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詳細介紹
西門子6SL3210-1SE11-3UA0
6SL3210-1SE11-3UA0 SINAMICS S120 變頻器 功率模塊 PM340 輸入：380-480V 三相交流，50/60Hz 輸出：3 相交流 1.3A(0.37kW) 結構形式：塊大小 組件 FSA 內部風冷 |
西門子科學家正在參與一項新的科研項目，該項目可就大數據的多種商業(yè)應用方式進行分析。歐盟的BYTE項目旨在制定一份路線圖，為實現(xiàn)在2020年以前提高歐洲在大數據市場所占份額提供行動方案。BYTE將重點開發(fā)政治措施和技術措施，這些舉措既能大程度利用大數據的優(yōu)勢，又可以小化隱私等方面的不利影響。歐盟的BIG項目為大數據應用找到了業(yè)務模式和相應技術，BYTE項目是在BIG項目基礎上的進一步推進。除西門子以外，此項目還聚集了其他十家來自工業(yè)和科研領域的合作伙伴。
海量數據的智能分析以及更重要的對分散信息的融合蘊含著巨大潛力。舉例而言，工業(yè)企業(yè)已經在利用大數據技術來尋找節(jié)能空間。當涉及多個數據源時，大數據分析的難度會更大，例如，要研究特定地區(qū)的工廠和家庭用戶的能源消耗數據就比較困難。分析此類信息可以得出工廠的生產情況或個人的使用行為，因而必須對這類信息的使用加以精確和安全的規(guī)范。由多數據源融合而來的數據量越大，數據使用所帶來的正面或負面的影響就越多樣化。BYTE團隊中聚集了自然科學、工程、計算機編程、法律、社會學和經濟學領域的專家，專家們通過開展各種案例研究以分析大數據的方方面面。
西門子中央研究院的科學家們在BYTE項目中對智能城市展開了案例研究。來自城市、工廠和發(fā)電廠等特殊環(huán)境的信息，經過特定的處理方式實現(xiàn)關聯(lián)，西門子稱其為智能數據（Smart Data）。例如，手機可以提供用戶行動軌跡的匿名數據，汽車可以生成交通路況的數據，智能電表提供的數據可用于預測未來的能源需求。城市可以利用此類數據疏導交通，改善碳足跡，又不侵犯市民的隱私。為實現(xiàn)這一愿景，需進一步制定相關法律并開發(fā)數據保護技術。
西門子研究人員與歐洲城市攜手合作，對能源與交通交集領域的大數據應用展開研究。他們走訪了能源供應商、市政當局和公共運輸公司的專家，努力推進各個方面的研究。西門子的一些業(yè)務部門已經在開發(fā)智能城市解決方案，包括智能電表、樓宇和能源管理系統(tǒng)以及電動交通基礎設施。此外，西門子中央研究院于2013年夏季在維也納啟動了“Aspern智能城市”（Aspern Smart City）研究項目，目前該項目正在推進過程中。
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 負載電機遇到沖擊，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參數不合適
l 啟動正在旋轉的電機
l 矢量控制時電機參數或速度環(huán)參數不準確
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)比例積分參數可能不合適
措施：優(yōu)化電機參數 |
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 |
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。
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. *條件西門子6SL3210-1SE11-3UA0
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)數據及程序的下載。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 接口的網絡參數（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
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個字參數數據（又叫PKW），2 個字過程數據（又叫PZD）。參數數據用于PLC 讀/寫變頻器的參數，過程數據用于PLC 控制和監(jiān)視生產過程。0 個字參數數據表示PLC 不能讀/寫驅動裝置的參數，參數數據也不占用S7 的外設地址；2 個字過程數據表示PLC 和驅動裝置交換2 個字過程數據，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。數據從MB0 - MB3（即：MW0和MW2）寫入驅動裝置，從驅動裝置讀回的數據放入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：
| 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P462.01 的數值，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 的數值，然后停止運行。
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