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V20变频器PID控制恒 压供水操作指南

发表时间:2018-10-19 10:34

1.硬件接线
西门子基本型变频器 SINAMICS V20 可应用 于恒压供水系统,本文提 供具体的接线及简单操作流程。
通过BOP设置固 定的压力目标值,使用 4~20mA管道压 力反馈仪表构成的PID控制恒 压供水系统的接线如下图所示:

V20变频器
用于恒压供水典型接线


          图1-1.V20变频器 用于恒压供水典型接线

2调试步骤

2.1 工厂复位

当调试变频器时,建议执 行工厂复位操作:
   P0010 = 30
   P0970 = 1
   (显示50? 时 按下OK按钮选择输入频率,直接转至P304进入快速调试。)

2.2 快速调试

表2-1 快速调 试参数操作流程

参数功能设置
P0003访问级别=3 (专家级)
P0010调试参数= 1 (快速调试)
P010050 / 60 Hz 频率选择根据需要设置参数值:
=0: 欧洲 [kW] , 50 Hz (工厂缺省值)
=1: 北美 [hp] , 60 Hz
P0304[0]电机额定电压 [V]范围: 10 ... 2000
说明:输入的 铭牌数据必须与电机接线
(星形 / 三角形)一致
P0305[0]电机额定电流 [A]范围: 0.01 ... 10000
说明: 输入的 铭牌数据必须与电机接线
(星形 / 三角形)一致
P0307[0]电机额定功率 [kW / hp]范围: 0.01 ... 2000.0
说明: 如 P0100 = 0 或 2 ,电机功率
            单位为 [kW]
       如 P0100 = 1 ,电机功率单位为 [hp]
P0308[0]电机额定功率因数( cosφ )范围: 0.000 ... 1.000
说明: 此参数仅当 P0100 = 0 或 2 时可见
P0309[0]电机额定效率 [%]范围: 0.0 ... 99.9
说明: 仅当 P0100 = 1 时可见
此参数设为 0 时内部计算其值。
P0310[0]电机额定频率 [Hz]范围: 12.00 ... 599.00
P0311[0]电机额定转速 [RPM]范围: 0 ... 40000
P0314[0]电机极对数设置为0时内部计算其值。
P0320[0]电机磁化电流[%]定义相 对于电机额定电流的磁化电流。
设置为0时内部计算其值。
P0335[0]电机冷却根据实 际电机冷却方式设置参数值
= 0: 自冷(工厂缺省值)
= 1: 强制冷却
= 2: 自冷与内置风扇
= 3: 强制冷却与内置风扇
P0507应用宏=10: 普通水泵应用
P0625电机环境温度范围: -40... 80℃(工厂设置20)
P0640[0]电机过载系数 [%]范围: 10.0 ... 400.0 (工厂缺省值: 150.0 )
说明: 该参数相对于 P0305 (电机额定电
        流)定义电 机过载电流极限值。建议
        保留工厂缺省值。
P0700选择命令源= 2: 端子启动
P0717连接宏 =8: PID 控制与 模拟量参考组合
P07272/3线控制方式选择=0: 西门子标准控制(启动 / 方向)
P1000[0]频率设定值选择=0: 无主设定值
P1080[0]最小频率 [Hz]范围: 0.00 … 599.00 (工厂缺省值: 0.00 )
说明: 此参数 中所设定的值对正转和反转
           都有效。 例如可设置为30Hz。
P1082[0]最大频率 [Hz]范围: 0.00 … 599.00 (工厂缺省
           值: 50.00 )
说明: 此参数 中所设定的值对正转和反转
           都有效。
P1120[0]斜坡上升时间 [s]范围: 0.00 … 650.00 (工厂缺省    
            值: 10.00 )
说明: 此参数 中所设定的值表示在不使用
            圆弧功 能时使电机从停车状态加速
            至电机最大频率( P1082 )所需的
            时间。
P1121[0]斜坡下降时间 [s]范围: 0.00 … 650.00 (工厂缺省
           值: 10.00 )
说明: 此参数 中所设定的值表示在不使用
            圆弧功 能时使电机从电机最大频率
          ( P1082 )减速至 停车状态所需的
            时间。
P1135[0]OFF3 斜坡下降时间范围: 0.00 … 650.00 (工厂缺省值: 5.00 )
P1300[0]控制方式= 0: 具有线性特性的 V/f 控制(潜水泵适用)
= 2: 具有平方特性的 V/f 控制 (离心循环泵
      适用)
P1900电机识别= 0 : 暂时跳过电机辨识
P3900快速调试结束= 3: 仅对电 机数据结束快速调试
说明:
在计算结束之后, P3900 及 P0010
自动复位至初始值0 。
变频器显示 “8.8.8.8.8” 表明其正在执行
内部数据处理。
P1900选择电机数据识别= 2: 静止时识别所有参数
此时变 频器屏幕出现三角报警符号。报警号A541。
此时通 过端子启动变频器,开始电机数据识别,待报警符号消失后,
电机识别完成。


2.3 输入输 出端子相关参数设置

2.3.1 DI端子设置
           P0700[0]=2             端子启动
           P0701[0]=1             DI1 作为启动信号
           P0703[0]=9             DI3作为故障复位

2.3.2 DO端子设置
           P0731[0]=52.2             DO1设置为运行信号
           P0732[0]=52.3             DO2设置为故障信号
           P0748.1=1                   DO2作为故障输出,有故障时NO触点闭合,
                                                 无故障时NO触点断开。

2.3.3 AI端子设置
           P0756[0] =2             模拟量输入通道1,电流信号
           P0757[0] =4             模拟量输入通道1定标X1=4mA
           P0758[0] =0             模拟量输入通道1定标Y1=0%
           P0759[0] =20           模拟量输入通道1定标X2=20mA
           P0760[0] =100         模拟量输入通道1定标Y2=100%
           P0761[0] =4             模拟量输入通道1死区宽度4mA

2.3.4 AO端子设置
           P0771[0]=21            模拟量输出通道1,设置为实际频率输出
           P0773[0]=50            模拟量输出通道1,滤波时间50ms
           P0777[0]=0              模拟量输出通道 定标X1=0%
           P0778[0]=4              模拟量输出通道 定标Y1=4mA
           P0779[0]=100          模拟量输出通道 定标X2=100%
           P0780[0]=20            模拟量输出通道 定标Y2=20mA
           P0781[0]=4              模拟量 输出通道死区宽度4mA

2.4 PID恒压控制功能调试
           P2200[0]=1             使能PID控制器
           P2240[0]=X             依用户 需求设置压力设定值的百分比
           P2253[0]=2250        BOP作为PID目标给定源
           P2264[0]=755.0       PID反馈源于模拟通道1
           P2265=1                  PID反馈滤波时间常数
           P2274=0                  微分时间设置。通常微分需要关闭,设置为0
           P2280=P参数          比例增益设置(需要根据现场调试)
           P2285=I参数           积分时间设置(需要根据现场调试)

2.5 其他可选功能

2.5.1 斜坡启动、自由停车 设置
           P0701[0]=99             端子DI1使用BICO连接功能
           P0840[0]=722.0        端子DI1设置为启动功能
           P0852[0]=722.0        端子DI1设置为脉冲使能

2.5.2 使用2线制压 力反馈仪表的接线

压力反馈使用2线制仪表的接线

           图2-1 压力反馈使用2线制仪表的接线

2.5.3 休眠功能
V20变频器 具有简单休眠功能:当需求 频率低于阈值时电机停转,当需求 频率高于阈值时电机启动。

V20变频器
简单休
眠模式下要求的响应

             图2-2 简单休 眠模式下要求的响应

           P2365[0]=1 休眠使能 / 禁止 此参数 使能或禁止休眠功能。
           P2366[0]=t1 电机停止前的延迟 [s] 在休眠使能的情况下,此参数
                                  定义变 频器进入休眠模式之前的延迟时间。
                                  范围: 0 ... 254 (工厂缺省值: 5 )
           P2367[0]=t2 电机启动前的延迟 [s] 在休眠使能的情况下,此参数定义变频器
                                   退出休 眠模式之前的延迟时间。
                                   范围: 0 ... 254 (工厂缺省值: 2 )

2.5.4捕捉启动功能
       水泵启 动前可能处在自由旋转状态,为避免 启动时出现过电流,可设置捕捉启动功能:

           P1200=1             始终激活捕捉启动 双方向有效;
           P1202[0]=50      以电机额定电流P305表示的搜索电流大小。
           P1203[0]=100    最大600ms的搜索时间

2.5.5 BOP设置目标值记忆
           P2231[0]=1 设定值存储激活

3常见故障和报警

表3-1 常见故障及处理

故障代码故障分析诊断及处理
F1

过电流
o 电机功率( P0307 )与
  变频器功率( r0206 )
  不一致
o 电机导线短路
o 接地故障
r0949 = 0 : 硬件报告
r0949 = 1 : 软件报告
检查下列各项:
o 电机功率( P0307 )必须与变频器功率( r0206 )一致
o 电缆长 度不得超过允许的极限值
o 电机电 缆和电机内部不得有短路或
  接地故障
o 电机参 数必须与实际使用的电机相配
o 定子电阻值( P0350 )必须正确误
o 电机不 得出现堵转或过载现象
o 增大斜坡上升时间( P1120 )
o 减小启动提升强度( P1312 )
F2
过电压
o 电源电压过高
o 电机处于再生模式
r0949 = 0 : 硬件报告
r0949 = 1 或 2 : 软件报告
检查下列各项:
o 电源电压( P0210 )必须在铭牌规定的
  范围以内
o 斜坡下降时间( P1121 )必须与负载惯量
  相匹配
o 需要的 制动功率必须处于规定范围内。
o Vdc 控制器必须使能( P1240 )且参数
  设置正确

说明:
斜坡下 降过快或者电机由激活负载驱动
可能导 致电机处于再生模式。
惯量越高,需要的斜坡时间越长;否则
需连接制动电阻。

F3
欠电压
o 电源故障。
o 冲击负 载超过了规定的
  限定值
r0949 = 0 : 硬件报告
r0949 = 1 或 2 : 软件报告
检查电源电压。
F4
变频器
过热
o 变频器过载
o 通风不足
o 脉冲频率过高
o 环境温度过高
o 风扇不工作
检查下列各项:
o 负载或 负载循环是否过高?
o 电机功率( P0307 )必须匹配变频器
  功率( r0206 )。
o 脉冲频 率必须设为缺省值
o 环境温度是否过高?
o 变频器 运行时风扇必须旋转
F5
变频器
I 2 t
o 变频器过载。
o 负载循环需求过高。
o 电机功率( P0307 )超过
  变频器功率( r0206 )
检查下列各项:
o 负载循 环必须处于规定范围内。
o 电机功率( P0307 )必须匹配变频器
  功率( r0206 )。
F6
芯片温度超过临界值
电机过载检查下列各项:
o 负载或 负载阶跃是否过高?
o 电机标称过热参数( P0626 - P0628 )
  必须设置正确
o 电机温度报警阈值( P0604 )必须匹配
F20
直流波动过高
计算出 的直流波动阈值已超过安全阈值。 这通常 是因为电源输入的一相丢失引起的检查电源接线
F41
电机数据识别故障
电机数据识别故障。
o r0949 = 0 : 无负载
o r0949 = 1 : 识别中达到
 电流极限值
o r0949 = 2 : 识别出的
 定子电阻小于 0.1% 或
 大于100%
o r0949 = 30 : 电压极限值
 时的电流控制器
o r0949 = 40 : 识别出的
 数据
 集不一致,至少一个识别
 故障基于阻抗
 Zb = Vmot,nom / sqrt(3) /
 Imot,nom 的百分比值
检查下列各项:
o r0949 = 0 : 电机是 否已连接到变频器?
o r0949 = 1 - 49 : P0304 - P0311 中的
 电机数据是否正确?
o 检查需 要的电机接线类型(星形,
 三角形连接)
F221
PID 反馈
信号低于最小值
PID 反馈信号低于最小值P2268o 更改 P2268 的值
o 调整反馈增益
F222
PID 反馈
信号高于最大值
PID 反馈信号高于最大值P2267o 更改 P2267 的值
o 调整反馈增益

 

表3-1 常见报警及处理

报警代码报警分析诊断及处理
A501
电流极限值
o 电机功 率与变频器功率不一致
o 电机导线太长
o 接地故障
检查下列各项:
参见 F1
A502
过电压
极限值
达到过电压极限值。 如果
禁止Vdc控制器( P1240 = 0 ) ,
则该报 警可能在斜坡下降时出现
如该报警总是显示,请检查变频器输入电 压
A503
欠电压
极限值
o 电源故障。
o 电源电 压及直流母线电压( r0026 )低于规定极限值
检查电源电压
A504
变频器过热
已超过 变频器散热器温度的报警阈
值、芯片结温的报警阈值,或芯片
结点上 的温度可允许变化值,从而
导致脉冲频率降低和 / 或输出频率
降低(取决于 P0290 中的参数设
置)
说明:
r0037 = 0 : 散热器温度
r0037 = 1 : 芯片结温(包括散热器)

检查下列各项:
o 环境温 度必须处于规定极限值内
o 负载条 件及负载阶跃必须恰当
o 变频器 运行时风扇必须旋转

A505
变频器
I 2 t
已超出报警阈值,如已设置相应参
数( P0610 = 1 )则电流会降低
检查负 载循环是否处于规定极限值内
A506
IGBT 结温升高报警
过载报警。 散热器和 IGBT 结温的 差值超出报警极限值检查负 载阶跃及冲击负载是否在规定极限值内
A507
变频器温度信号丢失
变频器 散热器温度信号丢失 ;
传感器可能脱落
联系技 术服务部门或更换变频器
A511
电机过热
I 2 t
o 电机过载。
o 负载循 环或负载阶跃过高
无论是 哪种温度确定形式,都应检查下列各项:
o P0604 电机温度报警阈值
o P0625 电机环境温度
o 检查铭 牌数据是否正确。 不正确的
 话,进 行快速调试。 通过执行电机
 数据识别 ( P1900 = 2 ),可获得
 准确的等效电路 数据。
o 检查电机重量( P0344 )是否
 合理。 有必 要的话,更换电机。
o 如电机 非西门子标准电机,则通过
  P0626 、 P0627 及 P0628 改变
 标准过热温度
A541
电机数据
识别激活
电机数据识别( P1900 )已选择或 正在运行
A910
Vdc-max 控制器被禁止
可能在 以下情况下出现
o 电源电压( P0210 )持续
 过高。
o 电机由激活负载驱动,从而
 使 电机进入再生模式。
o 斜坡下降时,在很高的
 负载惯 量下。
如果在变频器待机(输出脉冲禁 止)时出现报警 A910 并且随后给 出 ON 命令,则在排除 A910 报警
原因之前不会激活 Vdc-max 控制
器( A911 )
检查下列各项:
o 输入电压处于范围内
o 负载必须匹配
o 在某些情况下,使用制动电阻
A911
Vdc-max 控制器
激活
Vdc-max 控制器 的作用是保持直流
母线电压( r0026 )低于 r1242 中
定义的阈值
检查下列各项:
o 电源电 压必须在铭牌规定的
 范围以内
o 斜坡下降时间( P1121 )必须与
 负载惯量相匹配

说明:
惯量越高,需要的斜坡时间越长;
否则需连接制动电阻

A912
Vdc-min 控制器
激活
如果直流母线电压( r0026 )低于
r1246 中定义的阈值,则 Vdc-min
控制器会被激活;
此后,电机的 动能用来缓冲直流母
线电压,从而使变频器减速。 因
此短路 故障不一定会引起欠电压跳
闸。
请注意 该报警可能在快速斜坡上升
时出现

A922
变频器无负载
变频器无负载。
因此,在常规负载条件下,
某些功 能可能无法实现






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