西门子模块6ES7211-0AA23-0XB0详细说明

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一．引言

经过近２０年的努力，我国已成为世界上较大的家电生产国和消费国，拥有彩电３０００万台、洗衣机１５００万台、空调与冰箱２０００多万台的年产能力。据统计，随着家电产品的快速普及，家电已成为我国能源消耗的大户，其耗电量已经**过全国总用电量的15％。如今能源危机愈演愈烈，环保呼声日益高涨，美国、日本、澳大利亚、欧盟等发达国家和地区，近年来相继出台或是修订家电产品节能标准，促进节能产品的生产和消费。如美国早就于１９８７年通过全国电器节能法案，制定了家电产品的能耗限额标准，并结合“能源之星”标识制度，淘汰了市场上的非节能家电。欧洲也设立了Ａ级节能认证，以控制不符合能耗要求的家电产品进入市场，德国**为了提高人们的节能意识，甚至规定购买一件Ａ级节能家电可享受５０马克的政府补贴。在我国，**对制冷产品的节能问题也日益重视，中国节能中心近年来对市场上的空调、冰箱等产品进行了节能认证，一些**品牌的家电产品经严格检测后贴上了节能标签。我国的能源状况决定了节能将成为家电业发展的主旋律，对节能技术的掌握是决定我国家电企业参与国际和国内两个市场竞争成败的关键因素。因此，大力发展节能产品，是家电企业的必由之路。

二．节能家电的优势

节能家电所打的“节能”概念，实际上就是变频，利用变频技术来节省电能。所谓“变频”，就是通过改变压缩机、控制器的工作频率来改变其转速，从而实现节能和提率。“变频”较早与空调“联姻”。变频空调与定速机种相比，它减少了开停过程，耗电省，同时又通过提高压缩机的能级效率，提高压缩机的机械效率以及电机效率实现省电节能。当今变频空调在国外十分普及，如日本就高达80％。变频冰箱与普通冰箱相比，其魅力有三。较显著的是提高制冷效率和节能，利用模糊控制原理实现系统的较佳运行。其次，可以快速制冷。三是温度被动范围较普通冰箱小。变频洗衣机的迷人之处也有三。其一是提高洗涤效果。洗衣机采用变频电机以后，其洗涤、脱水速度可调，能针对不同衣物的质地确定不同的洗涤脱水速度，从而使衣物的洗净度和磨损率达到较佳效果。其二是节能。变频洗衣机效率提高，过去的洗衣机电机效率仅为40％—50％，而直流变频洗衣机的效率可达到80％以上，从而实现节约能源。其三是降低噪音。这是因为直流变频电机的电磁噪音要小于单向感应电机，同时改机械传动机构为直接驱动方式，所以减少机械传动的噪音。集节能、降噪、提率于一体的变频家电是真正意义上的革新，是家电业发展的潮流，台达变频器正是在这种环境中找到了新的应用场合。

三．台达M系列变频器特点

 VF及无感测向量控制；

 采用16位元微处理器，正弦波PWM控制；

 **低噪音，载波频率可自1kHz-15kHz调整；

 省能源运转及自动稳压调节功能；

 输出频率0.1-400Hz；

 类比频率设定可接受0-10VDC，4-20mA；

 自动转矩提升及自动滑差补偿功能；

 可调整的VF曲线及自动调适加减速功能；

 通过CE，UL国际认；

四．系统配置

调试设备：油压冷却设备（压缩机）

压缩机电器规范：3相20-261V，10-140Hz，三菱压缩机

使用变频器：台达变频器VFD015M23A，软件版本3.04

技术要求：要求压缩机工作在30Hz-90Hz范围内，模拟量电流4-20mA控制运行频率（目前由欧姆龙温控器提供），VF曲线如下图所示。

五．接线图

M系列推荐接线图如下：

ACI端子：接收标准的4-20ma模拟电流信号，控制变频器的运行频率，通过电流信号的变化来控制压缩机的运行频率；

M0/GND端子：控制变频器的启动信号，当M0与GND短接时，变频器启动运行，当M0与GND断开时，变频器停止运行；

RA/RB/RC多功能输出端子：默认功能为提供变频器的故障信号，供上位机控制器使用，当变频器出现问题时显示状态并且切断电源进行机器的保护；

六．参数设置：

参数表如下

  P00(主频率输入来源设定)
 2（模拟电流4-20mA）
 P09（较低输出电压选择） 1
 
P01（运转信号来源设定）
 2（运转信号由外部端子控制）
 P10（**加速时间选择）
 276(工艺要求)
 
P03（较高操作频率选择）
 120
 P11（**减速时间选择）
 184(工艺要求)
 
P04（较大电压频率选择）
 120
 P24（禁止反转功能设定）
 1
 
P05（较高输出电压选择）
 160
 P36（输出频率上限设定）
 90
 
P06（中间频率选择）
 1
 P37（输出频率下限设定）
 30
 
P07（中间电压选择）
 1
 P71（载波频率设定）
 6
 
P08（较低输出频率选择）
 1
 P131（较小频率对应ACI输入电流值）
 0
 

速度信号的来源：使用温控器对比目标温度和设定温度，通过PID运算来计算出需要输出的模拟量信号，温控器的模拟量输出信号接入到变频器模拟量输入信号（AVI或者ACI）来控制变频器的运行频率，从而控制压缩机的运行状态。

较低运行频率：压缩机如果长期处于某一频率（H0）以下运行，对其寿命会产生不良影响，所以需要设置输出频率下限值，来限制变频器较低的输出频率，使压缩机的工作频率高于其危险频率（H0）。

VF运行曲线的选择：由于外接设备是三菱压缩机，当120Hz时对应电压为160V，与变频器的出厂值（60HZ/440V）不符，如果按照出厂值直接启动，就会出现工作不正常的现象。（实验明，按照出厂值直接启动，就会出现过流现象，电流在3-4Hz直接会达到较大值）台达M系列变频器提供三点坐标来调整VF曲线的状态，对于一些特殊VF曲线来说，调节起来非常方便。

七．    测试结果

使用了台达M系列变频器的节能家电，启动时无冲击电流，运行稳定；改变了传统的控制方式（停止/运行状态的切换），延长了其主要部件压缩机的使用寿命。

一．引言

进行健身锻炼时，体内会发生一系列的生理生化变化：系统活动紧张，内分泌机能提高，酶系统活跃，新陈代谢旺盛，单位时间内的能量消耗数倍、十数倍于安静状态，体内的糖、脂肪被大量分解供能，蛋白质代谢更新加快，大量的维生素、无机盐参与分解代谢而加大了损耗丢失过程。这些变化，使机体对各种营养物质的需求量大为增加。
合理营养与体育锻炼是维持和促进健康的两个重要条件。在群众性健身锻炼活动中，因各个项目代谢特点不同而对合理营养有着不同的需求特点。

健身器材，本身的发明是一个很让人认可的事，将人们的运动由室外运动转向室内的运动，这是一个创举。我们不用为每天刮风下雨影响锻炼效果而在意，这样就使得跑步机成为健身器材中较受欢迎的设备，例如健身车，楼梯机，划船机运动是我们可以经常运动锻炼的运动设备，而由滑雪运动发展而来的椭圆运动机成为一种运动设备的创新。

震动训练起源于冬季滑雪运动，利用震动强直性震动反射（tonic vibration reflex，TVR）增加多的运动单位（motor units）来进行肌力训练，这可以使较大肌的收缩产生更多力量和爆发力，神经适应的功能也提升了肌力训练的功能。此外，影响神经系统功能的震动同时也运用在物理**中，对于帕金森氏症PD（Parkinson`s disease）和运动伤害的**字韧带损伤ACL（Anterior Cruciate Ligament Ruptur）等等都也有**的效果。

二．机器介绍

电机带动小轮(直径为50mm),小轮通过皮带带动左右两个大轮(直径为100mm),大轮上面的平板做上下运动,运动幅度为13mm.机器箱大小为700mm*630mm*175mm(长*宽*高),变频器与旁边物体的空间为;左右两边的空间为80mm和100mm,上盖为100mm,下盖为100mm,面板空间高度为70mm.见下图.

客户要求变频器工作频率范围为10-60HZ.震动机每次工作的周期为5分钟. (工作周期为5分钟的含意是震动机的控制器程序上已经设置好每工作一次较长只能有5分钟.面板上有一个速度调整的按钮,通过这个按钮用户可以调整震动速度,速度默认为36HZ;一个按钮和一个停止按钮,当按按钮后,机器开始运行,如果不按停止按钮,机器就会以开始设定的频率一直工作,5分钟后自动停止.停止后需要重新按按钮,下一个循环才会重新开始.)

三．对于变频器的要求

1．安全性能

任何电器的使用，安全性能是**要求。通过CE和UL认证的变频器，是较好的选择。

2．低速力矩

由于健身器材工作的速度范围宽，对应变频器的工作频率范围就会比较大，一般情况下速度高时输出力矩都不会存在问题。低速工作时由于电机损耗占输入电压的比例不能够忽略不计，而且某种程度上的会影响电机的输出力矩，所以在选择变频器上要选择一款能够满足这个要求的型号。

3．静音

人在锻炼身体的时候都希望能够有一个良好的环境，听着音乐，欣赏美好的景色。如果健身器材发出很大的噪音，就会严重影响到锻炼者的心情。

四．台达M系列变频器的特点

1．          通过CE，UL国际认；

2．          VF及无感测向量控制，能够在低速时提供高转矩；

3．          **低噪音，载波频率可自1kHz-15kHz调整；

4．          宽电压范围，-10%--+10%；

5．          自动转矩提升及自动滑差补偿功能；

6．          省能源运转及自动稳压调节功能；

五．测试情况介绍

测试变频器型号:007M11A (输入:1PH 100-120V 50/60HZ 16A

输出:3PH 0-240V 4.2A)

电机型号: 50HZ/230V/0.37KW/1.82A/1370RPM

变频器设置参数:

参数名称
 设置内容
 
P00主频率输入来源设定
 3
 
P01运转信号来源设定
 4
 
P04较大电压频率选择 60
 
P05较高输出电压选择
 220
 
P24禁止反转功能设定
 1
 
P52电机额定电流设定
 1.8
 
P53电机无载电流设定
 0.7
 
P92通讯资料格式
 3
 
P105控制模式
 1
 
P106电机额定转差
 4.3
 

其它参数默认.

现场测试情况:变频器进线电压为109V,分别对使用的频率段进行了空载以及负载的测试(负载情况为一个人站在震动机上,体重为70KG左右),以下表格为测试数据.

工作频率(HZ)
 空载电流(A)
 负载电流(A)
 
10 0.9
 1.2-1.3
 
20
 0.9
 1.2-1.3
 
30
 0.9
 1.3-1.4
 
40
 0.9
 1.4-1.5
 
50
 0.9
 1.3-1.4
 
60
 0.8
 1.1
 

  测试结果电机负载电流在电机额定电流和变频器额定输出电流以内，低速高速都能够输出足够的力矩达到使用者的要求，满足长期稳定的运行要求。

六．调试时需要注意的问题：

1．由于客户需要在低频率工作，普通异步电动机在低速情况下输出力矩一般都会存在不足。针对这种现象，使用比较先进的无感测矢量控制方式。这种控制方式在不需要外部转速反馈的情况下（对于外部接线没有任何增加），得到比较硬的机械特性。矢量控制方式的运用，使异步电动机的低频工作特性达到了十分完美的地步，与直流电动机相比，已经毫不逊色了。在低频力矩方面，能够提供5HZ时150%的输出力矩。

  由于矢量控制所表现出来的性能很大程度上依赖其内部所设定的交流电机数学模型，所以运行前必须要让变频器了解到其控制电机的基本参数（例如额定电压，额定电流，空载电流，阻抗，感抗等）。有些参数是很容易得到的，例如额定电压，额定电流，在电机的铭牌上就有标识；而像阻抗，感抗等电机内部参数，就无法简单得到。于是台达变频器提供电机参数的自整测功能，这个功能能够自动计算出这些参数。台达M系列目前提供两种方式的电机参数量测功能：静态量测和动态量测。静态量测和动态量测一的区别就是动态量测能够出电机的空载电流。静态量测执行时电机不会出现运行，一直处于静止状态，主要用于电机和负载无法脱离的场合；动态量测执行时电机会出现运行状态，主要用于电机空载能够运行的场合。

2．上位机同变频器之间是通过通讯的方式来工作，这种方式的优点是接线简单（只需要两根线），使用标准接口，抗干扰能力强，稳定可靠，维护方便。接线图如下：

七．结束语

目前健身器材越来越普及，对于健身器材的要求也越来越高，稳定性，安全性，调速方便，性能优越的产品越来越受到大家的喜爱。使用台达变频器的震动机，调试效果客户非常满意，低速力矩大，全速范围内的电机工作电流都低于电机额定电流，保了电机长期稳定运行，满足了出口机器的要求。