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西门子变频器g120
西门子新一代SINAMICSG150在锅炉风机中的应用
引言
风机是工矿企业的主要动力设备，据有关部门的统计，全国风机，水泵电动机装机容量约35000MW，耗电量约占全国电力耗电量的40%左右。目前，风机和水泵运行中还有很大的节能潜力。在风机运行中应用变频器调速，其节电率一般可在20%~60%，投资回收期为1~3年，不仅节电，而且能满足生产工艺的要求，保产品质量,经济效益十分显著。
风机在锅炉中也是重要设备，工业锅炉根据采用的燃料不同，通常分为燃煤，燃油和燃气三种。这三种锅炉的控制系统基本相同，只是燃料量的调节手段有所区别。变频器在控制系统中可以调节送风机的送风量，引风机的引风量和燃料的进给量，即实现对锅炉的精确控制，又达到了节电和节省燃料的目的。
西门子变频器g120
G150是西门子新一代变频器SINAMICS家族中的一员，它不仅继承了MasterDrive的特点，而且具有自身的优点。G150是柜体式单传动的变频器，功率范围75KW~2700KW，进线电压分为380V~480V，500V~600V，660V~690V三个电压等级，控制方式为无速度传感器的矢量控制(sensorlessvectorcontrol)和矢量控制。无速度传感器的矢量控制是矢量控制的一种，只是没有速度传感器，通过电机模型的计算来估测电动机的速度反馈值。无速度传感器的矢量控制的控制精度和系统的动态性能不如带速度闭环的矢量控制，但也有系统简单，无需维护速度传感器，价格便宜的优点，尤其适用于风机泵类电机。
传统的V/f控制也无需速度传感器，但对于大功率的风机泵类电机，如用V/f控制无电流环控制，容易引起电流的波动。无速度传感器的矢量控制，不仅有速度闭环而且有电流闭环,电机的稳态电流更稳定。
G150具有丰富的客户端子，包括8个数字量输入(DI)，4个双向输入/输出(DI/DO)，2点继电器输出(DO)，2个模拟差分输入(AI)，2个模拟输出(AO)，1个KTY84温度传感器或PTC敏电阻，±10V辅助电源用于模拟给定输入，24V辅助电源用于数字量输入，所有的DI/DO，AI/AO都可以自由编程定义功能。与MasterDrive不同，G150的客户端子，不在控制板上，而是在客户端子板TM31上。当有端子损坏时，只须更换TM31，节约了维修成本。
PROFIBUS接口是G150的标准配置，无需选件。通过PROFIBUS可以将G150连接到更高层的自动化系统。通过PROFIBUS可以与调试软件Starter连接，便于调试和存储参数。G150的程序和参数存储于Flashcard中，Flashcard中的数据可用Flashcard适配器读取，存储在硬盘中，或刻成光盘存档。如有相同功率，相同功能的设备，可将数据直接拷贝
到新的Flashcard中，不需设置任何参数.。另外如旧设备的参数被调乱，或Flashcard损坏也可用以上的方法进行恢复。
3系统简介
在这个锅炉中共有四台电机使用了G150变频器，分别控制蒸汽、热油、热烟气。热烟气由2台315KW的电机控制，经管道送入主风机，用于干燥木浆。2台315KW的G150变频器分别控制这两台风机，通过调节G150的输出频率，来控制风机的输出功率，实现对热烟流量的精确调控，不仅满足了工艺的要求，而且比用挡风板调节热烟流量更节能。另两台132KW的电机分别将蒸汽发生器中的蒸汽和热油发生器中的热油送入混合室中。蒸汽发生器中的蒸汽输出量的调节可以控制蒸汽发生器中的压力和温度，热油发生器中的热油输出量的调节可以控制热油发生器的温度。G150也是通过控制电机的输出功率来调节蒸汽输出量和热油输出量，实现对蒸汽发生器的压力和温度，热油发生器的温度的控制。
2台132KW的电机参数和变频器型号如下:
132KW电机参数:
额定功率:132KW额定电压:400V额定频率:50HZ
额定电流:228A额定转速:1485r/min功率因数:0.88
选用的G150型号:
6SL3710-1GE32-6CA0-Z
输入:380V~480V294A
输出:0~480V260A
2台315KW的电机参数和变频器型号如下:
额定功率:315KW额定电压:400V额定频率:50HZ
额定电流:585A额定转速:990r/min功率因素:0.81
选用的G150型号:
6SL3710-1GE36-1CA0-Z
输入:380V~480V639A
输出:0~480V605A
2台132KW电机用端子控制启停和模拟量输入频率给定。2台315KW电机PROFIBUS控制，PLC使用西门子公司的S7-300。
3.1用端子控制的G150的端子图如下:
端子X520:1是DI0用于控制变频器的启/停(即ON/OFF)。端子X542:5，X542:6是DO1，输出变频器的故障信号(DO1是继电器输出)。端子X522:1，X522:2是AO0，输出实际速度值。端子X522:4、X522:5是AO1，输出实际电机电流值。端子X521:1，X521:2是AI0，作为频率给定.这些端子的功能是出厂设定，无需修改参数。
(1)MainSetpoint
(2)ON/OFFcommand
(3)Analogoutputactualspeed
(4)Analogoutputmotorcurrent
(6)Inverterrelease
(7)Converternofault
模拟输入0(AI0)默认是-10V~10V的电压输入，用户需要4~20mA的输入，所以修改一些参数。P4056[0]=3，将模拟输入0设置为4~20mA，因为该模拟输入波动较大,会影响系统的稳定性，所以我加了10mS的滤波(P4053[0]=10)，从而给定值相对稳定。这些设置如用调试软件Starter修改就十分的简单、清晰、明了。如下图所示:
1.选择模拟输入的类型
2.模拟输入的端子
3.模拟输入的自由标定
4.一阶滤波
如何应用S7-1500CPU的ProDiag在STEP7(TIAPortal)插入变频器消息
SINAMICS(G110/G120andS110/S120)消息可以应用ProDiag功能实现通过WEB服务器或应用WinCCAdvanced/Professional直接显示，而不需要在HMI内做任何配置。
说明
这部分介绍如何进行ProDiag监控配置，监控消息不存在HMI系统中，而是存在S7-1500CPU内，HMI设备不需要做任何配置。
SINAMICS系列变频器消息由字母（A:警告，F：错误）和相应数字组成，可以到相关文件里找到报错或者警告的原因。
SINAMICSG110/G120和S110/S120消息使用XML文件格式，参见：47520881条目介绍了如何为每个变频器下载XML文件
下一步需要将XML文件转换成CSV文件的格式导入到EXCEL，77467239条目介绍了下一步需要处理的信息
下载与使用SINAMICSXML解析器信息
应用解析器将XML文件转换成CSV文件
将CSV文件导入到微软的EXECL里
示例
库中包含的FB”SinamicsAlarms”可以用来实现SINAMICS消息的诊断。输入参数“faultTextNo”和“warnTextNo”分别对应变频器的错误和报警编号。FB”SinamicsAlarms”分为2个程序段，使用SCL编写。
程序段1为监控错误的程序
程序段2为监控警告的程序
可在博途窗口（"报警显示"）或Web服务器中查看消息文本。为此，在FB“SinamicsAlarms”中为两个静态变量“statFaultProDiag”和“statWarnProDiag”组态了监视类型“错误消息”。
下表是输入参数的信息:
| 数据参数 | 数据类型 | 描述 |
|---|---|---|
| faultTextNo | Int | 输入的十进制错误号 |
| warnTextNo | Int | 输入的十进制警告号 |
需求
接下来创建一个项目，配置一个S7-1500CPU并添加驱动器，为了配置驱动器需要事先安装SINAMICSStartdrive软件或者安装GSD/GSDLM文件。
注意
在Startdrive中只支持固件版本V4.8以上的SINAMICSS120。
为了在STEP7(TIAPortal)显示的消息，需要按照如下步骤将Excel列表导入到STEP7(TIAPortal)的消息列表中：
在项目S7站总览视图中找到“PLC报警文本列表”。
插入新文本列表，用粘贴功能分配一个名字，比如说“SINAMICSG120消息文本”。
在“选择栏”下拉菜单选择”“Decimal”选项，插入新的文本列表。
选中新建的文本列表，在其下面的窗口中，应用粘贴功能为新建的文本列表输入范围0到3（某某的文本列表条目）。
打开Excel列表，选中并复制ProDiag需要配置的消息信息，例如”ErrorNumberdecimal”与“LongName”列。
在STEP7(TIAPortal)的“某某文本列表条目”窗口，“结束范围”右击在弹出的菜单第二列内选择粘贴。
图. 1
Execl内您选择的消息就被粘贴到STEP7 (TIA Portal)里您新建的“SINAMICS G120消息文本”中，保存并编译PLC站。
图. 2
在STEP7(TIA Portal)中打开全局库"109749790_SinamicsProDiag_Lib_STEP7_TIA-Portal_V14".其中功能块“SinamicsAlarms”在主模板的文件夹里。
把“SinamicsAlarms”功能块从全局库中拖拽到PLC站内的程序块里。
在块内（比如OB1）调用“SinamicsAlarms”，并为其输入参数分配全局DB变量。
改变背景DB的名字至"instSinamicsAlarmsDB"。
在STEP7(TIA Portal)程序中创建ProDiag功能块，并为起名“SinamicsDiagFB”。关于配置ProDiag的详细信息可参见例程“利用 ProDiag 进行机器设备诊断”，
右击背景DB"instSinamicsAlarmsDB"从弹出菜单里面选择”属性”
在属性窗口的属性选项卡中分配ProDiagFB. 设置：分配ProDiagFB为“SinamicsDiagFB”。
点击确定关闭窗口，打开功能块“SinamicsAlarms”。
在块接口标记静态变量"statFaultProDiag".可监视的错误信息用于此变量。
在窗口选择监控标签，下拉菜单下面的“详细文本域”改变详细文本域的内容，名称必须与文本列表*。
在这个例子里选择名称 "SINAMICS G120 Meldetexte" SINAMICS G120 消息文本
详细文本域需写入: "@4M@: @4%t#"SINAMICS G120 Meldetexte"@
重复16到17步为静态变量 "statWarnProDiag"写入详细文本信息。
Fig. 3
保存并编译STEP7(TIA Portal)项目并下载项目至CPU。
打开OB1或者是调用“SinamicsAlarms”功能块的块，转至在线监控。
现在通过DB变量可以分别读取到"faultTextNo" 和 "warnTextNo"两个参数的错误和报警数据。可以在窗口“诊断”>“报警显示”中看到相应消息的显示信息。
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