第3讲 西门子变频器及其应用

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第第 讲讲
西门子变频器及其应用
西门子公司变频器种类丰富，在国内应用非常广泛。西门子公司变频器家族中的 ＭＭ４
系列，包括国内应用最多的是 ＭＭ４２０通用型、ＭＭ４３０风机水泵型、ＭＭ４４０矢量型变频器
等。ＭＭ４系列变频器具有ＢｉＣｏ等高级功能。与ＭＭ４系列变频器不同，６ＳＥ７０矢量型变频器
是广泛应用于各种大型传动系统的变频器，它比通用型产品更适合于环境恶劣的工业生产现
场，具有标准化及模块化，集成度和可靠性高等特点。ＳＩＮＡＭＩＣＳＳ１２０变频器集矢量控制与
伺服控制于一身，分为ＤＣＡＣ与ＡＣＡＣ两种类型，前者功率范围从０９ｋＷ到１２００ｋＷ，后
者功率范围从０１２ｋＷ到２５０ｋＷ。在 Ｓ１２０变频器上，体现了西门子公司面向未来的驱动理
念，即用户可以在同一变频器系统中实现不断地创新。本讲主要介绍 ＭＭ４系列变频器、
６ＳＥ７０变频器和Ｓ１２０变频器的调试和参数设置功能。
３１ 西门子变频器概述
３１１ ＭＭ４变频器
西门子公司ＭＭ４系列变频器功能强大、应用广泛，是全新一代可以广泛应用的多功能
标准变频器。它共有 ＭＭ４１０、ＭＭ４２０、ＭＭ４３０和 ＭＭ４４０等多个型号，其外观如图３１所
示。ＭＭ４系列变频器在国内应用最多的是 ＭＭ４２０通用型、ＭＭ４３０风机水泵型、ＭＭ４４０矢
量型变频器。
ＭＭ４系列变频器采用高性能的 Ｕ／ｆ或矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动
态特性，同时具备超强的过载能力，能够满足广泛的应用场合，其创新的 ＢｉＣｏ（内部功能
互联）功能有无可比拟的灵活性。ＭＭ４各个型号的变频器操作控制相同、参数设置方式一
致、通信方式兼容，了解了其中一种，其余的均可以触类旁通。
１ＭＭ４４０变频器的主回路
图３２所示为ＭＭ４４０变频器的主回路，它根据单相变频器或三相变频器的不同在进线
上有所区别；根据尺寸的不同，在制动单元上的配置有所不同，分为内置制动单元和外置制
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书书书第３讲 西门子变频器及其应用
动单元两种。
图３１ ＭＭ４系列各型号变频器外观
ａ）ＭＭ４１０ ｂ）ＭＭ４２０ ｃ）ＭＭ４３０ ｄ）ＭＭ４４０
图３２ ＭＭ４４０变频器主回路
２ＭＭ４４０变频器的控制回路
图３３所示为ＭＭ４４０变频器的控制回路，它包括共计两个模拟量输入、６个数字量输
入、１个ＰＴＣ电阻输入、两个模拟量输出、３个数字量输出、１个ＲＳ４８５端口。
（１）模拟量输入类型的选择
模拟输入 １（即 ＡＩＮ１）可以用于 ０～１０Ｖ、０～２０ｍＡ和 －１０～１０Ｖ；模拟输入 ２（即
·５５·图解变频器维修
ＡＩＮ２）可以用于０～１０Ｖ和０～２０ｍＡ。这些输入类型可以通过如图３４所示的 ＤＩＰ开关进行
拨码设定。
图３３ ＭＭ４４０变频器的控制回路
（２）模拟量输入当做开关量输入
模拟输入回路可以另行配置用于提供两个附加的数字输入 （ＤＩＮ７和 ＤＩＮ８），如图３５
所示。
图３４ 模拟量输入型号选择 图３５ 模拟输入作为数字输入时
外部线路的连接
当模拟输入作为数字输入时，电压门限值如下：ＤＣ１７５Ｖ＝ＯＦＦ；ＤＣ３７０Ｖ＝ＯＮ。
端子９（２４Ｖ）在作为数字输入使用时也可用于驱动模拟输入，端子２和２８（０Ｖ）必须
连接在一起。
３１２ ６ＳＥ７０变频器
１６ＳＥ７０变频器的配置
西门子公司变频传动产品ＳＩＭＯＶＥＲＴＭＡＳＴＥＲＤＲＩＶＥＳ自从在中国市场推出以来，与西
门子公司的其他产品一样得到了广大用户的认同和使用。其中，ＳＩＭＯＶＥＲＴＭＡＳＴＥＲ
ＤＲＩＶＥＳＶｅｃｔｏｒＣｏｎｔｒｏｌ系列变频传动产品，具有更大的允许电压波动范围、更小的体积、更
强的通信能力，并可同直流传动系统１００％的兼容。ＳＩＭＯＶＥＲＴＭＡＳＴＥＲＤＲＩＶＥＳ通常以订货
号６ＳＥ７０开头，因此在很多场合又被称为６ＳＥ７０变频器。
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这里以通用６ＳＥ７０变频器的配置为例，图３６和图３７所示为外部接线。
图３６ ６ＳＥ７０变频器的外部接线一
从图中可以看出该款变频器与ＭＭ４系列变频器相比有两个特殊端口：
１）控制端子排Ｘ９：具有安全停车功能，可以在书本型逆变器和装机装柜型装置时使
用。Ｋ８０选件Ｘ９的１／２控制端子排与供电装置连接，需要外加一个 ＤＣ２４Ｖ电源。端子 Ｘ９
的７／９允许输出一个自由电动势的数字信号，例如操作一个主接触器。
使用安全停车功能，其安全延迟可被用来中断变频器功率部分中传送脉冲的电源，这样
保证了逆变器不能运行连接的电动机，最终确保安全。
２）Ｘ３００串行接口：串行接口用于连接ＯＰ１Ｓ操作面板或ＰＣ，根据ＲＳ２３２或ＲＳ４８５协
议操作。
·５７·图解变频器维修
图３７ ６ＳＥ７０变频器的外部接线二
２６ＳＥ７０变频器的应用特点
６ＳＥ７０变频器是全数字电压型、采用ＩＧＢＴ功率器件、模块化结构的通用系列标准产品。
其主要功能和特点如下：整流单元带能量回馈制动，可以实现转矩限定、磁场定向控制、电
动机四象限运行、瞬间电源故障后平衡回复以及自动加减速控制，具有错误自诊断等功能，
低噪声，高保护可靠等。
６ＳＥ７０变频器的ＰＷＭ调制脉冲形成环节，对于 ＶＶＶＦ控制和矢量控制是相同的，该环
节对于ＶＶＶＦ控制需要调制深度和频率两个输入量，当采用矢量控制只是增加了一个关于转
矩电流分量相对于定子总电流矢量夹角的相移调整量，这就从原理上保证了加到电动机上的
三相电压的对称性。在矢量控制时，电动机不会因矢量运算错误或定向不准确而导致脉振，
这一特点也使得６ＳＥ７０变频器能够在成组传动 （一台变频器带多台电动机）中采用矢量控
制，从而使传动系统的动态性能提高。在冶金行业轧机机前机后辊道、矫直机输入输出辊道
的成组传动中，这一特点得到了的体现。
３１３ ＳＩＮＡＭＩＣＳＳ１２０变频器
ＳＩＮＡＭＩＣＳＳ１２０变频器集矢量控制与伺服控制于一身，分为ＤＣＡＣ与ＡＣＡＣ两种类型，
·５８·第３讲 西门子变频器及其应用
所谓ＤＣＡＣ，是指控制单元、整流、逆变都为独立模块。
如图３８ａ所示，在ＤＣＡＣ类型的 Ｓ１２０驱动器中，中心控制单元为 ＣＵ３２０模块，控制
单元的Ｆｉｒｍｗａｒｅ存储在其ＣＦ卡内，可以通过ＣＦ卡里的软件版本对整个 Ｓ１２０进行 Ｆｉｒｍｗａｒｅ
升级。图３８ｂ所示为ＡＣＡＣ书本型 Ｓ１２０变频器，它包括控制单元、功率模块和适配模块
等部分。
图３８ Ｓ１２０变频器类型
ａ）ＤＣＡＣ书本型Ｓ１２０变频器 ｂ）ＡＣＡＣ书本型Ｓ１２０变频器
Ｓ１２０变频器的功能非常强大，如一个带扩展性能卡的 ＣＵ３２０可以驱动６个伺服轴或者
４个矢量轴，８个Ｕ／ｆ轴。但矢量与伺服不能混合。目前，西门子公司又推出了性能更高的
控制单元ＣＵ３２０２，分为ＤＰ和ＰＮ两种类型，其运算能力更强，可以带６个伺服轴或者６个
矢量轴，１２个Ｕ／ｆ轴。
根据功率的大小，Ｓ１２０ＤＣＡＣ型分为书本型、紧凑书本型、装机装柜型、柜机４种形
式，书本型的接线相对比较简单，控制单元除了２４Ｖ供电，靠ＣＦ内的Ｆｉｒｍｗａｒｅ就可以正常
运行，整流模块除了母排上的直流２４Ｖ供电，还要连接 Ｘ１２０端子上的使能信号 （３＋，４
－），如图３９所示。电动机模块上的使能信号在不启用 Ｓａｆｅｔｙ功能时无需连接。对于小功
率的ＳＬＭ整流模块，不需要控制，因此模块上也没有ＤＲＩＶＥＣＬＩＱ接口；而对于１６ｋＷ以上
的ＳＬＭ、ＢＬＭ、ＡＬＭ，都需要通过ＤＲＩＶＥＣＬＩＱ对其进行控制，才能起动。