伴随着近些年制造技术和信息化技术的不断涌现,制造业的发展模式发生了较大的变化,出现了所谓现代制造业,重要的表现是对作为制造工艺基础的生产设备和生产过程的自动化和智能化提出了更高的要求。西门子的SIMOVERT MASTERDRIVE变频器是一种模块化的单元系列,有极高的动态性能,能的满足每一种工艺需求,为制造业从传统走向现代提供了可靠的自动化技术。
1系统构成
西门子SIMOVERT MASTERDRIVES是具有IGBT逆变器、全数字技术的有电压中间回路变频器,能为制造行业所有应用场合提供高性能和经济的解决方案。SIMOVERT MASTERDRIVES变频器由整流/回馈单元(Active Front End)、逆变器、过电流保护装置(Overcurrent Protector OCP)、制动单元和电子板选件等构成。
整流/回馈单元(Active Front End)也称为主动前端式直流电压源,与传统的二极管或是可控硅被动式的整流技术相比,它具有很多的主动控制功能,不仅能不受电网电压波动的影响,而且还能有效去除高次谐波提高功率因数。它的核心部件是一个带有闭环控制板CUSA的逆变器,它将交流电压变为直流电压后,这个直流电压能快速的给交流侧叠加一个矢量控制,这个矢量控制不仅能使功率因数变的可调,还能补偿无功功率使得变频器在电网电压波动时免受其害。
逆变器是由的IGBT组成,采用模块化设计,技术,系统效能高,并且有统一的布局,即使是元件的尺寸不同,也可将其任意的并列组合,大大节省了空间。过电流保护装置(Overcurrent Protector OCP)是用于保护整流/回馈单元,将两者连接在一起,它在电网电压瞬时跌落而导致逆变颠覆时通过IGBT使中间回路电流下降来避免熔断器的烧坏。其他的系统元件如制动电阻、通讯板、进线电抗器、无线电干扰抑制滤波器等使得变频器与相关的传动系统更好的结合在一起,成为制造业的解决方案。
西门子变频器6SL3210-1PE18-0UL1 介绍
2 开环和闭环控制功能
SIMOVERT MASTERDRIVES变频器有两种基本的控制形式:一是通过v/f特性曲线的频率控制,这种控制方式是以输出电压和频率为线性比例来控制电机,可以通过转速实际值发送器来完成闭环控制,具有滑差补偿,但在低频的时候变频器输出电流较小,没有办法实现的速度要求,因此频率控制适用于简单的应用场合。二是矢量控制,它能够的控制转矩和磁通的电流分量,维持参考转矩并对其进行有效的限制,其次这种控制方式还具备异步电动机参数自动辨识、自适应功能,也就是说电机在投入运行之前根据电机参数自动的调整控制算法中的有关参数,从而实现对电机的高精度控制,能满足动态品质的要求。越来越严格的制造工艺要求,使得对传动设备的精度也提出了更高的标准,矢量控制作为一种高动态响应的控制技术,其控制精度甚至可以到达十万分之一,而且相比频率控制主要的优点是在低频或者零转速时也能满转矩输出,因此为制造业特别是装备制造业提供了性能优越的传动装置。
3 通讯、操作和监控
SIMOVERT MASTERDRIVES系列变频器基本装置上的接口有COM1、COM2和USS接口,COM1和COM2为串行接口,多为RS485接口,两个串行接口用USS协议进行工作,多连接31个用户,的传输速率为38.4kbit/s。USS接口除用作连接多个变频器外,还可连接到上一级的自动化系统。此外通过可选的通讯板CB2还可以选择Profibus-DP和CAN的数据传输方式,Profibus-DP是当今适用于所有现场应用的开放式的标准总线系统,它能完成在变频器之间或是和上级开环/闭环控制系统之间快速和的周期的过程数据的交换,如控制信息、设定值、实际值和状态信息等。
变频器、逆变器和整流单元的相关参数都可以通过标准装置中的参数设置单元PMU进行操作和监控,如变频器的启停、设置值的增大和减小、正反转、显示设置值和实际值、显示报警和故障信息等。其次还可以通过选件OP1S完成更多更复杂的功能和动作,当然西门子也提供了相关的软件DriveMonitor来快速对变频器进行与工程有关的全部参数的设定和对系统的诊断。
4在制造业中的应用
无论是可适用于各种场合的系统构成,还是动态品质极高的闭环矢量控制功能,以及开放式的现场总线系统和快捷安全的操作和监控,都为SIMOVERT MASTERDRIVES系列变频器在制造业中的应用提供了可靠的保证。
我国制造业从传统走向现代,也对相关的生产设备和制造技术提出了更高的要求,当然正是这些的制造技术推动了制造行业的不断前进和发展。SIMOVERT MASTERDRIVES系列变频器的模块化设计和控制技术,完全满足了作为制造技术前沿的虚拟制造和仿真制造的相关应用需求,它很容易被连接到任何的自动化系统,例如PLC和PC,前面提到的开放式的通讯协议使得它与传动系统的结合也变得简单和容易,而且我们还可以通过西门子提供的软件Drive ES集成传动装置到自动化系统,通过此软件我们可以将工艺参数和控制功能结合在一起,不但可以进行建模和仿真,而且能模拟整个生产过程,收集相关的数据,优化工艺过程,进而为制造业的自动化和智能化提供了平台,这也正是SIMOVERT MASTERDRIVES系列变频器能在制造业中得以广泛应用的原因所在。
西门子变频器6SL3210-1PE18-0UL1 介绍
银川西门子变频器代理商
3.3 逆变柜PMU报F006故障
(1)故障现象
正常钻进过程中,转盘扭矩由于井下原因突然增加时,变频器停止工作,在逆变柜PMU面板显示F006故障代码。
(2)故障分析及处理方法
变频器的过电压故障集中表现在直流母线的直流电压上,正常情况下,变频器直流电为三相全波整流后的平均值。节能发电机发出的电线电压为400V,则平均直流电压Ud=1.35U线=540V。
3.4 逆变柜PMU上显示F011故障代码
(1)故障现象
逆变柜PMu上显示FO11故障代码,含义是变频器因过流而关机。正常情况下此故障可通过复位操作排除,但此次无法复位,变频器上电后一直显示F011故障,无法消除。强行给使能信号,主接触器吸合后断开,PMU显示0008,开机信号封锁。
(2)故障分析及处理方法
该故障一般是由以下原因造成的:一是变频器有短路或接地故障;二是负载处于过载状态。询问操作人员此故障出现的过程,由于井下原因连着出现转盘憋停现象.变频器过流停机.前几次都经过复位操作消除.一次出现上述故障现象。进VFD房后能闻到很明显的糊味,首先断开变频器与动力电缆,对电机进行绝缘测试,测试结果正常,排除了电机故障;其次检查变频器逆变柜IGBT逆变电路,移走三块电容组,用万用表检查IGBT。
3.5 逆变柜PMu显示F023故障代码
(1)故障现象
正常钻进生产期间,变频器故障停止工作,逆变柜PMu报F023故障代码,复位操作后正常运行,一段时间后重复上述故障。
(2)故障分析及处理方法
此故障为逆变器超温故障,一般由以下原因造成:一是逆变柜风扇不工作;二是空气进口出口堵塞;三是温度传感器电缆断线或传感器损坏。经检查发现逆变器工作时风扇不工作,对风扇电源保险-F011、-F012用万用表测量,两个保险全部损坏,测量风扇电阻正常。另外,在确定风扇正常无故障之前切不可随意更换大容量的保险,以免造成柜内其他元件的损坏。
3.6 变频电机正转正常,反转速度很慢
(1)故障现象
搬家安装完成后,试运行发现转盘正转正常,反转速度很慢且不受调速手轮控制。
(2)故障分析及处理方法
按照图纸查综合柜RT正转端子和RTK转端子,当给出相应信号时,电压信号时皆正常。检查CUVC板X101端子排RT-R/F端子,当给出正转信号和反转信号时,此端子信号正常。此时怀疑CUVC板在搬家过程中收到损坏,更换CUVC板后故障消除。
四、维护注意事项
从这些年对西门子变频器使用的经验中总结出以下几点维护注意事项:
(1)由于振动,用螺钉紧固的地方可能松动,松动后会使连接处脱落结构散开,导致铜排发热,导电端子会因此而丢失信号。因此应经常检查螺钉紧固部位是否正常。
(2)由于振动会使绝缘层与其他构件摩擦而破坏,造成电气事故,应每月检查导线有无破损。
(3)因灰尘极易吸潮,若母排上积聚灰尘过多使母线与支撑部件间产生漏电。因此需要定期清理上述各处的灰尘。
(4)保护电路平时是不动作的,仅在事故发生时才动作。平时要注意检查保护电路是否正常。
西门子变频器6SL3210-1PE18-0UL1 介绍
中国自改革开放以来,迅速崛起为制造业的翘楚。经过三十年的发展,现如今体量巨大的制造业也面临众多挑战。例如劳动力和原材料成本的升高、外汇变化造成的出口压力、产能过剩、环境污染等等。
中国制造业要提高在的竞争力,就需要以更好的质量、更高的生产和能源效率、更大的灵活性、更快的创新来应对多变的市场需求。西门子将创新技术贯穿于完整的供应链,实现硬件软件无缝集成,并结合在工业、自动化、流程及软件和数据分析方面的知识与经验,提供全面服务,确保客户的生产过程更加灵活、高效,并缩短产品上市时间。