连铸变频器调试方案.docx
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连铸变频器调试方案
1、调试流程
S120调试流程：
建议：
实际应用中最好每完成一个关键步骤的配置都进行一次数据保存，以免数据意外丢失。
2、调试准备
S120变频器连接3AC380V的交流进线电压，最高直流母线电压会大于520V，远远超出了安全电压范围。
如果安装或操作不当难免会引起人身和设备事故。
在设备安装和调试过程中必须严格遵循相关的操作规范，规范如下：
1.备件材料准备
CU320-2DP、CF卡、DP通讯模块、DP电缆、Starter软件、笔记本、对讲4台。
2.机械安装检查表
检查
结果
安装前检查运输指示器，包括震动和倾斜指示
检查重心标识
检查安装环境是否满足相应设备手册规范
检查接地体载流能力是否满足规范
在设备最终安装之前，正确拆除运输用的木制托盘
保证柜顶距天花板的最小高度，继而保证冷却风道畅通和冷却风量
柜体底部必须固定牢靠
调试前检查柜内元件的震动松动情况
确保柜门打开方向上的逃生路线顺畅，遵循相关的安装规范
3.电气接线后检查
检查
结果
一、电缆、电线检查
是否所有的布线工作都已完成
控制电缆是否屏蔽
为减轻张力，电缆安装在C型安装母线上夹紧
PE母线，各个柜间的PE母线要有效连接，整个系统要建立有效接地
直流母线，各设备间的直流母线要建立可靠连接，严禁将操作工具放于母排上
DRIVE-CLiQ电缆必须按照推荐规则连接，且不超过最大允许长度
拆除无线电干扰抑制滤波器的电容接地连接片处贴有黄色警告标签（对于接地电网（TN/TT），保留连接片，拆除黄标签；对于不接地电网（IT），拆除连接片和黄标签。
）
电缆需按要求的力矩固定在端子上，电机电缆不能超出允许的最大长度，该长度因电缆类型（是否屏蔽）而异
直流母线耦合开关（包括附带预充电功能）必须正确接线，并核查熔断器配置、信号接线和参数设置
从功率设备的铭牌可以看到出厂时间，如果设备从出厂到初次调试（或停机时间）超过两年，则需要对直流母线电容进行充电
二、装置检查
直流母线电容42000μF>电机模块电容之和
组件是否按规定安装在机柜中
螺栓是否都按规定的扭矩拧紧
所有的插头是否都已正确地插入或拧紧
是否满足了组件的通风空间
是否通过安装措施，避免了装机装柜型组件上进风口和排风口之间的气流短路
存储卡是否正确插入了控制单元中
配置的驱动系统中的所有必要组件是否都存在，并已安装和连接
安全注意事项：
不要带电插拔CF卡，选件板等设备，以免引起损坏
4.设备信息统计
设备
项目
参数
单位
CU320-2DP
版本
\
驱动器
版本
\
CF卡
版本
\
电动机
电机类型
\
额定电压
V
额定电流
A
额定功率
kW
功率因数
\
额定频率
Hz
额定转速
min
极对数
\
额定转矩
Nm
电机转动惯量P341
kgm²
系统转动惯量与电机转动惯量比值P342
\
电机重量P344
kg
装置
进线电压
V
额定电流
A
额定功率
kW
3、上电前检查
检查
结果
检查设备接线是否正确。
特别注意装机装柜型整流装置的预充电回路接线和供电相序，严禁手动合闸旁路接触器或断路器
检查柜机设备的柜间母线及辅助供电连接
检查各级供电回路是否有短路情况
检查各级供电AC380/220V电源电压幅值不超过10%
24V电源容量分配（SLM1.35A；电机模块0.8A；CU3201A）
检查电机电缆接线，测量电机电缆和绕组绝缘
检查和调节风机变压器跳线，上电后还要检查风机转向
先上控制电，检查预充电和主回路的开关动作逻辑是否正常
4、通讯设置
1.总述
S7-400与S120之间通过DP总线可进行周期性数据通讯，报文采用标准报文352，6/6PZD。
使用标准S7功能块SFC14/SFC15，S7414-3DPPLC通过PROFIBUS周期性通讯方式将控制字1（CTW1）和主设定值（NSOLL_A）发送至驱动器；驱动器通过PROFIBUS周期性将状态字1（ZSW1）和速度、电流、力矩、报警/故障号、直流母线电压发送给S7414-3DPPLC。
2.CP5711连接
2.1电脑安装正确STARTER软件，并且要安装CFC软件，用DCC功能；
2.2CP5711的PROFIBUS-DP接口连接到3流电控PLC的PROFIBUS-DP接线上；
2.3首先设置电脑IP：
X.X.X.X，子网掩码：
X.X.X.0；如果不知道CU320-2DP的IP地址，也可以自动获得IP地址。
以下就以自动获得IP地址开始变频器配置。
3.PLC设置
打开S7软件，打开“3流电控plc”程序。
硬件配置如下，
注意：
DP地址与原地址一致，IO地址与原地址一致。
4.驱动系统设置
打开Starter软件，打开“3流电控plc”程序。
在自动完成驱动系统配置的情况下，驱动系统中选择标准报文352，6/6PZD，再配置自己想要的数据。
5.点击"telegramconfiguration"进入报文配置，选择适合的报文。
5、第一次上电整流回馈装置（SLM）调试
1.说明
SLM母线电压不受控，但具有100%能量回馈功能。
回馈功能可以通过参数设置（带DRIVE-CLiQ接口的设备）来禁止和激活。
连接在直流母线上的电容通过预充电电阻进行预充电。
2.接线＆上电流程
250KW的回馈整流装置的典型接线图如图2所示，其上电流程为：
（1）主开关（NS630N的辅助触点OF有选配否）合闸的同时，通过其辅助触点闭合使能SLM；
（2）通过开关量控制P840参数启动SLM；
（3）内部逻辑控制装置中的预充电接触器合闸，预充电过程持续约1至2秒钟，X9端子排的7、8号端子为预充电接触器合闸的反馈信号，该信号可接至上位的控制器；
（4）预充电完成后，X9端子排的3、4号端子的常开触点将自动闭合，需通过这个信号控制旁路接触器的线圈合闸，随后预充电接触器分闸，电流从主回路流入。
注意：
在连接X9端子排上L1、L2、L3至进线侧时，务必确保相序正确，否则在预充电时会产生相间短路，造成装置损坏。
250KW回馈整流装置端子接线
3.组态
3.1先工厂复位；
3.2自动组态；
3.3激活电路参数识别
◆设置参数P210=380V，P3410=5，表示激活了电路参数识别，同时在Alarm中也有A06400出现，表示电路识别已激活；
◆将DI0（Infeed.P840＝CU.r722.0）做为回馈整流装置的运行命令源，连接到回馈整流装置的P0840参数，手动起动回馈整流装置；（如不能启动参数P10=1，处于调试状态。
置参数P3900＝1，完成快速调试，等一会后，P10会自动变成0）
◆在第一次给出起动命令时，系统会自动识别电路参数，识别完成后，P3410自动成０，同时电源模块进入运行状态；
◆关闭电源模块，保存数据，即CopyRamtoROM，并上传到电脑上，保存项目。
存储器正确的操作方法参考《附件一：
存储器正确的操作方法》
4.模拟运行
4.1上电前检查
◆上电前一定要核查母线上所有模块的电容值之和，确保其不超过该回馈整流模块所允许的最大电容值。
否则可能导致预充电无法完成甚至损坏预充电回路；
◆上电前一定要仔细检查设备接线是否正确，各电压等级供电回路是否存在短路，电压幅值是否正常；EP端子需要进行有效连接；针对柜机还要检查柜间连接是否正常；
◆针对装机装柜型设备，要确保预充电回路和主回路进线相序一致；根据实际供电电压调整风机变压器跳线，以保证风机正常工作；
◆如果整流装置工作于IT电网，需要拆除RFI滤波器的接地连接片。
4.2模拟运行
完成上电前检查后，在线连接已经配置好的项目，若无故障和报警则可进行模拟运行测试。
打开CU320-2中Input/output接口界面，在隔离的数字量输入中使用Simulation仿真功能。
将DI0做为回馈整流装置的运行命令源，连接到回馈整流装置的P0840参数，手动起动回馈整流装置。
图7激活DI仿真
针对装机装柜型和柜机设备，先上24V和230V控制电，启动后查看预充电接触器是否正常动作；然后给设备上主电和控制电，检查预充电和旁路接触器动作是否正常，查看直流母线电压（空载运行时回馈整流装置的母线电压为1.32倍进线电压左右），查看风机转向和转速是否正常。
5.运行
模拟运行完毕后，建议再次检查主回路和控制回路接线。
并正确连接和设置整流模块的启动方式。
完成上述工作后可以给回馈整流模块上电，包括主电和控制电。
如果上电过程一切正常，就可以进行正常运行了。
注意：
电机运行前，需要通过参数P840启动回馈整流装置。
否则可能导致预充电回路过载而损坏。
6、模块预充电功能实现
SLM250KW共直流母线系统带29个16KW的电机模块，SLM和电机模块分别用CU320-2DP一对一控制。
电机模块进线母排与直流母线之间有空开，所以增加预充电功能。
7、第一次上电逆变装置调试
1.组态
1.1先工厂复位。
1.2自动组态。
1.3设置P0864=1整流上电。
1.4手动设置电动机参数。
2.逆变装置的模拟运行
2.1上电前检查：
●上电前一定要仔细检查设备接线是否正确，各电压等级供电回路是否存在短路，电压幅值是否正常；针对柜机还要检查柜间连接是否正常。
●针对装机装柜型设备，根据实际供电电压调整风机变压器跳线，以保证风机正常工作。
●测试电机相间和相对地的绝缘，以及电缆对地绝缘。
2.2模拟运行：
完成上电前检查后，在线连接已经配置好的项目，若无故障和报警则可进行模拟运行测试。
在功率>75kW的逆变装置上，可以使用模拟运行检查功率半导体的控制性能：
●断开整流装置进线主电源开关；
●断开逆变器与电机连接电缆；
●给直流母线接上<40V直流电源；
●设置参数p1272=1激活模拟运行，P1300=0,设置运行方式为VF；
●启动变频器，调节给定速度，查看装置运行状态，测量输出电压是否正常；
●模拟运行结束后，恢复p1272=0。
打开CU320-2中Input/output接口界面，在隔离的数字量输入中使用Simulation仿真功能。
将Digitalinput0作为逆变装置的启动命令源，连接到逆变装置的P0840参数，手动起动逆变装置。
通过固定给定值通道调节速度给定，测试逆变器输出电压（也可以用其它方式启动变频器，设置速度给定）。
图24激活DI仿真
若模拟运行没有问题，接下来可以对电机进行辨识和优化了。
3.异步电动机的优化
电机模型计算：
P340=1
3.1静态辨识
电机辨识：
p1910=1
电机辨识的条件：
电机冷态，脱开机械负载。
电机辨识是指电机在相对静止的情况下，用p1910=1进行静态测量。
注意：
静态测量时候，P0352[0]电机电缆长度尽量按照实际长度填入，这样测量结果也准确。
主要是完成对异步感应电动机的等效电路的测量、IGBT的通态压降、IGBT的死区时间。
电机辨识修改以下参数：
p0350：
定子电阻；p0354：
转子电阻；p0356：
定子漏感；p0358：
转子漏感；p0360：
主电感；p1825：
IGBT的通态电压；p1828…p1830：
IGBT的死区时间。
逆变模块与异步电动机的等效电路如图25所示：
图25异步电动机等效电路
饱和磁化曲线测量p1910=3：
饱和磁化曲线可以较为准确地计算电机在弱磁区的励磁电流，主要测量参数p0362…p0369，如图26所示：
图26饱和特性曲线
电机辨识步骤：
首先设置p1910=1，CU报警A07991提示已激活电机辨识；然后启动变频器，自动执行电机辨识，电机辨识过程完成后，p1910自动恢复为0。
r0047可显示测量电流状态（p1910=3的辨识步骤与P1910=1相同）。
3.2动态辨识
旋转测量：
p1960
3.2.1旋转测量P1960=1/2（1=无编码器/2=带编码器）
旋转测量的条件：
电机冷态，抱闸打开、脱开机械负载。
对于带编码器应用，先通过VF方式启动电机，查看编码器反馈速度R61与设定速度的方向、大小是否一致。
旋转测量主要用于对异步感应电动机的励磁电流，磁化曲线以及电机转动惯量的测量。
执行旋转测量时电机空载转动，此时可以测得更加准确的额定励磁电流和磁化曲线数据。
旋转测量步骤：
电机空载下，设定p1960=1/2后，CU报警A07980提示已激活旋转测量；然后启动变频器，电机旋转并自动执行旋转测量，旋转测量完成后电机停转，p1960自动恢复为0。
3.2.2旋转控制器优化：
P1960=3/4（3=无编码器/4=带编码器）
控制器优化的条件：
电机冷态，抱闸没有闭合。
连接机械负载（需确保电机转动过程中机械系统无危险）。
对于带编码器应用，先通过VF方式启动电机，查看编码器反馈速度R61与设定速度的方向，大小是否一致。
电机连接可以自由旋转的有效负载后，需要用p1960=3（不带编码器）或p1960=4（带编码器）来激活速度控制器优化，该过程可以测量整个系统的转动惯量并优化速度控制器。
注意：
在速度控制器优化之前，需要设定p1967动态性能参数。
若此参数设置过大会造成运行不稳定和转矩波动较大，因此建议在工艺条件允许情况下，尽量减小p1967的值，以保证驱动系统在整个调速范围内的稳态精度。
控制器优化步骤：
电机轴端连接可以自由旋转的负载后，设定p1967,p1960=3/4等参数,CU报警A07980提示已激活旋转测量；然后启动变频器，电机旋转并自动优化速度调节器参数，优化完毕后电机停转，p1960自动恢复为0。
8、通讯举例
以S120挂一个整流单元另加三个变频为例，首先来配置整流单元的通讯。
如下图所示，进入整流单元配置向导
1.选择infeedconfigurations；
2.在右边窗口点“Wizard..”按钮。
◆在向导中通讯部分设置通讯报文为“SIEMENStelegram370,...”这只是个暂时性的选择，这样的好处是选择标准报文之后，标准报文所包含的标准的状态字，控制字等都已经包含在报文中。
之后要进行更改就可以在标准报文基础上更改，详细见后续步骤。
◆对整流单元的报文进行更改，如下图
1.选择 \\communication\\Profibus
2.在右边窗口将infeed的报文改为“Freetelegram...”更改之后就可以对报文的细节进行调整。
◆再看看如何修改标准驱动的报文，如下图，在驱动配置向导中选择“SIEMENStelegram352,...”
◆在驱动的相应路径选择\Communication\Profibus，然后在右侧窗口选择“Selectmessageframe”对报文结构进行配置。
◆将想要更改的驱动的报文改为“Freetelegram...”
◆更改报文长度为“8”（可以为你想要的报文长度），然后点“Configuremessageframe”
◆此时显示报主详细情况，第一个选项卡显示由变频器从PLC得到的报文如下图：
1.选择这个图标选择新的参数；
2.点选新的参数放入该报文中。
◆另一选项卡为变频器发送至PLC的方向的报文
1.点击按钮用于更改输入参数；
2.选择新的参数装入该报文中。
◆最后要对Step7中对S120进行配置，Step7当中报文的长度和顺序必须和刚才starter当中配置的完全一致
其中“Freetelegram...”在Step7当中相当于“User-defined”，报文的地址和长度可以在Details选项卡中更改。
做好这些配置后，Step7就做好了与S120一一对应的通讯关系，下载程序后，程序就自动建立啦。
9、高级应用
TRACE功能：
实际应用中，静态辩识、动态辩识和控制器优化并不一定就能满足生产的需求。
那就要用到TRACE功能。
附件一：
存储器正确的操作方法
①Download下载。
从PG/PC到RAM（DownloadCPU/driveunittotargetdevice），就是在线执行下载操作，将PG/PC的参数设置传给控制单元CU，如图1。
Scout或Starter工具栏上有两个下载按钮。
左边的黄色下载按钮是对该项目里所有在线设备的所有数据进行下载。
右边的下载按钮是对所选在线设备的所有数据进行下载，一般选择右边的下载按钮。
图1.下载操作
②Upload上传
从RAM到PG/PC（LoadCPU/driveunittoPG），就是在线执行上传操作，将控制单元里的参数设置传到PG/PC，如图2。
图2.上传操作
③CopyRAMtoROM
从RAM到ROM（CopyRAMtoROM），把参数保存到CF卡上。
RAM里的参数断电后会丢失，因此虽然配置好的参数已经正确下载到控制单元，但还需要执行该操作来保证掉电后再上电，机器能正常工作，如图3。
如果是通过BOP面板进行调试，调试参数也都存在RAM里，也需要保存参数的设置。
具体操作是当修改完参数面板上出现“S”字样，按住P键保持3秒，面板出现闪烁，表示参数已经开始存储。
或者通过设置CU的参数：
P0009=0，P0977=1来执行。
图3.CopyRAMtoROM操作
④Powerup
从ROM到RAM，上电后CU会自动将保存到CF卡上的参数装载到RAM。
⑤Loadtofilesystem
从PG到CF卡（Loadtofilesystem），这个操作可以在没有CU的情况下，将S120项目下载到CF卡（需要一个CF卡读卡器），如图4。
图4Loadtofilesystem
这里以三相异步电机的矢量控制从自动配置开始到完成优化这一过程为例，说明SINAMICSS120存储器正确的操作方法。
◆在线连接设备，执行Automaticconfiguration，系统会自动上载②配置数据；
◆自动配置完成后，还需离线配置三相异步电机、通讯报文等参数。
然后在线，执行下载①操作，将配置的参数传到控制单元。
下载①的时候可以勾选Afterloadingcopy CopyRAMtoROM③，也可以稍后执行；
◆然后是对电机的静态和动态识别、BICO连接等设置，这时的操作是在线进行的。
一定不要执行下载①，正确的做法是上载②到PG/PC，然后保存项目；
最后再执行CopyRAMtoROM③，配置优化完后的参数就保存到CF卡里了。
断电再上电系统自动从ROM导出配置到RAM④，依然正常工作。
1.带DRIVE-CLiQ接口的离线配置
1.1选择整流装置类型为“Smartinfeed”，并进行命名；然后单击Next。
图3选择整流装置类型
1.2选择电源电压范围，冷却方式，在设备列表中选择与实际设备对应的模块；然后单击Next。
图4选择回馈整流装置
1.3对回馈整流装置进行参数设置
图4选择回馈整流装置
说明：
（1）设置实际的进线连接电压；
（2）设置回馈整流装置是否并联及并联装置数量（仅支持装机装柜型模块）；
（3）设置外部制动单元，与基本整流装置相同（回馈整流装置具有回馈功能，一般不需要外接制动单元，可根据需要进行配置），然后单击Next。
1.4选择通信报文类型，此处也可以不作设置而在“Communication”中进行通信配置，单击Next。
图5配置通信报文
1.5回馈整流装置配置信息汇总，确认配置无误后，点击“Finish”完成配置。
图6回馈整流装置配置信息汇总
1.6存并编译项目后，检查实际拓扑连接，然后可以在线和下载配置，过程与基本整流装置相同。
1.7成功在线后，执行下载，将离线配置数据下载到CU的RAM区。
勾选“CopyRAMtoROM”可以实现下载后自动保存到CF卡，否则要在退出在线之前手动执行“CopyRAMtoROM”进行数据永久保存。
附件二：
电机配置
1在Drives下面插入驱动轴Insertdrive；
图8选择插入驱动轴
2设置驱动轴名称，并选择驱动对象类型，此例中选择矢量轴Vector，单击OK。
图9设置驱动轴类型
3选择是否激活功能模块，包括工艺控制器.基本定位以及扩展信号/监视；选择控制类型，常用控制方式包括0-VF方式，20-无编码器矢量控制，21-带编码器矢量控制等，设置完成后单击Next。
图10选择控制方式
4填写功率组件名称，选择其连接电压，冷却方式以及对应设备；单击Next。
图11选择逆变模块
5选择是否带有输出选件，如输出电抗器，带VPL的dV/dt滤波器，电压检测模块VSM，是否并联及并联模块数量（最多4个，仅支持装机装柜型设备并联）；设置完成后点击Next。
图12选择输出侧选件
6选择电机标准IEC或NEMA，直流侧进线电压值（p0210参数），功率组件应用类型（p0205）；点击Next。
图13选择电机电压和负载类型
7填写电机名称，对于西门子带DRIVE-CLiQ接口电机和列表电机可以直接选择，对于西门子非列表电机和第三方电机需要选择输入电机数据并选择电机类型；若一台逆变带多个电机时需选择电机并联，并输入并联电机数目；单击Next。
图14选择电机类型
8如果选择非DRIVE-CLiQ和非列表电机，则需要按照电机铭牌填写电机参数；单击Next。
图15输入电机数据
说明：
对应电机辅助数据，如励磁电流，转动惯量等，如没有准确数据则不要勾选；
对应电机等效电路数据，如定子和转子的电感、电阻等，如没有准确数据则不要勾选；
9选择计算电机模型参数的方法，对于第三方电机如果没有输入等效电路数据，则需要选择第三个选项进行完全计算；单击Next。
图16选择模型计算方法
10选择电机是否带电磁抱闸（通过变频器控制电机抱闸），单击Next。
图17选择电机抱闸
11如果选择带编码器的控制方式，此处需要选择使用的编码器，默认为Encoder1；编码器模块及名称；根据实际配置可直接选择带DRIVE-CLIQ和列表编码器，也可以根据编码器数据手动输入。
图18选择编码器类型
图19手动设置编码器数据（以SMC30连接HTL单极性编码器为例）
12选择应用类型，禁止电机辨识（电机静、动态辨识之后通过参数激活），单击Next。
图20应用类型和电机辨识选择
13选择PROFIdrive通讯报文，此处可以暂不设置，之后通过“communication”选项进行设置；单击Next。
图21选择通信报文
14填写电流限幅、速度限幅、OFF1斜坡时间以及OFF3停车时间，单击Next。
图22输入限幅、斜
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