西门子CPU模块6ES7515-2TM01-0AB0详细说明

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西门子变频器

使用中常常遇到因个别参数设置不当，导致变频器不能正常工作的现象。

控制方式：即速度控制、转距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根据控制精度，需要进行静态或动态辨识。

运行频率：即电机运行的***小转速，电机在低转速下运行时，其散热性能很差，电机长时间运行在低转速下，会导致电机烧毁。而且低速时，其电缆中的电流也会增大，也会导致电缆发热。

运行频率：一般的变频器频率到60Hz，有的甚至到400 Hz，高频率将使电机高速运转，这对普通电机来说，其轴承不能长时间的超额定转速运行，电机的转子是否能承受这样的离心力。

载波频率：载波频率设置的越高其高次谐波分量越大，这和电缆的长度，电机发热，电缆发热变频器发热等因素是密切相关的。

电机参数：变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。

跳频：在某个频率点上，有可能会发生共振现象，特别在整个装置比较高时；在控制压缩机时，要避免压缩机的喘振点。

控制参数编辑

变频器日常使用中出现的一些问题，很多情况下都是因为变频器参数设置不当引起的。西门子变频器可设置的参数有几千个，只有系统地、合适地、准确地设置参数才能充分利用变频器性能

变频器控制方式的选择由负荷的力矩特性所决定，电动机的机械负载转矩特性根据下列关系式决定：

p= t n/ 9550

式中：p——电动机功率(kw)

t——转矩(n. m)

n——转速(r/ min)

转矩t与转速n的关系根据负载种类大体可分为3种[2]。

(1)即使速度变化转矩也不大变化的恒转矩负载，此类负载如传送带、起重机、挤压机、压缩机等。

(2)随着转速的降低，转矩按转速的平方减小的负载。此类负载如风机、各种液体泵等。

(3)转速越高，转矩越小的恒功率负载。此类负载如轧机、机床主轴、卷取机等。

变频器提供的控制方式有v/f控制、矢量控制、力矩控制。v/f控制中有线性v/f控制、抛物线特性v/f控制。将变频器参数p1300设为0，变频器工作于线性

v/f控制方式，将使调速时的磁通与励磁电流基本不变。适用于工作转速不在低频段的一般恒转矩调速对象。

将p1300设为2，变频器工作于抛物线特性v/f控制方式，这种方式适用于风机、水泵类负载。这类负载的轴功率n近似地与转速n的3次方成正比。其转矩m近似地与转速n的平方成正比。对于这种负载，如果变频器的v/f特性是线性关系，则低速时电机的许用转矩远大于负载转矩，从而造成功率因数和效率的严重下降。为了适应这种负载的需要，使电压随着输出频率的减小以平方关系减小，从而减小电机的磁通和励磁电流，使功率因数保持在适当的范围内。

可以进一步通过设置参数使v/f控制曲线适合负载特性。将p1312在0至250之间设置合适的值，具有起动提升功能。将低频时的输出电压相对于线性的v/f曲线作适当的提高以补偿在低频时定子电阻引起的压降导致电机转矩减小的问题。适用于大起动转矩的调速对象。

变频器v/f控制方式驱动电机时，在某些频率段，电机的电流、转速会发生振荡，严重时系统无法运行，甚至在加速过程中出现过电流保护，使得电机不能正常启动，在电机轻载或转矩惯量较小时更为严重。可以根据系统出现振荡的频率点，在v/f曲线上设置跳转点及跳转频带宽度，当电机加速时可以自动跳过这些频率段，保证系统能够正常运行。从p1091至p1094可以设定4个不同的跳转点，设置p1101确定跳转频带宽度。

有些负载在特定的频率下需要电机提供特定的转矩，用可编程的v/f控制对应设置变频器参数即可得到所需控制曲线。设置p1320、p1322、p1324确定可编程的v/f特性频率座标，对应的p1321、p1323、p1325为可编程的v/f 特性电压座标。

参数p1300设置为20，变频器工作于矢量控制。这种控制相对完善，调速范围宽，低速范围起动力矩高，精度高达0.01%，响应很快，***调速都采用svpwm矢量控制方式。

参数p1300设置为22，变频器工作于矢量转矩控制。这种控制方式是目前国际上进的控制方式，其他方式是模拟直流电动机的参数，进行保角变换而进行调节控制的，矢量转矩控制是直接取交流电动机参数进行控制，控制简单，度高

1、控制单元：CU320（6SL3040-0MA00-0AA0，6SL3040-0MA00-0AA1），CU320-2 DP(6SL3040-1MA00-0AA0)，它是驱动系统的大脑，负责控制和协调整个驱动系统中的所有模块，完成各轴的电流环、速度环甚至位置环的控制，并且同一块CU320 控制的各轴之间能相互交换数据，即任意一根轴能够读取控制单元上其它轴的数据，这一特征***被用作多轴之间的简单的速度同步。

2、电源模块

电源模块就是我们常说的整流或整流/回馈单元，它是将三相交流电整流成直流电，供给各电机模块(又常称逆变器)，有回馈功能的模块还能够将直流电回馈给电网。根据是否有回馈功能及回馈的方式，将电源模块分成下列三种：

基本型电源模块(BLM: Basic Line Modules)：整流单元，但无回馈功能。靠接制动单元和制动电阻才能实现快速制动。

型号有：6SL3330-1TE34-2AA0，6SL3330-1TE35-3AA0，6SL3330-1TH33-0AA0，6SL3130-1TE22-0AA0，6SL3136-1TE22-0AA0，6SL3130-1TE24-0AA0，6SL3136-1TE24-0AA0，6SL3130-1TE31-0AA0，6SL3136-1TE31-0AA0。

智能型电源模块(SLM:Smart Line Modules，又称非调节型电源模块)：整流/回馈单元，但直流母线电压不可调。SLM 的供电电压为380－480V，功率范围为5-36Kw。在实际应用中，在电网和BLM之间必须安装与其功率相对应的电抗器。

型号有：6SL3130-6AE15-0AB0，6SL3131-6AE15-0AA0，6SL3130-6AE21-0AB0，6SL3131-6AE21-0AA0，6SL3130-6TE21-6AA3，6SL3130-6TE23-6AA3。

主动型电源模块(ALM: Active Line Modules，又称调节型电源模块)：整流/回馈单元，且直流母线电压可调。主动接口模块AIM(Active Interface Modules)，AIM 安装在电网和ALM 之间，它集成了滤波器、预充电回路及电源电压监控电路

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模拟值的精度小于15 位，则模拟值左移，左对齐。

【例2-2】压力变送器的量程为0～10MPa，输出信号为4～20mA，模拟量输入模块的量程为4～20mA，转换后的数字量为0～27 648，设转换后得到的数字为N，试求以kPa为单位的压力值。

解：0～10MPa(0～10 000kPa)对应于转换后的数字0～27 648，

图 4 组态 CP342-5 操作模式和传输区1.4 软件编程在 S7-300 侧，CP342-5 进行数据发送接收，需要通过编程实现。步骤如图6所示。在STEP7中创建一个新项目，项目名称为S7-300-SMART。

转换公式为P=10000XN/27648（kPa）

注意：在运算时一定要先乘后除，否则可能会损失原始数据的精度。

图2-13量程卡

【例2-3】某发电机的电压互感器的变比为10kV/100V（线电压），电流互感器的变比为1000A/5A，功率变送器的额定输入电压和额定输入电流分别为AC100V和5A，额定输出电压为DC±10V，模拟量输入模块将DC±10V输入信号转换为数字 27648和-27649。设转换后得到的数字为N，求以kW为单位的有功功率值。

解：根据互感器额定值计算的原边有功功率额定值为

1.7321X10000X1000=17321KW

由以上关系不难推算出互感器原边的有功功率与转换后的数字之间的关系为17321/27648=0.62648kW/字。转换后的数字为N时，对应的有功功率为0.6265N(kW)，如果以kW为单位显示功率P，使用定点数运算时的计算公式为

P=NX6265/10000（kW）

【例2-4】用于测量锅炉炉膛压力（-60Pa～60Pa）的变送器的输出信号为4～20mA，模拟量输入模块将0～20mA转换为数字0～27648，设转换后得到的数字为N，试求以0.1Pa为单位的压力值。

解：4～20mA的模拟量对应于数字量5530～27648，即-600～600（0.1Pa）对应于数字量5530～27648，压力的计算公式应为

1．EX系列数字量模拟量输入/输出模块

EX模块在化工等行业使用。将外部的本质-安全设备（用于有爆炸危险区域的传感器和执行器）与PLC非本质-安全内部回路隔离。

2．F系列数字量模拟量输入/输出模块

这些模块具有故障安全运行的集成安全功能，在ET200M分布式I/O或S7-300F中使用。用于连接有爆炸危险区域的设备。

S7-300的功能模块

1．计数器模块

模块的计数器均为0～32位或31位加减计数器，可以判断脉冲的方向，模块给编码器供电。达到比较值时发出中断。可以2倍频和4倍频计数。有集成的DI/DO。

FM350-1是单通道计数器模块，可以检测高达500kHz的脉冲，有连续计数、单向计数、循环计数3种工作模式。FM350-2和CM35都是8通道智能型计数器模块。

2．位置控制与位置检测模块

FM351双通道定位模块用于控制变级调速电动机或变频器。FM353是步进电机定位模块。FM354伺服电机定位模块。FM357可以用于多4个插补轴的协同定位。FM352高速电子凸轮控制器，它有32个凸轮轨迹，13个集成的DO，采用增量式编码器或式编码器。

SM338超声波传感器检测位置，无磨损、保护等级高、精度稳定不变。

3．闭环控制模块

FM355闭环控制模块有4个闭环控制通道，有自优化温度控制算法和PID算法。

4．称重模块

SIWAREXU称重模块是紧凑型电子称，测定料仓和贮斗的料位，对吊车载荷进行监控，对传送带载荷进行测量或对工业提升机、轧机超载进行安全防护等。

SIWAREXM称重模块是有校验能力的电子称重和配料单元，可以组成多料称系统，安装在易爆区域。

5．电源模块

PS307电源模块将120/230伏交流电压转换为24V直流电压，为S7-300/400、传感器和执行器供电。输出电流有2A、5A或10A3种。电源模块安装在DIN导轨上的插槽1。