西門子V20變頻器PID控制恒壓供水操作指南

時間：2018-08-20作者：湖南雙銀科技有限公司瀏覽：5

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西門子V20變頻器PID控制恒壓供水操作指南西門子基本型變頻器 SINAMICS V20 可應(yīng)用于恒壓供水系統(tǒng)，本文提供具體的接線及簡單操作流程。
通過BOP設(shè)置固定的壓力目標(biāo)值，使用 4~20mA管道壓力反饋儀表構(gòu)成的PID控制恒壓供水系統(tǒng)的接線如下圖所示：

                                     圖1-1.V20變頻器用于恒壓供水典型接線

 

2調(diào)試步驟

2.1 工廠復(fù)位

當(dāng)調(diào)試變頻器時，建議執(zhí)行工廠復(fù)位操作：
   P0010 = 30
   P0970 = 1
   (顯示50? 時 按下OK按鈕選擇輸入頻率，直接轉(zhuǎn)至P304進入快速調(diào)試。)

2.2 快速調(diào)試

表2-1 快速調(diào)試參數(shù)操作流程

參數(shù)	功能	設(shè)置
P0003	訪問級別	=3 （*級）
P0010	調(diào)試參數(shù)	= 1 （快速調(diào)試）
P0100	50 / 60 Hz 頻率選擇	根據(jù)需要設(shè)置參數(shù)值： =0: 歐洲 [kW] ， 50 Hz （工廠缺省值） =1: 北美 [hp] ， 60 Hz
P0304[0]	電機額定電壓 [V]	范圍： 10 ... 2000 說明：輸入的銘牌數(shù)據(jù)必須與電機接線 （星形 / 三角形）一致
P0305[0]	電機額定電流 [A]	范圍： 0.01 ... 10000 說明： 輸入的銘牌數(shù)據(jù)必須與電機接線 （星形 / 三角形）一致
P0307[0]	電機額定功率 [kW / hp]	范圍： 0.01 ... 2000.0 說明： 如 P0100 = 0 或 2 ，電機功率             單位為 [kW]        如 P0100 = 1 ，電機功率單位為 [hp]
P0308[0]	電機額定功率因數(shù)（ cosφ ）	范圍： 0.000 ... 1.000 說明： 此參數(shù)僅當(dāng) P0100 = 0 或 2 時可見
P0309[0]	電機額定效率 [%]	范圍： 0.0 ... 99.9 說明： 僅當(dāng) P0100 = 1 時可見 此參數(shù)設(shè)為 0 時內(nèi)部計算其值。
P0310[0]	電機額定頻率 [Hz]	范圍： 12.00 ... 599.00
P0311[0]	電機額定轉(zhuǎn)速 [RPM]	范圍： 0 ... 40000
P0314[0]	電機較對數(shù)	設(shè)置為0時內(nèi)部計算其值。
P0320[0]	電機磁化電流[%]	定義相對于電機額定電流的磁化電流。 設(shè)置為0時內(nèi)部計算其值。
P0335[0]	電機冷卻	根據(jù)實際電機冷卻方式設(shè)置參數(shù)值 = 0: 自冷（工廠缺省值） = 1: 強制冷卻 = 2: 自冷與內(nèi)置風(fēng)扇 = 3: 強制冷卻與內(nèi)置風(fēng)扇
P0507	應(yīng)用宏	=10: 普通水泵應(yīng)用
P0625	電機環(huán)境溫度	范圍： -40... 80℃（工廠設(shè)置20）
P0640[0]	電機過載系數(shù) [%]	范圍： 10.0 ... 400.0 （工廠缺省值： 150.0 ） 說明： 該參數(shù)相對于 P0305 （電機額定電         流）定義電機過載電流極限值。建議         保留工廠缺省值。
P0700	選擇命令源	= 2: 端子啟動
P0717	連接宏	=8: PID 控制與模擬量參考組合
P0727	2/3線控制方式選擇	=0: 西門子標(biāo)準(zhǔn)控制（啟動 / 方向）
P1000[0]	頻率設(shè)定值選擇	=0: 無主設(shè)定值
P1080[0]	較小頻率 [Hz]	范圍： 0.00 … 599.00 （工廠缺省值： 0.00 ） 說明： 此參數(shù)中所設(shè)定的值對正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)            都有效。 例如可設(shè)置為30Hz。
P1082[0]	較大頻率 [Hz]	范圍： 0.00 … 599.00 （工廠缺省            值： 50.00 ） 說明： 此參數(shù)中所設(shè)定的值對正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)            都有效。
P1120[0]	斜坡上升時間 [s]	范圍： 0.00 … 650.00 （工廠缺省                  值： 10.00 ） 說明： 此參數(shù)中所設(shè)定的值表示在不使用             圓弧功能時使電機從停車狀態(tài)加速             至電機較大頻率（ P1082 ）所需的             時間。
P1121[0]	斜坡下降時間 [s]	范圍： 0.00 … 650.00 （工廠缺省            值： 10.00 ） 說明： 此參數(shù)中所設(shè)定的值表示在不使用             圓弧功能時使電機從電機較大頻率           （ P1082 ）減速至停車狀態(tài)所需的             時間。
P1135[0]	OFF3 斜坡下降時間	范圍： 0.00 … 650.00 （工廠缺省值： 5.00 ）
P1300[0]	控制方式	= 0: 具有線性特性的 V/f 控制（潛水泵適用） = 2: 具有平方特性的 V/f 控制 （離心循環(huán)泵       適用）
P1900	電機識別	= 0 : 暫時跳過電機辨識
P3900	快速調(diào)試結(jié)束	= 3: 僅對電機數(shù)據(jù)結(jié)束快速調(diào)試 說明： 在計算結(jié)束之后， P3900 及 P0010 自動復(fù)位至初始值0 。 變頻器顯示 “8.8.8.8.8” 表明其正在執(zhí)行 內(nèi)部數(shù)據(jù)處理。
P1900	選擇電機數(shù)據(jù)識別	= 2: 靜止時識別所有參數(shù)
此時變頻器屏幕出現(xiàn)三角報警符號。報警號A541。 此時通過端子啟動變頻器，開始電機數(shù)據(jù)識別，待報警符號消失后， 電機識別完成。

 

2.3 輸入輸出端子相關(guān)參數(shù)設(shè)置

2.3.1 DI端子設(shè)置
           P0700[0]＝2             端子啟動
           P0701[0]＝1             DI1 作為啟動信號
           P0703[0]＝9             DI3作為故障復(fù)位

2.3.2 DO端子設(shè)置
           P0731[0]＝52.2             DO1設(shè)置為運行信號
           P0732[0]＝52.3             DO2設(shè)置為故障信號
           P0748.1＝1                   DO2作為故障輸出，有故障時NO觸點閉合，
                                                 無故障時NO觸點斷開。

2.3.3 AI端子設(shè)置
           P0756[0] ＝2             模擬量輸入通道1，電流信號
           P0757[0] ＝4             模擬量輸入通道1定標(biāo)X1=4mA
           P0758[0] ＝0             模擬量輸入通道1定標(biāo)Y1=0%
           P0759[0] ＝20           模擬量輸入通道1定標(biāo)X2=20mA
           P0760[0] ＝100         模擬量輸入通道1定標(biāo)Y2=**
           P0761[0] ＝4             模擬量輸入通道1死區(qū)寬度4mA

2.3.4 AO端子設(shè)置
           P0771[0]＝21            模擬量輸出通道1，設(shè)置為實際頻率輸出
           P0773[0]＝50            模擬量輸出通道1，濾波時間50ms
           P0777[0]＝0              模擬量輸出通道 定標(biāo)X1=0%
           P0778[0]＝4              模擬量輸出通道 定標(biāo)Y1=4mA
           P0779[0]＝100          模擬量輸出通道 定標(biāo)X2=**
           P0780[0]＝20            模擬量輸出通道 定標(biāo)Y2=20mA
           P0781[0]＝4              模擬量輸出通道死區(qū)寬度4mA

2.4 PID恒壓控制功能調(diào)試
           P2200[0]＝1             使能PID控制器
           P2240[0]＝X             依用戶需求設(shè)置壓力設(shè)定值的百分比
           P2253[0]＝2250        BOP作為PID目標(biāo)給定源
           P2264[0]＝755.0       PID反饋源于模擬通道1
           P2265＝1                  PID反饋濾波時間常數(shù)
           P2274＝0                  微分時間設(shè)置。通常微分需要關(guān)閉，設(shè)置為0
           P2280＝P參數(shù)          比例增益設(shè)置（需要根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試）
           P2285＝I參數(shù)           積分時間設(shè)置（需要根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試）

2.5 其他可選功能

2.5.1 斜坡啟動、自由停車 設(shè)置
           P0701[0]＝99             端子DI1使用BICO連接功能
           P0840[0]＝722.0        端子DI1設(shè)置為啟動功能
           P0852[0]＝722.0        端子DI1設(shè)置為脈沖使能

2.5.2 使用2線制壓力反饋儀表的接線

圖2-1 壓力反饋使用2線制儀表的接線

2.5.3 休眠功能
V20變頻器具有簡單休眠功能：當(dāng)需求頻率**閾值時電機停轉(zhuǎn)，當(dāng)需求頻率**閾值時電機啟動。

   圖2-2 簡單休眠模式下要求的響應(yīng)

           

P2365[0]＝1 休眠使能 / 禁止 此參數(shù)使能或禁止休眠功能。
P2366[0]＝t1 電機停止前的延遲 [s] 在休眠使能的情況下，此參數(shù)定義變頻器進入休眠模式之前的延遲時間。

范圍： 0 ... 254 （工廠缺省值： 5 ）

P2367[0]＝t2 電機啟動前的延遲 [s] 在休眠使能的情況下，此參數(shù)定義變頻器退出休眠模式之前的延遲時間。

    　　　 范圍： 0 ... 254 （工廠缺省值： 2 ）

2.5.4捕捉啟動功能
       水泵啟動前可能處在自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，為避免啟動時出現(xiàn)過電流，可設(shè)置捕捉啟動功能：

           P1200＝1             始終激活捕捉啟動 雙方向有效；
           P1202[0]＝50      以電機額定電流P305表示的搜索電流大小。
           P1203[0]＝100    較大600ms的搜索時間

2.5.5 BOP設(shè)置目標(biāo)值記憶
           P2231[0]＝1 設(shè)定值存儲激活

 

3常見故障和報警

表3-1 常見故障及處理

 

故障代碼	故障分析	診斷及處理
F1 過電流	? 電機功率（ P0307 ）與   變頻器功率（ r0206 ）   不一致 ? 電機導(dǎo)線短路 ? 接地故障 r0949 = 0 ： 硬件報告 r0949 = 1 ： 軟件報告	檢查下列各項： ? 電機功率（ P0307 ）必須與變頻器功率（ r0206 ）一致 ? 電纜長度不得**過允許的極限值 ? 電機電纜和電機內(nèi)部不得有短路或   接地故障 ? 電機參數(shù)必須與實際使用的電機相配 ? 定子電阻值（ P0350 ）必須正確誤 ? 電機不得出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)或過載現(xiàn)象 ? 增大斜坡上升時間（ P1120 ） ? 減小啟動提升強度（ P1312 ）
F2 過電壓	? 電源電壓過高 ? 電機處于再生模式 r0949 = 0 ： 硬件報告 r0949 = 1 或 2 ： 軟件報告	檢查下列各項： ? 電源電壓（ P0210 ）必須在銘牌規(guī)定的   范圍以內(nèi) ? 斜坡下降時間（ P1121 ）必須與負載慣量   相匹配 ? 需要的制動功率必須處于規(guī)定范圍內(nèi)。 ? Vdc 控制器必須使能（ P1240 ）且參數(shù)   設(shè)置正確 說明： 斜坡下降過快或者電機由激活負載驅(qū)動 可能導(dǎo)致電機處于再生模式。 慣量越高，需要的斜坡時間越長；否則 需連接制動電阻。
F3 欠電壓	? 電源故障。 ? 沖擊負載**過了規(guī)定的   限定值 r0949 = 0 ： 硬件報告 r0949 = 1 或 2 ： 軟件報告	檢查電源電壓。
F4 變頻器 過熱	? 變頻器過載 ? 通風(fēng)不足 ? 脈沖頻率過高 ? 環(huán)境溫度過高 ? 風(fēng)扇不工作	檢查下列各項： ? 負載或負載循環(huán)是否過高？ ? 電機功率（ P0307 ）必須匹配變頻器   功率（ r0206 ）。 ? 脈沖頻率必須設(shè)為缺省值 ? 環(huán)境溫度是否過高？ ? 變頻器運行時風(fēng)扇必須旋轉(zhuǎn)
F5 變頻器 I 2 t	? 變頻器過載。 ? 負載循環(huán)需求過高。 ? 電機功率（ P0307 ）**過   變頻器功率（ r0206 ）	檢查下列各項： ? 負載循環(huán)必須處于規(guī)定范圍內(nèi)。 ? 電機功率（ P0307 ）必須匹配變頻器   功率（ r0206 ）。
F6 芯片溫度**過臨界值	電機過載	檢查下列各項： ? 負載或負載階躍是否過高？ ? 電機標(biāo)稱過熱參數(shù)（ P0626 - P0628 ）   必須設(shè)置正確 ? 電機溫度報警閾值（ P0604 ）必須匹配
F20 直流波動過高	計算出的直流波動閾值已**過安全閾值。 這通常是因為電源輸入的一相丟失引起的	檢查電源接線
F41 電機數(shù)據(jù)識別故障	電機數(shù)據(jù)識別故障。 ? r0949 = 0 ： 無負載 ? r0949 = 1 ： 識別中達到  電流極限值 ? r0949 = 2 ： 識別出的  定子電阻小于 0.1% 或  大于** ? r0949 = 30 ： 電壓極限值  時的電流控制器 ? r0949 = 40 ： 識別出的  數(shù)據(jù)  集不一致，至少一個識別  故障基于阻抗  Zb = Vmot,nom / sqrt(3) /  Imot,nom 的百分比值	檢查下列各項： ? r0949 = 0 ： 電機是否已連接到變頻器？ ? r0949 = 1 - 49 ： P0304 - P0311 中的  電機數(shù)據(jù)是否正確？ ? 檢查需要的電機接線類型（星形，  三角形連接）
F221 PID 反饋 信號**較小值	PID 反饋信號**較小值P2268	? 更改 P2268 的值 ? 調(diào)整反饋增益
F222 PID 反饋 信號**較大值	PID 反饋信號**較大值P2267	? 更改 P2267 的值 ? 調(diào)整反饋增益


表3-1 常見報警及處理

報警代碼	報警分析	診斷及處理
A501 電流極限值	? 電機功率與變頻器功率不一致 ? 電機導(dǎo)線太長 ? 接地故障	檢查下列各項： 參見 F1
A502 過電壓 極限值	達到過電壓極限值。 如果 禁止Vdc控制器( P1240 = 0 ) , 則該報警可能在斜坡下降時出現(xiàn)	如該報警總是顯示，請檢查變頻器輸入電 壓
A503 欠電壓 極限值	? 電源故障。 ? 電源電壓及直流母線電壓（ r0026 ）**規(guī)定極限值	檢查電源電壓
A504 變頻器過熱	已**過變頻器散熱器溫度的報警閾 值、芯片結(jié)溫的報警閾值，或芯片 結(jié)點上的溫度可允許變化值，從而 導(dǎo)致脈沖頻率降低和 / 或輸出頻率 降低（取決于 P0290 中的參數(shù)設(shè) 置）	說明： r0037 = 0 ： 散熱器溫度 r0037 = 1 ： 芯片結(jié)溫（包括散熱器） 檢查下列各項： ? 環(huán)境溫度必須處于規(guī)定極限值內(nèi) ? 負載條件及負載階躍必須恰當(dāng) ? 變頻器運行時風(fēng)扇必須旋轉(zhuǎn)
A505 變頻器 I 2 t	已**出報警閾值，如已設(shè)置相應(yīng)參 數(shù)（ P0610 = 1 ）則電流會降低	檢查負載循環(huán)是否處于規(guī)定極限值內(nèi)
A506 IGBT 結(jié)溫升高報警	過載報警。 散熱器和 IGBT 結(jié)溫的差值**出報警極限值	檢查負載階躍及沖擊負載是否在規(guī)定極限值內(nèi)
A507 變頻器溫度信號丟失	變頻器散熱器溫度信號丟失 ; 傳感器可能脫落	聯(lián)系技術(shù)服務(wù)部門或更換變頻器
A511 電機過熱 I 2 t	? 電機過載。 ? 負載循環(huán)或負載階躍過高	無論是哪種溫度確定形式，都應(yīng)檢查下列各項： ? P0604 電機溫度報警閾值 ? P0625 電機環(huán)境溫度 ? 檢查銘牌數(shù)據(jù)是否正確。 不正確的  話，進 行快速調(diào)試。 通過執(zhí)行電機  數(shù)據(jù)識別 （ P1900 = 2 ），可獲得  準(zhǔn)確的等效電路 數(shù)據(jù)。 ? 檢查電機重量（ P0344 ）是否  合理。 有必 要的話，更換電機。 ? 如電機非西門子標(biāo)準(zhǔn)電機，則通過   P0626 、 P0627 及 P0628 改變  標(biāo)準(zhǔn)過熱溫度
A541 電機數(shù)據(jù) 識別激活	電機數(shù)據(jù)識別（ P1900 ）已選擇或 正在運行
A910 Vdc-max 控制器被禁止	可能在以下情況下出現(xiàn) ? 電源電壓（ P0210 ）持續(xù)  過高。 ? 電機由激活負載驅(qū)動，從而  使 電機進入再生模式。 ? 斜坡下降時，在很高的  負載慣 量下。 如果在變頻器待機（輸出脈沖禁 止）時出現(xiàn)報警 A910 并且隨后給 出 ON 命令，則在排除 A910 報警 原因之前不會激活 Vdc-max 控制 器（ A911 ）	檢查下列各項： ? 輸入電壓處于范圍內(nèi) ? 負載必須匹配 ? 在某些情況下，使用制動電阻
A911 Vdc-max 控制器 激活	Vdc-max 控制器的作用是保持直流 母線電壓（ r0026 ）** r1242 中 定義的閾值	檢查下列各項： ? 電源電壓必須在銘牌規(guī)定的  范圍以內(nèi) ? 斜坡下降時間（ P1121 ）必須與  負載慣量相匹配 說明： 慣量越高，需要的斜坡時間越長； 否則需連接制動電阻
A912 Vdc-min 控制器 激活	如果直流母線電壓（ r0026 ）** r1246 中定義的閾值，則 Vdc-min 控制器會被激活； 此后，電機的動能用來緩沖直流母 線電壓，從而使變頻器減速。 因 此短路故障不一定會引起欠電壓跳 閘。 請注意該報警可能在快速斜坡上升 時出現(xiàn)
A922 變頻器無負載	變頻器無負載。 因此，在常規(guī)負載條件下， 某些功能可能無法實現(xiàn)	檢查電機是否連到變頻器


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