西门子G150变频器主从控制方式应用一例
西门子变频器两种控制模式的分析及应用
西门子变频器两种控制模式的分析及应用变频器是一种重要的工业控制器件，在工业控制领域中得到了广泛的应用。
变频器在应用的过程中通过与普通的交流电动机相配合可以在某些场合实现步进电机或是伺服电动机的一些功能。
西门子变频器是一种应用较多的变频器，对于其的控制主要是通过操作面板或是外部端子进行控制的。
文章介绍西门子变频器外部常用端子与面板的基础上对如何通过上述两种方式进行参数的设定实现对于交流电动机的运行控制。
标签：西门子变频器；控制方式；外部端子控制；控制面板前言西门子变频器是一种工业控制领域中应用较多的一种控制设备，其通过对固定输入的电压和频率进行内部的转换，依据控制信号将其转换为所需的电压和频率的交流电进而实现对于电动机的控制。
在西门子变频器工作的过程中首先需要将输入的工频交流电转换为直流电，而后再根据需要将直流电逆变为控制要求的交流电。
在西门子变频器工作的过程中通过PWM技术使得在电动机启动的过程中使用较小的启动电流并获得较大的启动转矩并调速平滑。
在分析西门子变频器外部端子的功能及作用的基础上做好对于西门子变频器的参数设置，确保其正常工作。
1 西门子变频器的组成及外部端子简述1.1 西门子变频器的组成西门子变频器主要是由操作面板、控制模块与外部端子等三个部分组成，其主要与普通交流电动机相配合在一些对于电动机控制精度要求一般的场合进行工作，以取代步进电机或是交流伺服电机，降低成本与能耗。
随着科技的进步与经济的快速发展，西门子变频器正被应用于越来越多的领域。
西门子MM420系列变频器是一种应用较多的变频器，其多应用于对三相交流电动机的变频控制。
西门子MM420系列的变频器在出厂时各参数为系统默认，在使用时与西门子工控装置和设备相连接时如无特殊要求可不经调试而直接进行使用，可靠性与适应性较强，西门子MM420系列变频器是一款功能较齐全的变频器。
1.2 西门子MM420系列变频器外部端子西门子MM420系列变频器的外部端子如图1所示，其中1、2端子输入的是模拟量10V电源公共端，3、4端子为模拟量输入端可以外接电位器来实现对于频率设定值的更改，5-7号端子为数字量输入端子，其中默认情况下5为正转控制，6为反转控制，7为故障复位，8、9端子则代表的是直流24V电源公共端。
西门子G150变频器并联注意事项
大功率G150的并联介绍1.大功率G150介绍G150大功率装置 指电压等级400V 630KW以上和电压等级690V 1000KW以上的变频器,其硬件结构为并联方式, 即由二套完全相同的小功率装置并联构成, 外部主回路设备如输入侧开关,断路器,接触器,电抗器,电机连接端子等为二套. 而控制器CU320,输入输出端子板TM31和AOP30操作面板为一套. 某大功率的G150外观如下图:.2. G150并联方案种类并联结构的 G150装置即可以用做6脉动系统,也可以用做12脉动系统,依据用户的设计或变压器的要求,G150可灵活适配.图二图三对图二的系统 (变压器为双绕阻, 异步电机为电气隔离的双绕阻电机), 输入侧的二个2%电抗器选件必须有,并联的输入和输出侧的动力电缆尽可能对称如长度相等,粗细相同, 从而保证负荷尽可能平均分配.并联后的功率为总功率的97%. 对非并联的G150, 主接触器为选件,可选,也可不选, 但对并联结构的G150, 主接触器选件L13或L26必须包括.对图三的系统 (变压器为双绕阻,异步电机为单绕阻电机),输入侧的二个2%电抗器选件必须有.对此种方案, 如功率单元到马达的动力电缆长度大于最小电缆长度, 则用于解耦的输出电抗器不要求,否则输出电抗器选件必须. 并联的输入和输出侧的动力电缆尽可能对称如长度相等,粗细相同, 从而保证负荷尽可能平均分配. 并联的功率为总功率的92%.对非并联的G150, 主接触器为选件,可选,也可不选, 但对并联结构的G150, 主接触器选件L13或L26必须包括.图四图五对图四系统 (变压器为三绕阻, 异步电机为电气隔离的双绕阻电机), 变压器的阻抗大于4%. 输入侧的二个2%电抗器依据变压器的类型和阻抗决定, 如变压器为双层的设计且阻抗大于6%,可不加输入电抗器, 并联的输入和输出侧的动力电缆尽可能对称如长度相等,粗细相同保证负荷尽可能平均分配. 并联的功率为总功率的97%.对图五系统 (变压器为三绕阻, 异步电机为单绕阻电机),变压器的阻抗大于4%,输入侧的二个2%电抗器依据变压器的类型和阻抗决定,如变压器的阻抗双层的设计且大于6%,可不加输入电抗器, 如功率单元到马达的动力电缆长度大于最小电缆长度,则用于解耦的输出电抗器不要求.并联的输入和输出侧的动力电缆尽可能对称如长度相等, 粗细相同保证负荷尽可能平均分配.并联的功率为总功率的92%.C: 最小电缆长度对并联结构的G150,当驱动电机为单绕阻电机,如输出电缆长度大于最小电缆长度,可不加输出电抗器.3. 并联的G150的重要参数.A: P1802调制模式: 对双绕阻电机,可使用SVM, 也可以使用PEM.而对单绕阻电机, 不能使用PEM模式.B: P7003 电机绕阻形式: 双绕阻时设置为1, 单绕阻设置为0.C: P7035 , 双绕阻电机为1.D: P7001, 对单绕阻电机,可以对功率单元设置为不激活(此功能可用于一个功率单元故障时G150还能继续工作)E: P7000-P7252, 可以监视每个并联功率单元的工作状况如温度,电流同步,相电流等.4. 大功率G150主回路电路图例子: 690V/1300KW左侧功率电路图:右侧功率电路图:从上图可见,每个功率单元有自己的CIB板,控制自己的风扇和接触器等,由CU320实现同步控制.5. 并联连接的G150一些问题A: G150并联目的有: 增大装置功率容量, 或实现冗余, 或紧急情况下还有部分功率单元工作. 对V2.6以上版本的并联G150, 如果一个功率单元本身有较小问题并不影响其它元件工作,可以通过”不激活功能”来屏蔽此功率单元,其它正常工作. 如果一个功率单元本身有严重故障,必须停机,拆掉此功率单元和相关的DRIVE_CLIQ电缆, 修改TOPO结构等工作才能正常运行.注意并联的G150有专门的并联TOPO结构,见左下图,即拆除功率单元后的TOPO有变,必须相应更改, CU320才能正常工作.B: 销售在配置大功率G150, 如不了解用户系统尤其变压器情况,建议加上输入电抗器选件, 同时接触器L13或L26必须选则.C: 对调试工程师, 必须了解电机绕阻, 设置正确的绕阻,调制模式等重要参数.D: 并联的功率单元柜没有控制变压器.E: 并联的功率单元有自己的PSB电源板, TDB整流单元板和IGD 触发板等. 不同于6SE70并联, G150的触发脉冲独立的.6. 并联连接的G150调试流程A: 检查快熔是否在,包括风机回路, AC230V和DC24V回路.B: 依据电压等级调整控制变压器接线和跳线.C: 连接从主功率单元到从功率单元的接线包括控制信号, 控制电源和DRIVE_CLIQ等.D: 用电缆连接柜间的DC母排( SIEMENS提供)E: 按图纸检查接线是否松动,相应的信号如电源,互锁等是否正常.并联G150柜间信号连接复杂,必须认真检查.F: 按单台G150流程调试.7.备注：SVM为空间矢量调制方式, PEM边沿脉宽调制方式。
(完整word版)西门子标准变频器控制方法描述
西门子标准变频器控制方法描述第一节速度矢量控制（MM440）在矢量控制中，速度控制器影响系统的动态特性。
特别是恒转矩负载，速度闭环控制有利于改善系统的运动精度和跟随性能。
在矢量控制过程中，速度控制器的配置是重要的环节。
根据速度控制器的反馈信号来源，可以将速度矢量控制分为带传感器的矢量控制(VC)与无传感器的矢量控制(SLVC)两种。
编码器的反馈信号(VC)：P1300=20观测器模型的反馈信号(SLVC)：P1300=21在快速调试和电机参数优化的过程中，变频器会根据负载参数自动辨识系统模型，建立模型观测器，在没有传感器的情况下，系统也会根据输出电流来计算当前速度，作为速度反馈来构成速度闭环。
速度控制器的设定方式（P1460,P1462,P1470,P1472）手动调节可根据经验对速度控制器的比例与积分参数进行整定PID自整定设定参数：P1400当P1400.0=1,使能速度控制器的增益自适应功能，即根据系统偏差的大小来自动调节比例增益系数Kp。
在弱磁区，增益系数随磁通的降低而减小。
当P1400.1=1,速度控制器的积分被冻结，只有比例增益，即对开环运行的电动机加上滑差补偿。
优化方式自整定通过设置P1960=1,变频器会自动对速度控制器的各参数进行整定。
第二节 转矩控制（MM440）矢量控制分为速度矢量控制与转矩矢量控制，转矩控制与速度矢量控制的主要区别是闭环调节是基于转矩物理量进行运算的。
在某些特殊的场合，系统对变频器输出转矩的要求比较严格。
因此在MM440变频器中又实现了转矩设置功能。
同速度矢量控制一样，转矩控制也分为无传感器矢量控制和带传感器的矢量控制。
在无传感器的转矩控制过程中，系统根据观测器模型来计算当前频率，与加速度转矩控制输出频率进行预算后，反馈到调制器。
带传感器的转矩控制，将编码器测得的信号与观测器模型进行运算后直接反馈到调制器。
一速度控制与转矩控制的切换通过设置P1501=1,或者P1501=722.X来实现速度控制到转矩控制的切换。
西门子变频器GM150总结
西门子变频器GM150总结第一篇：西门子变频器GM150总结GM150介绍1.标准供货范围A:基本单元，包括功率单元，控制器．B:运输单元,单元数与功率大小有关.C:选件水冷单元(一个运输单元，交货时无纯水)，还包括水冷单元到功率单元的管路.D:选件输出电抗器和正旋波滤波器，单独柜供货，到功率单元的动力电缆可为标准供货． E:选件励磁单元．2.与MV的比较3.GM150的结构1)典型12脉动主回路2)不同的结构图4.GM150主回路高压开关和接口信号要求输入侧开关必须由变频器控制,对开关动作时间有要求,对信号接口也有要求.见下图:5．GM150变频器的选型GM150本身没有过载能力,而且带载能力还与安装高度,温度等有关,因此选型必须参考以下因素: 1)高输出频率时降容:不适合恒转矩负载2)长期在低输出频率运行时的降容:对恒转矩负载的影响例子:恒转矩负载,长期在5HZ运行,且没有过载能力的降容.3)因要求有过载能力的降容(IGBT)纵坐标为IN,最大为140% IN(IN为降容前电流,相对IB则大于140%).给出周期,过载时间和倍数,基准电流,求装置电流.例: 1000S周期, 过载时间60S, 装置降容使用20%后过载倍数118%IN(是参考降容前的额定电流).把1000A当作800A使用,可过载电流到1180A 60S.相对IB过载145%(控制对象基准电流小于800A).纵坐标为IB,最大可超过140%此表从另外角度解释过流: 告诉IB和过载信息,满足条件,求出降容系数,(装置额定电流*降容系数>IB).实际与上表对应的.对平方特性的风机和泵,GM150可驱动国产变频电机或SIEMENS所有高压电机,也可驱动加Y15选件的国产非变频电机.无过载要求对恒转矩负载且有过载要求,GM150可驱动国产变频电机或SIEMENS所有高压电机,不能驱动加Y15选件的国产非变频电机.4)因要求有过载能力的降容(IGCT)6.变频器对电机的要求1)电压要求参数:2)电机模型参数:3)不同电机可配的输出选项7.变频器控制的重要接口参数高压开关的开关量输入信号及连接:整流单元.P6684.0=CU320.r722.0, CB ready status signal(1=ready)整流单元.P6686.0=CU320.r722.1, CB open status signal(1=open)整流单元.P6685.0=CU320.r722.2, CB close status signal(1=close)整流单元.P6689.0=CU320.r722.3, external trip signal(1=trip)整流单元.P6687.0=CU320.r722.4, CB auxiliary voltage1 ok(1=ok)整流单元.P6688.0=CU320.r722.5, CB auxiliary voltage2 ok(1=ok)逆变器.P845.0=CU320.r722.6, emergency button(1= no emergency signal)逆变器.P6576.1=CU320.r722.7, external safety circuit trip(1= no trip)，高压开关的开关量输入信号及连接:CU320.P738=整流单元.r6660.0, command CB close(1=active)CU320.P739=整流单元.r6660.1, command CB open(0=active, can change)CU320.P740=整流单元.r6660.2, open under voltage coil(0=active)(normally in “1” status, if it is “0”, it mean undervoltage.CU320.P741=整流单元.r6571.0, command pre-charge on(1=active)第二篇：西门子6SE70变频器的使用06讲义西门子6SE70变频器的使用一、PROFIBUS-DP通讯设置1、恢复出厂值P60=2 P970=0（若不能恢复出厂值，则先让P053=7，再恢复出厂值。
西门子变频器 G150并联相关问题
大功率G150的并联介绍1.大功率G150介绍G150大功率装置指电压等级400V 630KW以上和电压等级690V 1000KW以上的变频器,其硬件结构为并联方式, 即由二套完全相同的小功率装置并联构成, 外部主回路设备如输入侧开关,断路器,接触器,电抗器,电机连接端子等为二套. 而控制器CU320,输入输出端子板TM31和AOP30操作面板为一套. 某大功率的G150外观如下图:.2. G150并联方案种类并联结构的 G150装置即可以用做6脉动系统,也可以用做12脉动系统,依据用户的设计或变压器的要求,G150可灵活适配.图二图三对图二的系统 (变压器为双绕阻, 异步电机为电气隔离的双绕阻电机), 输入侧的二个2%电抗器选件必须有,并联的输入和输出侧的动力电缆尽可能对称如长度相等,粗细相同, 从而保证负荷尽可能平均分配.并联后的功率为总功率的97%. 对非并联的G150, 主接触器为选件,可选,也可不选, 但对并联结构的G150, 主接触器选件L13或L26必须包括.对图三的系统 (变压器为双绕阻,异步电机为单绕阻电机),输入侧的二个2%电抗器选件必须有.对此种方案, 如功率单元到马达的动力电缆长度大于最小电缆长度, 则用于解耦的输出电抗器不要求,否则输出电抗器选件必须. 并联的输入和输出侧的动力电缆尽可能对称如长度相等, 粗细相同, 从而保证负荷尽可能平均分配. 并联的功率为总功率的92%. 对非并联的G150, 主接触器为选件,可选,也可不选, 但对并联结构的G150, 主接触器选件L13或L26必须包括.图四图五对图四系统 (变压器为三绕阻, 异步电机为电气隔离的双绕阻电机), 变压器的阻抗大于4%. 输入侧的二个2%电抗器依据变压器的类型和阻抗决定, 如变压器为双层的设计且阻抗大于6%,可不加输入电抗器, 并联的输入和输出侧的动力电缆尽可能对称如长度相等,粗细相同保证负荷尽可能平均分配. 并联的功率为总功率的97%.对图五系统 (变压器为三绕阻, 异步电机为单绕阻电机),变压器的阻抗大于4%,输入侧的二个2%电抗器依据变压器的类型和阻抗决定,如变压器的阻抗双层的设计且大于6%,可不加输入电抗器, 如功率单元到马达的动力电缆长度大于最小电缆长度,则用于解耦的输出电抗器不要求.并联的输入和输出侧的动力电缆尽可能对称如长度相等, 粗细相同保证负荷尽可能平均分配.并联的功率为总功率的92%.C: 最小电缆长度对并联结构的G150,当驱动电机为单绕阻电机,如输出电缆长度大于最小电缆长度,可不加输出电抗器.3. 并联的G150的重要参数.A: P1802调制模式: 对双绕阻电机,可使用SVM, 也可以使用PEM.而对单绕阻电机, 不能使用PEM模式.B: P7003 电机绕阻形式: 双绕阻时设置为1, 单绕阻设置为0.C: P7035 , 双绕阻电机为1.D: P7001, 对单绕阻电机,可以对功率单元设置为不激活(此功能可用于一个功率单元故障时G150还能继续工作)E: P7000-P7252, 可以监视每个并联功率单元的工作状况如温度,电流同步,相电流等.4. 大功率G150主回路电路图例子: 690V/1300KW左侧功率电路图:右侧功率电路图:从上图可见,每个功率单元有自己的CIB板,控制自己的风扇和接触器等,由CU320实现同步控制.5. 并联连接的G150一些问题A: G150并联目的有: 增大装置功率容量, 或实现冗余, 或紧急情况下还有部分功率单元工作. 对V2.6以上版本的并联G150, 如果一个功率单元本身有较小问题并不影响其它元件工作,可以通过”不激活功能”来屏蔽此功率单元,其它正常工作. 如果一个功率单元本身有严重故障,必须停机,拆掉此功率单元和相关的DRIVE_CLIQ电缆, 修改TOPO结构等工作才能正常运行.注意并联的G150有专门的并联TOPO结构, 见左下图,即拆除功率单元后的TOPO有变,必须相应更改, CU320才能正常工作.B: 销售在配置大功率G150, 如不了解用户系统尤其变压器情况,建议加上输入电抗器选件, 同时接触器L13或L26必须选则.C: 对调试工程师, 必须了解电机绕阻, 设置正确的绕阻,调制模式等重要参数.D: 并联的功率单元柜没有控制变压器.E: 并联的功率单元有自己的PSB电源板, TDB整流单元板和IGD 触发板等. 不同于6SE70并联, G150的触发脉冲独立的.6. 并联连接的G150调试流程A: 检查快熔是否在,包括风机回路, AC230V和DC24V回路.B: 依据电压等级调整控制变压器接线和跳线.C: 连接从主功率单元到从功率单元的接线包括控制信号, 控制电源和DRIVE_CLIQ等.D: 用电缆连接柜间的DC母排( SIEMENS提供)E: 按图纸检查接线是否松动,相应的信号如电源,互锁等是否正常.并联G150柜间信号连接复杂,必须认真检查.F: 按单台G150流程调试.。
siemens变频主从控制
摘要：本文介绍变频器在主从控制中的工作原理及其实现方法，并论述了各种实现方法的控制特点。
Abstract:In this paper ,the author introduces the principle of the Master- Slave Control of frequency converters , provides the realizing method and discusses the characteristic of different control means.关键词：主从控制、模拟量输入输出、ProfiBUS、SIMOLINK。
Keyword: The Master- Slave Control、AI/AO、Process Field Bus、Siemens Motion Link。
在变频器的应用中，有很多场合需要进行主从控制，当一个传动设备是由两个或多个电机驱动的时候（以下如没有特别说明都是以两个电机驱动的主从控制为例来说明），就需要通过主从控制来分配各个电机间的负荷使其达到均匀平衡，以满足对传动点的控制精度。
一、主从控制的工作原理：主从应用中主传动是典型的速度控制，而从传动是速度或者转矩控制，一般情况下可分为：1、当主传动和从传动的电机轴通过齿轮或链条相互固定地连接时，从传动与主传动之间不能有速度差（参见图1），从传动使用转矩控制，其工作时只负责输出一定比例的转矩以减少主传动的负荷，整个传动的速度控制由主传动来完成。
2、当主传动和从传动的电机轴通过传输带等设备柔性地连接时，从传动与主传动之间允许有细微的速度差（参见图2），从传动使用速度控制。
3、在一些特殊应用中从传动既需要速度控制，也需要转矩控制，原因是两个电机轴工作时有的时候是硬性连接，有的时候是柔性连接，一般有主从控制性能的变频器都有自由切换这两种控制方式的功能。
二、主从控制的实现方法主从控制的关键技术问题是如何把主传动的速度信号或转矩信号高速和精确地传送到从传动变频器，实现方法因产品规格型号不同会有所差别，并且在各种应用场合中由于传动控制精度的要求不同也可以通过不同的方法来实现，以下以西门子的SIMOVERT MASTERDRIVERS系列6SE70书本型变频器为例说明主从控制的几种实现方法及其控制特点。
变频器之主从控制
变频器之主从控制
北京世纪地和科技有限公司刘宝成在变频器的应用中，有很多场合需要进行主从控制，当一个传动设备是由两个或多个电机驱动的时候（以下如没有特别说明都是以两个电机驱动的主从控制为例来说明），就需要通过主从控制来分配各个电机间的负荷使其达到均匀平衡，以满足对传动点的控制精度。
一、主从控制的工作原理：主从应用中主传动是典型的速度控制，而从传动是速度或者转矩控制，一般情况下可分为：
1、当主传动和从传动的电机轴通过齿轮或链条相互固定地连接时，从传动与主传动之间不能有速度差（参见图1），从传动使用转矩控制，其工作时只负责输出一定比例的转矩以减少主传动的负荷，整个传动的速度控制由主传动来完成。
2、当主传动和从传动的电机轴通过传输带等设备柔性地连接时，从传动与主传动之间允许有细微的速度差（参见图2），从传动使用速度控制。
3、在一些特殊应用中从传动既需要速度控制，也需要转矩控制，原因是两个电机轴工作时有的时候是硬性连接，有的时候是柔性连接，一般有主从控制性能的变频器都有自由切换这两种控制方式的功能。
二、主从控制的实现方法主从控制的关键技术问题是如何把主传动的速度信号或转矩信号高速和精确地传送到从传动变频器，实现方法因产品规格型号不同会有所差别，并且在各种应用场合中由于传动控制精度的要求不同也可以通过不同的方法来实现，在实际应用中工程人员可以根据两台（或多台）电机的负载耦合方式或控制精度要求的不同而选择不同的方式来实现主从控制，基于相同的控制原理，这条原则在其他变频器的主从控制中也同样适用。
西门子 SINAMICS G130 G150高性能单机传动变频调速器 说明书
高性能单机传动变频调速器SINAMICS G130/G150SINAMICS—适合各种任务的最佳变频器着眼未来的新一代传动家族SINAMICS 为客户呈献了一代能适合各种任务的最佳变频器—所有变频器都能够以标准方式进行组态、参数化、调试和操作。
SINAMICS —可完成任何任务• 宽广的功率范围：0.12 kW ~120 MW• 宽广的电压范围：220 V~10 kV• 共用的软硬件平台保证了功能统一• 变频器的工程组态仅需两个工具：SIZER 用于工程选型STARTER 用于参数化和调试• 高度灵活性和模块化SINAMICS G130 — 变频装置适用于大功率，恒/变转矩应用，性能要求较高的单机应用场合SINAMICS G130 功率和电压范围380~480 V 110~560 kW 500~600 V 110~560 kW 660~690 V75~800 kW结构紧凑，操作简单，运行安静SINAMICS G130 作为西门子公司的新一代变频装置，适用于大功率，高性能，而无需再生反馈的单机驱动的场合。
它既适用于恒转矩负载，如挤出机、搅拌机或输送机等，也可用于具有平方转矩负载，如泵、风机和压缩机等。
由于采用了全新设计理念：模块化的机械设计，损耗极低的半导体器件 IGBT 以及革新的冷却系统，SINAMICS G130 成为一款性能非常优良，运行异常安静、结构极为紧凑的变频器。
优异的性价比SINAMICS G130 变频器经全新开发设计，使其在整个产品周期都具有投入成本低廉而客户获益众多的特点。
这些优点不仅体现在一次采购中，还体现在安装、调试、以及日常运行以及服务的整个过程中。
作为全集成自动化系统中的一员，更凸现出 SINAMICS G130 的高性价比。
电机端得到 100% 输入电源电压 — 无任何次生危害到目前为止，电压源型变频器主要使用两种技术来调制可变的输出电压。
每种技术都有其自身的优缺点：空间矢量技术可将电机电流中的谐波降到最低程度，从而降低了电机的附加损耗。
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西门子G150变频器主从控制方式应用一例
冯晓辉;郭颖
【摘要】SIEMENS G150 inverter, with medium performance requirements and without regenerative feedback, has been specially designed to meet the requirements of drives with quadratic and constant load characteristics. When a drive system consists of more than 2 motors, Master/Slave control is a kind of control method which is used to ensure the motor load distributing balance to meet the accuracy requirement.%西门子SINAMICS G150变频器是针对平方转矩和恒定转矩特性负载而特别设计的,满足中等性能要求,无再生反馈能力的柜机解决方案；主从控制是当一个传动设备由两个或多个电机驱动时,为保证各电机负荷的均匀分配而采用的一种控制方式以满足控制精度要求.【期刊名称】《微处理机》
【年(卷),期】2013(034)001
【总页数】3页(P86-88)
【关键词】西门子;变频器;主从控制
【作者】冯晓辉;郭颖
【作者单位】北方重工集团装卸设备分公司,沈阳110000
【正文语种】中文
【中图分类】TM464;TP
1 引言
西门子SINAMICS G150变频器是将G130变频器和所需要的输入和输出侧组件集成到专门设计的机柜中而组成的变频柜解决方案，是针对恒转矩及平方转矩特性负载的，具有中等性能要求，但无需再生反馈的传动应用所开发的一款单机应用的变频调速柜。
具有结构紧凑，模块化设计，维修方便的特点，并可通过选配多种选件来满足客户的特定需求，应用非常广泛。
主从控制是当一个传动设备由两个或多个电机驱动时，为保证各电机负荷的均匀分配就需要采用主从控制方式以满足控制精度要求。
某厂新上生产线选用G150变频器驱动木材破碎机。
这里介绍G150变频器主从控制在木材破碎机上的应用及调试经验。
2 主从控制的工作原理
主从应用中主传动是典型的速度控制，而从传动是速度控制或者转矩控制，一般情况下可分为:
当主传动和从传动的电机轴通过减速机，链条等相互固定的刚性连接时，从传动与主传动之间不能有速度差，从传动使用转矩控制，其工作时只负责输出与主传动相同的转矩以分担主传动的负荷，整个传动系统的速度控制由主传动来完成。
当主传动和从传动的电机轴通过传输带等设备柔性地连接时，从传动与主传动之间允许有细微的速度差，从传动使用速度控制。
在一些特殊应用中，从传动既需要速度控制，也需要转矩控制，原因是两个电机轴工作时有的时候是刚性连接，有的时候是柔性连接，一般有主从控制性能的变频器都有自由切换这两种控制方式的功能。
主从控制的关键问题是如何把主传动装置的速度信号或转矩信号高速和精确地传送到从传动装置，实现方法因产品规格型号不同会有所差别，并且在各种应用场合中
由于传动控制精度的要求不同也可以通过不同的方法来实现，主要有:通过模拟量
输入/输出口，及各种通讯模块。
本例中用模拟量输入/输出口可以完全满足工艺要求。
3 系统配置
两台G150变频器做主/从控制，分别控制两台刚性连接的电机组成木材粉碎机;如图1所示。
图1 驱动系统示意图
主/从间的通讯通过端子模块TM31的数字和模拟通道来实现。
上位机采用PLC控制。
4 调试中出现的问题及对策
4.1 控制方式
G150的转矩控制方式有两种，一是转矩控制的直接选择，二是转矩控制的间接选择。
转矩控制的直接选择是指参数P1300=22/23，控制方式设定为无编码器或者带编码器的转矩控制，转矩设定值是P1503，P2003是参考转矩;转矩控制的间接选择是指参数P1300=20/21，控制方式设定为无编码器或者带编码器的速度控制，速度控制切换到转矩控制的信号源P1501被置1，转矩设定值是P1503，P2003
是参考转矩。
本例应用中采用转矩控制直接选择且无编码器反馈，即P1300=22。
G150可以在无编码器的条件下实现转矩控制，对于工艺要求不高的场合，降低了硬件成本。
但其在低速时即开环控制期间，性能不高，不能实现真正意义的闭环转矩控制(即自动进行速度设置)，而是转矩给定值通过斜坡积分器改变给定速度。
因此只适用于低速时有加速转矩无负载转矩的场合。
而带编码器的转矩控制并没有此限制。
对于本例中的应用，采用无编码器的转矩控制完全可以满足工艺要求。
功能框图如图2所示。
4.2 速度限幅
从功能图中看，虽然速度限幅在转矩给定的前端，好像对转矩控制的从动装置的速度不应该有限制，但实际上，当速度超过P1082所设的最高速度后，速度限制调
节器可以通过降低转矩限幅来防止失速。
图2 转矩控制功能图
事实证明，P1082能有效地限制转矩控制的从动装置的最大速度，以防止飞车。
因此对从动装置来说，即使是无负载并且脱轴的情况下，只要正确设置了P1082，也无飞车危险(但速度可能会有超调)。
4.3 启动/停车存在的问题
对于从动装置是转矩控制的情况(P1300=22)，如果同一个启动命令分别控制主和从的ON/OFF1信号，会出现虽然两台变频器同时启动，但停车时主的按OFF1斜坡下降时间停车，而从的因无速度环控制，而将立即脉冲封锁和断电，即惯性停车(OFF2);即停车时不能实现主/从负载的均匀分配。
而如果为使主动和从动装置同时停车，而用主的脉冲使能信号控制从的ON/OFF1信号，虽然能实现同时停车，
但又会出现主的启动信号来之后，主动装置启动，经过主的合闸和激磁时间延时后，脉冲使能信号才发出，从的才能启动;即虽然能实现同时停车，但又不能实现启动
过程的同步;为了解决这个矛盾，可以将从的ON/OFF1与OFF3配合使用;因为用
转矩控制时(P1300=22)，OFF3命令可以实现从转矩控制到速度控制的切换。
那
么如果只是简单用主的ON/OFF1信号作为从的ON/OFF1，同时用主的
ON/OFF1信号控制从的 OFF3，又会出现因为OFF3优先级高于ON/OFF1，导
致启动时，从动装置无法检测到启动信号上升沿，从而导致无法启动的现象。
为了解决这个矛盾，可以将从的ON/OFF1与OFF3及其状态字配合使用;具体地说，
就是用主的启动信号(ON/OFF1)控制从的OFF3，再用从的OFF3状态字(R898.2)控制从的ON/OFF1;同时将从动装置的OFF3停车时间设成与主的OFF1停车时间一致。
即停车用OFF3控制，再用OFF3的状态字控制启动ON/OFF1，这样就可
以实现主/从装置的可靠的同步启动和停止。
上述功能也可以通过将从动装置设置成速度控制(P1300=20)，再用P1501实现速度控制和转矩控制之间的切换，而不用OFF3命令;
也可以将上述的逻辑关系用自由功能块来实现。
4.4 使能控制
为保证主/从同步操作的更加可靠，可以将二者的脉冲使能信号相连。
4.5 故障信息
SINUMICS系列变频器每个对象都有自己的故障状态信息，如果分别向外发送会
很麻烦，这时可以用一个全局变量R3114.10(V2.5版本以后)，任何一个对象有故障，它都可以被置位，因此只要一个信号就可识别装置的任何一个对象是否有故障。
为保证从动装置出现故障，主动装置也要停车，可以将从的“R3114.10”信号连
到主的CU的“外部故障”，以保证从的有故障，主的也停车。
主/从装置主要参数设置如表1所示。
主/从装置间TM31接线如图3所示。
4.6 自由功能块
使用自由功能块，首先要激活 FREE FUNCTION的功能，然后才能看到P20000
以后的参数，然后在P20000中为RUN－TIME GROUP选择采样时间，再在所
用功能中分配RUN－TIME GROUP即可。
表1 主要参数设置
图3 主从驱动间接口
如果无特殊要求，其他可用默认设置。
首次激活并使用自由功能块要离线配置，然后再下载，以后则可以在线配置和修改。
4.7 电机优化
完成项目组态;输入电机铭牌数据;启动变频器进行静态辨识和动态优化;
优化完成后必须及时将参数保存到CF卡上，否则装置断电后参数不保存还需再次
优化。
5 结束语
G150变频器作为西门子新一代变频器，功能强大，应用广泛，结合全新的图形化的调试软件STARTER，极大地方便了调试过程，可以根据不同的工艺要求灵活实现各种功能。
参考文献:
［1］天津电气传动设计研究所.电气传动自动化技术手册(第二版)［M］.北京:机械工业出版社出版社，2005.
［2］孟晓芳，李策，王珏.西门子系列变频器及其工程应用［M］.北京:机械工业出版社出版社，2008.
［3］西门子公司.SINAMICS S120功能手册［Z］.西门子公司，2011－01.。