浅析西门子变频器的应用

　　摘要：本文作者介绍了运行定位控制系统的工作原理，分析了西门子MM420变频器的控制方式和工作特点，描述了控制系统如何使用MM420变频器实现对交流电机进行驱动，介绍了MM420变频器关键参数的作用，分析了影响变频器使用效果的各种因素，供大家参考。
　　关键词：西门子MM420；变频器；应用
　　
　　变频器启动时对电机冲击小而且各种保护功能完善，能够延长电机的使用寿命。将西门子MM420变频器应用于定位控制系统能够减少电气元器件，变频器调试简单从而减少控制系统的设计时间，提高控制系统的控制精度，增强控制系统的可靠性，达到满意的控制效果。通过西门子MM420变频器来驱动电机，增强了对电机的保护，使控制系统的可靠性和精度都有较大提高。
　　1．MM420变频器
　　1.1简要介绍
　　MM420变频器是西门子公司的一款适用于各种交流调速应用场合的高性能变频器，用于控制三相交流电机的转速和转矩。它由微处理器控制，采用IGBT作为功率输出器件，对电机具有过载、过流、欠压、缺相等完备的保护功能。它还提供操作面板，具有良好的人机界面，使其配置灵活、控制方便、维护简单。
　　1.2控制方式
　　MM420变频器都是基于V/F控制特性。异步电机的转矩是电机的磁通与转子内流过的电流之间相互作用产生的，在额定频率下如果电压一定而只降低频率，那么磁通将增大，严重时会烧毁电机，因此频率与电压要成比例地改变，使电机的磁通保持定值。
　　
　　1.3命令源配置
　　对于定位控制系统而言，交流电机有高速顺转、高速逆转、低速顺转和低速逆转4种转动状态。精确定位时电机低速运转，长距离运行或者准备接近目标值时电机高速运转。MM420变频器提供模拟、数字、串口等6种命令源，根据控制系统的工作特点选择数字输入，可以简化硬件电路。数字输入配置的电路如图1所示。DIN1设置为高速顺转，变频器输出频率+80Hz；DIN2设置为高速逆转，变频器输出频率-80Hz；DIN3设置为低速顺转，变频器输出频率+5Hz；DIN4设置为低速逆转，变频器输出频率-5Hz。
　　
　　380V电源
　　
　　图2堆垛机控制系统驱动链路原理框图
　　2．控制系统驱动链组成
　　定位控制系统驱动链路原理框图如图2所示。计算机I/O电路输出高低电平到变频器的数字输入端，变频器根据输入指令输出相应的频率驱动交流电机转动。电机通过机械装置带动设备运行。
　　3．变频器参数设置
　　MM420变频器具有上千个参数，要达到理想的控制效果有些关键参数设定很重要。在控制系统实际使用时需要设置的参数有：
　　3.1参数项0003设为3，将用户访问等级设为专家级，可以访问所有的参数。
　　3.2参数项0701和0702设为16，将数字输入1和数字输入2的功能设为电机高速转动的固定频率值；参数项0703设为10，参数项0704设为11数字输入3和数字输入4的功能设为电机低速转动的频率值。根据电机铭牌设定参数项0100（额定频率），参数项0304（额定电压），参数项0305（额定电流）的值。
　　3.3参数项1000设为30，将频率设定值的信号源设定为固定频率值；参数项1001设为+80，设定数字输入1的频率为+80（即正向高速），参数项1002设为-80，设定数字输入2的频率为-80（即反向高速），参数项1058设为+5，设定数字输入3的频率为+5（即正向低速），参数项1059设为-5，设定数字输入4的频率为-5（即反向低速）。
　　3.4参数项1060设为1.0，低速启动的斜坡上升时间设为1.0s；参数项1061设为1.0，低速停止的斜坡下降时间设为1.0s；参数项1120设为4.0，高速启动的斜坡上升时间设为4.0s；参数项1121设为4.0，高速停止的斜坡下降时间设为4.0s。上升时间和下降时间要根据电机的大小做出调整，时间过长系统响应慢，时间过短则可能引起变频器过载保护。
　　3.5参数项0731设为52.7，变频器数字输出1的功能设为变频器告警，即变频器出现告警信息时数字输出端子1闭合。
　　4．MM420变频器使用注意事项
　　4.1工作环境
　　MM420变频器运行时最大允许的环境温度是50℃，使用寿命随着温度升高成指数下降趋势，因此在变频器的安装布置时要考虑散热问题。变频器最好直立安装且变频器之间要留出散热的空间。
　　4.2电磁干扰
　　变频器在运行时由于要进行大功率整流、大功率晶体管逆变，会在输入输出回路产生电流高次谐波，这些电磁波会对附件的电子元器件产生一定的干扰，如果处理不好干扰问题，控制系统就不能可靠的工作。根据工程中积累的经验，需要采取的措施有：
　　4.2.1机箱内的变频器和其他元器件要可靠接地，接地线要尽可能短。
　　4.2.2控制信号要使用屏蔽电缆，屏蔽层接地。信号电缆和交流电源线尽量远离并且尽量避免平行走线。
　　4.2.3变频器到电机的电缆要屏蔽接地而且要尽量短。
　　5．结语
　　在自动化物流仓储系统中，堆垛机是最主要的设备之一，运行定位系统是堆垛机自动控制系统的关键地方，只有通过控制系统的精确控制，使设备及时、快速、高效率的到达目标所在的位置，定位的准确和精度才能保证存取货物托盘的可靠，安全，保证系统的正常运行，防止出现不可预测的危险。通常的堆垛机控制系统是采用的开环V/F控制系统，该系统采用由交流异步电机通过带有高精度的认址激光反馈，速度采用西门子变频器的系统控制，快速高效率响应，达到准确运行定位。随着自动化技术的进步，变频器越来越多地应用在交流电机驱动领域，尤其是西门子变频器性能稳定、功能丰富、配置灵活，在工程中得到广泛应用。
　　参考文献：
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　　［2］冯垛生，张淼.变频器的应用及维护［M］.广州：华南理工大学出版社，2001
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　　［4］任礼维，林瑞光.电机与拖动基础［M］.杭州：浙江大学出版社，1994
　　［5］西门子（中国）有限公司.MICROMASTER420通用型变频器0.12～11kW操作说明书［Z］，2001
　　［6］西门子（中国）有限公司.MICROMASTER420通用型变频器0.12～11kW参数表［Z］，2001

《浅析西门子变频器的应用》

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