6SE7021-8EB61-Z西門子變頻器
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西門子**備件*** SIMOVERT 主驅(qū)動(dòng) 矢量控制 變頻器設(shè)備 緊湊型設(shè)備，IP20 3AC 380-480V,50/60Hz，17.5A 型號功率：7.5kW 文檔在 CD-ROM 上
問題
當(dāng)MM4系列變頻器出現(xiàn)F0001故障時(shí)該如何解決?
F0001
變頻器過電流，變頻器輸出電流超過最大允許電流，常見故障可分為以下三類，電機(jī)故障、負(fù)載問題以及變頻器故障。
常見原因
電機(jī)問題
l 電機(jī)繞組相間或?qū)Φ囟搪?
l 電機(jī)電纜有接地故障
l 電機(jī)電纜長度超過了最大允許的電纜長度
l 電機(jī)電纜接線存在接觸不良的情況
負(fù)載問題
l 負(fù)載電機(jī)遇到?jīng)_擊，或機(jī)械結(jié)構(gòu)出現(xiàn)“卡住”現(xiàn)象，引起電機(jī)電流突然增加
l 變頻器輸出頻率超過電機(jī)額定頻率，電機(jī)處于弱磁狀態(tài)，負(fù)載波動(dòng)引起過電流
l 變頻器斜坡上升下降時(shí)間與負(fù)載特性不匹配，如加、減速時(shí)間太短
l 電動(dòng)機(jī)功率與變頻器的功率不相匹配，小變頻器拖動(dòng)大電機(jī)(小馬拉大車的情況)
l 變頻器運(yùn)行過程當(dāng)中，使用接觸器投入或切除電機(jī)
l PID控制，反饋信號受到干擾波動(dòng)較大，PI參數(shù)不合適
l 啟動(dòng)正在旋轉(zhuǎn)的電機(jī)
l 矢量控制時(shí)電機(jī)參數(shù)或速度環(huán)參數(shù)不準(zhǔn)確
l 勢能負(fù)載（例如起重機(jī)）啟動(dòng)時(shí)過電流，電機(jī)抱閘控制不合理，或啟動(dòng)力矩不夠
變頻器問題
l 變頻器I/O板接觸不良
l 變頻器內(nèi)部器件短路
l 變頻器電流檢測元件故障
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常見處理辦法
處理MM4系列變頻器F0001故障，應(yīng)首先明確變頻器在何種工況下發(fā)生F0001故障，再按照故障的可能性逐條原因排查。常見工況：
1. 上電不運(yùn)行就發(fā)生F0001故障，并且不能復(fù)位故障
2. 上電沒有F0001故障，一啟動(dòng)馬上報(bào)F0001故障，可以復(fù)位但啟動(dòng)馬上又出現(xiàn)F0001
3. 正常運(yùn)行過程中偶爾報(bào)F0001故障
對于第1種情況，由變頻器問題引起的可能性較大，可嘗試拆除控制接線、電機(jī)接線，只保留變頻器供電電源和地線，嘗試能否復(fù)位故障，如果不能復(fù)位，變頻器可能損壞，請聯(lián)系維修部門。如果故障能復(fù)位，檢查變頻器外部接線是否存在問題。
對于第2種情況，由電機(jī)問題引起的可能性較大，可嘗試拆除控制接線、電機(jī)接線，只保留變頻器供電電源和地線，嘗試使用BOP面板空載啟動(dòng)變頻器（變頻器控制方式需要設(shè)置為V/F方式），如果變頻器不出現(xiàn)F0001故障，請著重檢查電機(jī)和電機(jī)電纜絕緣情況、電機(jī)電纜是否超長、以及電機(jī)電纜是否存在接觸不良的情況，或更換電機(jī)進(jìn)行測試。如果變頻器仍然出現(xiàn)F0001故障，變頻器可能損壞，請聯(lián)系維修部門。
對于第3種情況，由負(fù)載問題引起的可能性較大，請按照“常見故障原因”中負(fù)載問題逐條分析。
注意：該故障無法屏蔽。
案例集
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序號 |
故障現(xiàn)象描述 |
可能的故障原因及處理措施 |
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1 |
變頻器上電未啟動(dòng)就報(bào)F0001故障，并且無法復(fù)位，拆除控制接線、電機(jī)接線，只保留變頻器供電電源和地線，仍然不能復(fù)位故障 |
原因：變頻器損壞
措施：請聯(lián)系維修部門 |
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2 |
變頻器上電正常，一起動(dòng)電機(jī)不轉(zhuǎn)馬上報(bào)F0001故障，故障可以復(fù)位，復(fù)位后再啟動(dòng)仍然出現(xiàn)F0001，拆除電機(jī)電纜空載起動(dòng)變頻器，不再出現(xiàn)F0001 |
原因：可能由于電機(jī)或電機(jī)電纜絕緣不良導(dǎo)致
措施：檢查電機(jī)絕緣
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3 |
MM430帶風(fēng)機(jī)負(fù)載，啟動(dòng)前風(fēng)機(jī)葉片無規(guī)則旋轉(zhuǎn)，啟動(dòng)馬上報(bào)F0001故障 |
原因：啟動(dòng)正在旋轉(zhuǎn)的電機(jī)
措施：激活直流制動(dòng)，或者采用機(jī)械方式，鎖定電機(jī)軸 |
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4 |
MM430帶風(fēng)機(jī)負(fù)載，啟動(dòng)前風(fēng)機(jī)被風(fēng)吹著一直在旋轉(zhuǎn)，啟動(dòng)馬上報(bào)F0001故障 |
原因：啟動(dòng)正在旋轉(zhuǎn)的電機(jī)
措施：激活捕捉再啟動(dòng) |
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5 |
風(fēng)機(jī)負(fù)載，電網(wǎng)閃動(dòng)時(shí)， 變頻器激活了自動(dòng)再啟動(dòng)功能，自動(dòng)復(fù)位欠壓故障后再啟動(dòng)，偶爾出現(xiàn)F0001故障 |
原因：風(fēng)機(jī)為大慣量負(fù)載，變頻器F0001故障后停機(jī)，但風(fēng)機(jī)由于慣性仍然在旋轉(zhuǎn)，再啟動(dòng)時(shí)變頻器啟動(dòng)正在旋轉(zhuǎn)的電機(jī)導(dǎo)致過流
措施：激活捕捉再啟動(dòng)功能 |
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6 |
起重機(jī)主鉤，平地起動(dòng)報(bào)F0001故障 |
原因：電機(jī)速度環(huán)比例積分參數(shù)可能不合適
措施：優(yōu)化電機(jī)參數(shù) |
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7 |
起重機(jī)主鉤，懸停起動(dòng)報(bào)F0001故障 |
原因：電機(jī)抱閘控制不合理，或啟動(dòng)力矩不夠
措施：優(yōu)化抱閘控制邏輯，提高低頻扭矩 |
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8 |
起重機(jī)大車行走機(jī)構(gòu)，啟動(dòng)F0001 |
原因：通常大車行走機(jī)構(gòu)為一帶多形式，單臺電機(jī)有問題， 容易導(dǎo)致變頻器過流
措施：檢查外圍機(jī)械， 檢查電機(jī)匝間絕緣 |
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9 |
430變頻器用于恒壓供水，水泵切換時(shí)出現(xiàn)F0001故障 |
原因：變頻器運(yùn)行過程當(dāng)中，使用接觸器投入或切除電機(jī)
措施：必須封鎖變頻器脈沖輸出才能進(jìn)行接觸器的投切 |
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10 |
440驅(qū)動(dòng)擠出機(jī)，運(yùn)行過程出現(xiàn)F0001 |
原因：是否投料太多，出現(xiàn)卡住現(xiàn)象
措施：考慮特殊機(jī)械的選型余量 |
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11 |
430驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵超50Hz運(yùn)行F0001 |
原因：變頻器超頻運(yùn)行 ，風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載導(dǎo)致電機(jī)軸功率按照3次方關(guān)系加大
措施：限制頻率上限，避免變頻器超速運(yùn)行 |
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12 |
440驅(qū)動(dòng) 離心機(jī)，離心機(jī)全速運(yùn)行后，增加物料，變頻器F0001 |
原因：突然增加負(fù)載，導(dǎo)致變頻器過流
措施：需要緩慢增加負(fù)載 |
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13 |
430恒壓供水系統(tǒng)，偶爾F0001 |
原因：模擬量反饋信號受干擾波動(dòng)較大或PI參數(shù)設(shè)置不合適
措施：排出干擾增加模擬量濾波時(shí)間，調(diào)整PI參數(shù) |
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14 |
440變頻器輸出電纜超長，偶爾F0001 |
原因：長電纜導(dǎo)致分布電容加大，導(dǎo)致變頻器峰值電流加大
措施：加裝輸出電抗器、縮短電纜長度 |
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15 |
440驅(qū)動(dòng)帶抱閘的電機(jī)，抱閘由PLC控制，停車時(shí)F0001 |
原因：電機(jī)減速過程突加負(fù)載引起過流
措施：使用變頻器抱閘控制邏輯或停機(jī)后延時(shí)關(guān)閉抱閘 |
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16 |
MM440驅(qū)動(dòng)移動(dòng)小車，偶爾F0001 |
原因：小車震動(dòng)導(dǎo)致電機(jī)電纜接觸不良引起過電流
措施：禁錮接線端子 |
6SE7021-8EB61-Z西門子變頻器
1 G120 PROFIBUS通信功能概述西門子6SE7021-8EB61-ZSINAMICS G120第二代控制單元CU240B-2 DP、CU240E-2 DP、CU240E-2 DP F支持基于PROFIBUS的周期過程數(shù)據(jù)交換和變頻器參數(shù)訪問。
> 周期過程數(shù)據(jù)交換--通過該通信PROFIBUS主站可將控制字和主設(shè)定值等過程數(shù)據(jù)周期性的發(fā)送至變頻器，并從變頻器周期性的讀取狀態(tài)字和實(shí)際轉(zhuǎn)速等過程數(shù)據(jù)。G120最多可以接收和發(fā)送8個(gè)過程數(shù)據(jù)。該通信使用周期性通信的PZD通道（過程數(shù)據(jù)區(qū)），變頻器不同的報(bào)文類型定義了不同數(shù)量的過程數(shù)據(jù)（PZD）。
> 變頻器參數(shù)訪問--提供PROFIBUS主站訪問變頻器參數(shù)的接口，有兩種方式能夠訪問變頻器參數(shù)：
周期性通信的PKW通道（參數(shù)數(shù)據(jù)區(qū)）：通過PKW通道主站可以讀寫變頻器參數(shù)，每次只能讀或?qū)懸粋€(gè)參數(shù)，PKW通道的長度固定為4個(gè)字。
非周期性通信：主站采用PROFIBUS-DPV1通信訪問變頻器數(shù)據(jù)記錄區(qū)，每次可以讀或?qū)懚鄠€(gè)參數(shù)。
本文通過示例介紹S7-1200與CU240E-2 DP F的PROFIBUS PZD通信，以組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文1為例介紹通過S7-1200如何控制變頻器的起停、調(diào)速以及讀取變頻器狀態(tài)和電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速。
2 S7-1200與CU240X-2 DP的PROFIBUS PZD通信實(shí)例
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表2-1硬件列表
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設(shè)備 |
訂貨號 |
版本 |
| S7-1200 CPU1214 C DC/DC/DC | 6ES7 214-1AE30-0XB0 | V2.2 |
| PROFIBUS主站模塊CM1243-5 | 6GK7 243-5DX30-0XE0 | V1.0 |
| CU240E-2 DP F | 6SL3244-0BB13-1PA1 | V4.4 |
2.2 變頻器設(shè)置
? 設(shè)置地址：兩種方式設(shè)置PROFIBUS地址：
1) 通過DIP開關(guān)設(shè)置PROFIBUS地址，本示例設(shè)置地址為10，如右圖所示；
2) 當(dāng)所有DIP開關(guān)都被設(shè)置為on或off狀態(tài)，通過P918設(shè)置PROFIBUS地址；
注意：DIP開關(guān)設(shè)置PROFIBUS地址優(yōu)先。
圖2-1 DIP開關(guān)設(shè)置地址
? 通信參數(shù)基本設(shè)置：設(shè)置變頻器接口宏P(guān)0015=7；設(shè)置通信報(bào)文為標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文P0922=1（有關(guān)報(bào)文類型信息請參考“3 PROFIBUS報(bào)文結(jié)構(gòu)及控制字和狀態(tài)字”章節(jié)）
2.3 S7-1200硬件組態(tài)
? 創(chuàng)建S7-1200項(xiàng)目：打開TIA PORTAL軟件；1）選擇創(chuàng)建新項(xiàng)目；2）輸入項(xiàng)目名稱；3）點(diǎn)擊“創(chuàng)建”按鈕；4）打開項(xiàng)目視圖。
圖2-2創(chuàng)建S7-1200項(xiàng)目
? 添加S7-1200 CPU1214C：打開項(xiàng)目試圖后；1）點(diǎn)擊“添加新設(shè)備”選項(xiàng)，彈出添加新設(shè)備對話框；2）設(shè)備樹中選擇相應(yīng)的CPU本示例選擇CPU1214C DC/DC/DC；3）選擇CPU版本號；4）點(diǎn)擊“確定”按鈕。
圖2-3添加S7-1200 CPU1214C
? 添加PROFIBUS主站模塊CM1243-5：1）將硬件目錄中“通信模塊 -> CM1243-5 -> 6GK7 243-5DX30-0XE0 ”模塊拖拽到CPU左側(cè)第一個(gè)槽位中；2）單擊CM1243-5 PROFIBUS接口圖標(biāo)；3）設(shè)備屬性對話框下點(diǎn)擊“PROFIBUS地址”項(xiàng)；4）點(diǎn)擊“添加新子網(wǎng)”按鈕，創(chuàng)建PROFIBUS_1網(wǎng)絡(luò)；5）使用默認(rèn)PROFIBUS地址2。
圖2-4添加PROFIBUS主站模塊CM1243-5
? 添加CU240E-2 DP F從站：1）點(diǎn)擊網(wǎng)絡(luò)視圖按鈕進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)視圖頁面；2）將硬件目錄中“其它現(xiàn)場設(shè)備 -> PROFIBUS DP -> 驅(qū)動(dòng)器 -> Siemens AG -> SINAMICS -> SINAMICS G120 CU240x-2 DP（F）V4.4 -> 6SL3 244-0BBxx-1PA1 ”模塊拖拽到網(wǎng)絡(luò)視圖空白處；3）點(diǎn)擊以插入站點(diǎn)藍(lán)色“未分配”提示，選擇主站“PLC_1.CM1243-5 PROFIBUS接口（X1）”，完成與主站網(wǎng)絡(luò)連接。
圖2-5添加CU240E-2 DP F從站
? 分配CU240E-2 DP F從站地址：1）鼠標(biāo)單擊添加的CU240E-2 DP F從站；2）設(shè)備屬性對話框下點(diǎn)擊“PROFIBUS地址”項(xiàng)；3）選擇“PROFIBUS_1”網(wǎng)絡(luò)；4）設(shè)置PROFIBUS地址為10。
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圖2-6分配CU240E-2 DP F從站地址
? 組態(tài)與CU240E-2 DP F通信報(bào)文：鼠標(biāo)雙擊添加的CU240E-2 DP F從站，打開設(shè)備視圖； 1）將硬件目錄中“Standard begram1，PZD-2/2 ”模塊拖拽到“設(shè)備概覽”視圖的第1個(gè)插槽中，系統(tǒng)自動(dòng)分配了輸入輸出地址，本示例中分配的輸入地址IW68、IW70，輸出地址QW64、QW66；2）編譯項(xiàng)目。
圖2-7組態(tài)與CU240E-2 DP F通信報(bào)文
? 下載硬件配置：1）鼠標(biāo)單擊“PLC_1”選項(xiàng)；2）點(diǎn)擊“下載到設(shè)備”按鈕；3）選擇PG/PC接口類型，PG/PC接口，子網(wǎng)的鏈接；4）點(diǎn)擊“下載”按鈕。
圖2-8下載硬件配置
6SE7021-8EB61-Z西門子變頻器
2.4 通過標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文1控制電機(jī)起停及速度
S7-1200通過PROFIBUS PZD通信方式將控制字1（STW1）和主設(shè)定值（NSOLL_A）周期性的發(fā)送至變頻器，變頻器將狀態(tài)字1（ZSW1）和實(shí)際轉(zhuǎn)速（NIST_A_GLATT）發(fā)送到S7-1200.
控制字：常用控制字如下，有關(guān)控制字1（STW1）詳細(xì)定義請參考“3 PROFIBUS報(bào)文結(jié)構(gòu)及控制字和狀態(tài)字”章節(jié)。
? 047E(16進(jìn)制) - OFF1停車
? 047F(16進(jìn)制) - 正轉(zhuǎn)啟動(dòng)
? 0C7F(16進(jìn)制) - 反轉(zhuǎn)啟動(dòng)
? 04FE(16進(jìn)制) - 故障復(fù)位
主設(shè)定值：速度設(shè)定值要經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化，變頻器接收十進(jìn)制有符號整數(shù)16384（4000H十六進(jìn)制）對應(yīng)于100%的速度，接收的最大速度為32767（200%）。參數(shù)P2000中設(shè)置100%對應(yīng)的參考轉(zhuǎn)速。
反饋狀態(tài)字詳細(xì)定義請參考“3 PROFIBUS報(bào)文結(jié)構(gòu)及控制字和狀態(tài)字”章節(jié)。
反饋實(shí)際轉(zhuǎn)速同樣需要經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化，方法同主設(shè)定值。
示例：通過TIA PORTAL軟件“監(jiān)控表”模擬控制變頻器起停、調(diào)速和監(jiān)控變頻器運(yùn)行狀態(tài)。
表2-2 PLC I/O地址與變頻器過程值
| 數(shù)據(jù)方向 | PLC I/O地址 | 變頻器過程數(shù)據(jù) | 數(shù)據(jù)類型 |
| PLC -> 變頻器 | QW64 | PZD1 - 控制字1（STW1） | 16進(jìn)制(16Bit) |
| QW66 | PZD2 - 主設(shè)定值（NSOLL_A） | 有符號整數(shù)(16Bit) |
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| 變頻器 -> PLC | IW68 | PZD1 - 狀態(tài)字1（ZSW1） | 16進(jìn)制(16Bit) |
| IW70 | PZD2 - 實(shí)際轉(zhuǎn)速（NIST_A_GLATT） | 有符號整數(shù)(16Bit) |
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啟動(dòng)變頻器
首次啟動(dòng)變頻器需將控制字1（STW1）16#047E寫入QW64使變頻器運(yùn)行準(zhǔn)備就緒，然后將16#047F寫入QW64啟動(dòng)變頻器。
停止變頻器
將16#047E寫入QW64停止變頻器；
調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速
將主設(shè)定值（NSOLL_A）十進(jìn)制16384寫入QW66，設(shè)定電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500rpm。
讀取IW68和IW70分別可以監(jiān)視變頻器狀態(tài)和電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速。
圖2-8監(jiān)控表
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