機架配備有 CPU、I/O 模塊和通訊模塊
UR5213 機架
電磁屏蔽 19" 的 UR5213 機架允許具有大能力儲備的硬件的可擴縮式的擴展。適合于安裝在墻上和機柜安裝，帶有一個集成電源，電源帶有有源冷卻和內部監(jiān)視裝置。通過插入多 20 個 CPU 或者把多 44 個機架連接起來以提高性能。
中央處理單元 CPU551
中央處理單元 CPU551 適用于具有非常高的計算要求的開環(huán)和閉環(huán)控制任務。CPU 根據(jù)可調的掃描間隔可以確保實現(xiàn)嚴格的循環(huán)處理。
西門子6SL3210-1SE21-0AA0
I/O 模塊 SM 500
SM500 I/O 模塊可以為連接數(shù)字和模擬 I/O提供豐富的選件。此外，還可以連接增量位置編碼器和值編碼器。
CP50M1、CP51M1通訊模塊
CP50M0 和 CP51M1 通訊模塊可以為試運行、過程控制和 HMI 提供高性能的通訊。它們可以處理 MPI、PROFIBUS DP 協(xié)議，以及使用 TCP/IP 和/或 UDP 協(xié)議的以太網(wǎng)。
全局數(shù)據(jù)存儲器 GDM
通過全局數(shù)據(jù)存儲器（GDM），一系列帶有 CP52x0 的機架可以相互通訊，能夠擴展出幾乎無限的計算能力。通過光纜和共享存儲器多有 44 個機架可以互聯(lián)。除了機架間的通訊，GDM 還可以實現(xiàn)同步（掃描時間、時鐘時間）和報警功能。更新時間設置為 < 1 ms。
框架連接模塊 CP53M0
CP53M0 框架連接模塊可以提供以下功能：
把 SIMATIC TDC 系統(tǒng)耦合到 SIMADYN
D 系統(tǒng)把 SIMATIC TDC 系統(tǒng)耦合到另外兩個 SIMATIC TDC 機架上
用于 CPU 模塊與機架間數(shù)據(jù)交換通訊緩沖器
1. 概述
西門子驅動裝置（SIMOVERT MasterDrives VC，MicroMaster 4 以及SIMOREG DC Master）除了具有與驅動基本應用有關的功能外，還具有強大的通訊功能。驅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)驅動裝置與驅動裝置之間的通訊。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Drive ES的功能將根據(jù)需要在以后的文檔中再做介紹。
（關于 DriveES，可以參加西門子自動化與驅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 類型選擇報文結構（即CBP 功能：循環(huán)通訊），后者還能選擇更多的報文結構，以配合CBP2 的一些擴展功能（DPV1功能）。
（關于CBP2 模板的報文結構參見下面第7 部分）
（關于MM4 PROFIBUS 模板的報文結構參見下面第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，以確定報文結構。
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)視生產過程。0 個字參數(shù)數(shù)據(jù)表示PLC 不能讀/寫驅動裝置的參數(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 傳送到驅動裝置的第1 個字是控制字，第2 個字是頻率設定值；驅動裝置傳送到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。
(關于CBP2 模板的其他選項的含義參見下面第7 部分)
(關于MM4 PROFIBUS 模板選項的含義參見下面第8 部分)
圖7：驅動裝置的輸入/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：驅動裝置的輸入/輸出地址的屬性
屬性中給出驅動裝置占用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）寫入驅動裝置，從驅動裝置讀回的數(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，驅動裝置處于運行準備狀態(tài)；
當 MW0 = 0000 0100 0000 0001 B = 0401 H 時，驅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
在驅動裝置側，驅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動裝置起動和調速
當控制字（Control Word1）為W#16#0400 時，驅動裝置應顯示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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