應(yīng)用中，為了防止電機(jī)由于過(guò)電流或外部原因?qū)е逻^(guò)熱而被損壞，設(shè)定電機(jī)的溫度保護(hù)功能。即當(dāng)電機(jī)的溫度超過(guò)一定值時(shí)，變頻器跳閘(OFF2)。通常情況下，溫度保護(hù)有以下兩種方式：

    通過(guò)電機(jī)的溫度模型對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù);

    當(dāng)我們對(duì)西門子G120變頻器進(jìn)行快速調(diào)試時(shí)，變頻器會(huì)根據(jù)電機(jī)相關(guān)參數(shù)，如功率、電流等參數(shù)來(lái)建立電機(jī)溫度模型。對(duì)于西門子標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)，電機(jī)模型數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，但對(duì)于第三方電機(jī)，在完成快速調(diào)試之后，建議用戶做電機(jī)參數(shù)自動(dòng)識(shí)別，如參數(shù)(P0340,P1910)，建立電機(jī)等效電路數(shù)據(jù)，以便更好地計(jì)算電機(jī)內(nèi)部能量損失。

    在變頻器運(yùn)行過(guò)程中，變頻器會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)際輸出電流，通過(guò)I2t計(jì)算來(lái)判斷電機(jī)是否過(guò)溫，當(dāng)I2t計(jì)算結(jié)果超過(guò)P0614(對(duì)于MM420),P0604(對(duì)于MM440,MM430)里所限定的溫度時(shí)，變頻器會(huì)采取在P0610中所設(shè)定的措施，如報(bào)警、跳閘等。

    如下圖1所示：

    圖1電機(jī)溫度保護(hù)模型

    注：利用電機(jī)溫度模型對(duì)電機(jī)進(jìn)行溫度保護(hù)是西門子標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)中所有產(chǎn)品具備的功能。

    通過(guò)溫度傳感器進(jìn)行外部保護(hù)

    常見的溫度傳感器有兩種：PTC;KTY84。

    1）PTC傳感器：

    PTC(Positive-Temperature-Characteristic)傳感器是一個(gè)具有正溫度特性的電阻。在常溫下，PTC電阻的阻值不高（50-10O歐姆）。一般情況下，電動(dòng)機(jī)里是把三個(gè)PTC溫度傳感器串聯(lián)連接起來(lái)（根據(jù)電動(dòng)機(jī)制造廠家的設(shè)計(jì)），這樣，“冷態(tài)”下的PTC電阻值范圍為150至300歐姆。PTC溫度傳感器也常常稱為“冷導(dǎo)體”。但是，在某一特定溫度時(shí)，PTC的阻值會(huì)急劇上升。電動(dòng)機(jī)制造廠家是根據(jù)電動(dòng)機(jī)絕緣的常規(guī)運(yùn)行溫度來(lái)選擇這一特定溫度的。由于PTC傳感器是安裝在電動(dòng)機(jī)的繞組中，這樣，就可以根據(jù)電阻值的變化來(lái)判斷電動(dòng)機(jī)是否過(guò)熱。PTC溫度傳感器不能用來(lái)測(cè)量溫度的具體數(shù)值。

    對(duì)于變頻器：MM440;MM430;G120提供了電機(jī)溫度傳感器的接口，PTC傳感器保護(hù)可以與電機(jī)溫度模型同時(shí)工作。例如MM440,當(dāng)電動(dòng)機(jī)的PTC已經(jīng)接到MM440變頻器的控制端14和15時(shí)，只要選擇P0601＝1（采用PTC溫度傳感器）激活電動(dòng)機(jī)溫度傳感器的功能，那么，MM4變頻器就會(huì)知道電機(jī)的狀態(tài)，過(guò)熱時(shí)變頻器就會(huì)故障跳閘使電動(dòng)機(jī)得到保護(hù)。

    如果PTC電阻值超過(guò)2000歐姆，變頻器將顯示故障F0004（電動(dòng)機(jī)過(guò)溫）。如果PTC電阻值低于100歐姆，變頻器將顯示故障F0015（電動(dòng)機(jī)溫度檢測(cè)信號(hào)丟失）。這樣，當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)熱和溫度傳感器斷線時(shí)，都能使電動(dòng)機(jī)得到保護(hù)。

    此外，電動(dòng)機(jī)還受到變頻器中電動(dòng)機(jī)溫度模型的監(jiān)控，傳感器與溫度模型構(gòu)成“或”關(guān)系，形成了一個(gè)電動(dòng)機(jī)過(guò)熱保護(hù)的冗余系統(tǒng)。

    2）KTY84傳感器：

    KTY84傳感器的原理是基于半導(dǎo)體溫度傳感器（二極管），其電阻值的變化范圍從0℃時(shí)的500歐姆可到300℃時(shí)的2600歐姆。KTY84具有正的溫度系數(shù)，但與PTC不同，它的溫度特性幾乎是線性的。電阻的性能可以與具有很高溫度系數(shù)的測(cè)量電阻兼容。

    如果KTY84傳感器被激活(P0610=2)，變頻器會(huì)對(duì)KTY傳感器的阻值進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)變頻器也根據(jù)電動(dòng)機(jī)溫度模型自動(dòng)計(jì)算電動(dòng)機(jī)的溫度。KTY84傳感器識(shí)別出斷線時(shí)，就發(fā)出報(bào)警信號(hào)A0512（電動(dòng)機(jī)溫度檢測(cè)信號(hào)丟失），并自動(dòng)切換到電動(dòng)機(jī)的溫度模型。

    對(duì)于變頻器MM420、G110，沒(méi)有提供溫度傳感器接口，我們能夠通過(guò)電機(jī)溫度模型對(duì)電機(jī)進(jìn)行溫度保護(hù)，同時(shí)，我們也可以用數(shù)字端子觸發(fā)外部故障的方式來(lái)保護(hù)電機(jī)，因?yàn)閷?duì)于通常的溫度傳感器，其輸出阻抗會(huì)隨溫度成線性關(guān)系變化，如下圖3所示。因此傳感器的阻抗能夠反映當(dāng)前電機(jī)溫度，我們可以按照?qǐng)D4連接方式，隨著傳感器阻值增大，端子5上的電壓會(huì)逐漸增大。當(dāng)電壓超過(guò)數(shù)字量的觸發(fā)電壓時(shí)，數(shù)字端子有效，觸發(fā)外部故障跳閘。設(shè)置參數(shù)如下：P0701,P0702orP0703=29.

    另外，我們也可以利用溫度繼電器來(lái)觸發(fā)外部故障，如在西門子低壓產(chǎn)品中，有可以用來(lái)測(cè)量電機(jī)溫度的繼電器，如3RS1000-1CK10，我們可以設(shè)定一個(gè)限定值，當(dāng)電機(jī)溫度超過(guò)此值時(shí)，繼電器動(dòng)作，觸發(fā)外部跳閘。

    新一代西門子G120變頻器在鍋爐風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

    引言

    風(fēng)機(jī)是工礦企業(yè)的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，據(jù)有關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)，全國(guó)風(fēng)機(jī)，水泵電動(dòng)機(jī)裝機(jī)容量約35000MW，耗電量約占全國(guó)電力耗電量的40%左右。目前，風(fēng)機(jī)和水泵運(yùn)行中還有很大的節(jié)能潛力。在風(fēng)機(jī)運(yùn)行中應(yīng)用變頻器調(diào)速，其節(jié)電率一般可在20%~60%，投資回收期為1~3年，不僅節(jié)電*，而且能滿足生產(chǎn)工藝的要求，保產(chǎn)品質(zhì)量,經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

    風(fēng)機(jī)在鍋爐中也是重要設(shè)備，工業(yè)鍋爐根據(jù)采用的燃料不同，通常分為燃煤，燃油和燃?xì)馊N。這三種鍋爐的控制系統(tǒng)基本相同，只是燃料量的調(diào)節(jié)手段有所區(qū)別。變頻器在控制系統(tǒng)中可以調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量，引風(fēng)機(jī)的引風(fēng)量和燃料的進(jìn)給量，即實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐的精確控制，又達(dá)到了節(jié)電和節(jié)省燃料的目的。

    特點(diǎn)

    G150是西門子新一代變頻器SINAMICS家族中的一員，它不僅繼承了MasterDrive的特點(diǎn)，而且具有自身的優(yōu)點(diǎn)。G150是柜體式單傳動(dòng)的變頻器，功率范圍75KW~2700KW，進(jìn)線電壓分為380V~480V，500V~600V，660V~690V三個(gè)電壓等級(jí)，控制方式為無(wú)速度傳感器的矢量控制(sensorlessvectorcontrol)和矢量控制。無(wú)速度傳感器的矢量控制是矢量控制的一種，只是沒(méi)有速度傳感器，通過(guò)電機(jī)模型的計(jì)算來(lái)估測(cè)電動(dòng)機(jī)的速度反饋值。無(wú)速度傳感器的矢量控制的控制精度和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不如帶速度閉環(huán)的矢量控制，但也有系統(tǒng)簡(jiǎn)單，無(wú)需維護(hù)速度傳感器，價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于風(fēng)機(jī)泵類電機(jī)。

    傳統(tǒng)的V/f控制也無(wú)需速度傳感器，但對(duì)于大功率的風(fēng)機(jī)泵類電機(jī)，如用V/f控制無(wú)電流環(huán)控制，容易引起電流的波動(dòng)。無(wú)速度傳感器的矢量控制，不僅有速度閉環(huán)而且有電流閉環(huán),電機(jī)的穩(wěn)態(tài)電流更穩(wěn)定。

    G150具有豐富的客戶端子，包括8個(gè)數(shù)字量輸入(DI)，4個(gè)雙向輸入/輸出(DI/DO)，2點(diǎn)繼電器輸出(DO)，2個(gè)模擬差分輸入(AI)，2個(gè)模擬輸出(AO)，1個(gè)KTY84溫度傳感器或PTC敏電阻，±10V輔助電源用于模擬給定輸入，24V輔助電源用于數(shù)字量輸入，所有的DI/DO，AI/AO都可以自由編程定義功能。與MasterDrive不同，G150的客戶端子，不在控制板上，而是在客戶端子板TM31上。當(dāng)有端子損壞時(shí)，只須更換TM31，節(jié)約了維修成本。

    PROFIBUS接口是G150的標(biāo)準(zhǔn)配置，無(wú)需選件。通過(guò)PROFIBUS可以將G150連接到更高層的自動(dòng)化系統(tǒng)。通過(guò)PROFIBUS可以與調(diào)試軟件Starter連接，便于調(diào)試和存儲(chǔ)參數(shù)。G150的程序和參數(shù)存儲(chǔ)于Flashcard中，F(xiàn)lashcard中的數(shù)據(jù)可用Flashcard適配器讀取，存儲(chǔ)在硬盤中，或刻成光盤存檔。如有相同功率，相同功能的設(shè)備，可將數(shù)據(jù)直接拷貝

    到新的Flashcard中，不需設(shè)置任何參數(shù).。另外如舊設(shè)備的參數(shù)被調(diào)亂，或Flashcard損壞也可用以上的方法進(jìn)行恢復(fù)。

    系統(tǒng)簡(jiǎn)介

    在這個(gè)鍋爐中共有四臺(tái)電機(jī)使用了G150變頻器，分別控制蒸汽、熱油、熱煙氣。熱煙氣由2臺(tái)315KW的電機(jī)控制，經(jīng)管道送入主風(fēng)機(jī)，用于干燥木漿。2臺(tái)315KW的G150變頻器分別控制這兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)G150的輸出頻率，來(lái)控制風(fēng)機(jī)的輸出功率，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱煙流量的精確調(diào)控，不僅滿足了工藝的要求，而且比用擋風(fēng)板調(diào)節(jié)熱煙流量更節(jié)能。另兩臺(tái)132KW的電機(jī)分別將蒸汽發(fā)生器中的蒸汽和熱油發(fā)生器中的熱油送入混合室中。蒸汽發(fā)生器中的蒸汽輸出量的調(diào)節(jié)可以控制蒸汽發(fā)生器中的壓力和溫度，熱油發(fā)生器中的熱油輸出量的調(diào)節(jié)可以控制熱油發(fā)生器的溫度。G150也是通過(guò)控制電機(jī)的輸出功率來(lái)調(diào)節(jié)蒸汽輸出量和熱油輸出量，實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸汽發(fā)生器的壓力和溫度，熱油發(fā)生器的溫度的控制。

    2臺(tái)132KW的電機(jī)參數(shù)和變頻器型號(hào)如下:

    132KW電機(jī)參數(shù):

    額定功率:132KW額定電壓:400V額定頻率:50HZ

    額定電流:228A額定轉(zhuǎn)速:1485r/min功率因數(shù):0.88

    選用的G150型號(hào):

    6SL3710-1GE32-6CA0-Z

    輸入:380V~480V294A

    輸出:0~480V260A

    2臺(tái)315KW的電機(jī)參數(shù)和變頻器型號(hào)如下:

    額定功率:315KW額定電壓:400V額定頻率:50HZ

    額定電流:585A額定轉(zhuǎn)速:990r/min功率因素:0.81

    選用的G150型號(hào):

    6SL3710-1GE36-1CA0-Z

    輸入:380V~480V639A

    輸出:0~480V605A

    2臺(tái)132KW電機(jī)用端子控制啟停和模擬量輸入頻率給定。2臺(tái)315KW電機(jī)PROFIBUS控制，PLC使用西門子公司的S7-300。

    用端子控制的G150的端子圖如下:

    端子X520:1是DI0用于控制變頻器的啟/停(即ON/OFF)。端子X542:5，X542:6是DO1，輸出變頻器的故障信號(hào)(DO1是繼電器輸出)。端子X522:1，X522:2是AO0，輸出實(shí)際速度值。端子X522:4、X522:5是AO1，輸出實(shí)際電機(jī)電流值。端子X521:1，X521:2是AI0，作為頻率給定.這些端子的功能是出廠設(shè)定，無(wú)需修改參數(shù)。

    (1)MainSetpoint

    (2)ON/OFFcommand

    (3)Analogoutputactualspeed

    (4)Analogoutputmotorcurrent

    (6)Inverterrelease

    (7)Converternofault

    模擬輸入0(AI0)默認(rèn)是-10V~10V的電壓輸入，用戶需要4~20mA的輸入，所以修改一些參數(shù)。P4056[0]=3，將模擬輸入0設(shè)置為4~20mA，因?yàn)樵撃M輸入波動(dòng)較大,會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以我加了10mS的濾波(P4053[0]=10)，從而給定值相對(duì)穩(wěn)定。這些設(shè)置如用調(diào)試軟件Starter修改就十分的簡(jiǎn)單、清晰、明了。如下圖所示:

    1.選擇模擬輸入的類型

    2.模擬輸入的端子

    3.模擬輸入的自由標(biāo)定

    4.一階濾波

    用PROFIBUS控制G150系統(tǒng)圖如下:將X530:1端子的接線斷開，G150就設(shè)置為PROFIBUS控制。首先要設(shè)置G150的PROFIBUS從站地址，參數(shù)是P0918，該參數(shù)的設(shè)置必須與Step7中硬件組態(tài)的地址*。

    G150的PROFIBUS從站地址也可通過(guò)撥碼開關(guān)進(jìn)行設(shè)置。這兩種設(shè)置中撥碼開關(guān)的硬件設(shè)置優(yōu)先，如撥碼都在OFF的位置，則以參數(shù)P0918的設(shè)置為準(zhǔn)。G150的GSD文件在隨機(jī)光盤可找到，文件名是si018105.GSD。G150與MasterDrive的PROFIBUS數(shù)據(jù)定義相似，PZD1是控制字/狀態(tài)字，PZD2是給定值/實(shí)際值.控制字的各位定義如下:

        該系統(tǒng)用于亞洲創(chuàng)建(河源)木業(yè)有限公司的生產(chǎn)線中，亞洲創(chuàng)建集團(tuán)致力于中國(guó)強(qiáng)化地板事業(yè)的發(fā)展，成功地塑造了”圣象”，”MOBIFLOOR”等強(qiáng)化地板，河源項(xiàng)目的建設(shè)將打破以往基材*依賴進(jìn)口，成本居高不下的局面，進(jìn)一步提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。該生產(chǎn)線中的鍋爐系統(tǒng)是由Vyncke公司做的系統(tǒng)集成，Vyncke是一家比利時(shí)公司，成立于1912年，在燃燒工藝，鍋爐系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中有著豐富的設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)。西門子新一代變頻器G150在該項(xiàng)目中,以其豐富的系統(tǒng)功能，可靠的產(chǎn)品性能，精確的控制系統(tǒng)，得到了用戶的認(rèn)可。