西门子6ES7321-1BH02-0AA0详细说明

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一、引言
**以来，我国的纺织机械行业的自动化技术有较明显的提高，纺织设备的大部分机器采用了变频调速技术、可编程控器(PLC)技术，也已有相当一部分的产品采用了工控机、单片机、交流伺服系统、触摸屏人机界面以及现场总线技术，实现了机械产品的机电一体化，为纺织机械的自动化、高速化、连续化铺平了道路。
二、电脑绣花机的原理
首先，用刺绣软 先件制版，生成样版后，将载有刺绣程序及花样的盘片先后分别放入电脑磁盘驱动器中，在程序控制下，电脑将花样坐标值换成与绸框X、Y方向位移量量相当之电信号，送到X、Y单片机系统进行电机升降速处理后，输出三相六拍信号，线电机的功放箱进行功率放大，两个X、Y步进电机，带动绸框完成X、Y间的进给运动；同时变频器驱动变频电机，带动机针作上下运动，从而使刺绣连续地进行下去。
变频电机通过皮带等驱动机头传动机构旋转，机头的特定机构使引线机构和机针带头着面线作出上、下运动，穿刺面料；钩线机构中的旋梭旋转，使面线绕过藏有底线梭壳；挑线机构运动，输送面线，收紧线迹，准备下一个线迹的面线线段。X、Y步进电机通过同步齿形带等机构带动绸框和面料作平面运动。将面料上每个待绣线迹点送往机针刺绣，机针上下运动的速度与绸框移动的方向、移动量以及移动速度的协调配合运动，使面线和底线绞合，在面料上作出双线锁式线迹。当刺绣连续地进行下去，完成花样的电脑刺绣。
三、F1000在电脑绣花机上的应用
F1000变频器应用于电脑绣花机，有良好的运行特性，这是因为矢量控制型变频器本身具有良好的产品性能。
1）高速处理器提供更快的频率响应
F1000变频器采用16位的CPU，提供高控制精度、快速频率响应及良好的动态特性。电脑绣花机要求通过LCD设定主轴的转速，经过单片机处理后，由D/A转换模块输出0-10V的模拟量信号到变频器，变频器根据模拟量信号的大小，快速响应到达所设转速，满足刺绣时多变的要求。
2）空间电压矢量控制提供低频时高转矩输出
电机与主轴之间采用1：3的带传动，在基频以下改变频率为恒转矩输出。以往使用V/F控制的变频器，由于考虑到负载的启动转矩大，要设定相应的转矩提升准位，如果转矩提升设置过高，在低频时轻载时会过激磁，引起电流过大，电机发热，严重影响到设备的正常运行。
采用F1000变频器，可以通过参数设置，保证电机在低频时具有良好的转矩输出，满足绣花机在低速时连续走线。
3）良好的刹车能力实现的准停
由于在刺绣过程中，需要移动绸框和面料来完成整幅画面。移动过程中，要求停留在较高位。这一要求就需要用变频器的直流刹车能力来实现。F1000变频器的直流刹车准位从0—300%，给使用者提供了一个很宽的调节范围，使用者可以根据负载惯性的大小调整参数设置，实现动作要求。
F1000变频器参数设定如下：
调速方式F204=3，模拟量调速参数设置F111=75.00Hz、F114=0.3S、F115=0.3S F502=8、F800=8
四、结束语
F1000变频器与其他电器设备相配合的绣花机控制系统，能够满足刺绣的工艺要求，达到刺绣画面的整洁、美观。同时变频器运行稳定，给广大客户和使用者明显的经济效益。标准机械加工所使用的外圆磨床，砂轮电动机均按传统启动电路运行。电动机启动后按照额定转速运转，由于电网电压有一定的波动，砂轮和工件的磨擦负载不断的变化，都会影响电动机的转速误差，标准砂轮电动机起动电路一般只有一种加工速度，难以适应不同工件大小的要求不同的加工相对线速度，以致于所加工工件的加工精密度很难保证。因此从提高加工质量和加工效率，节约能源等方面考虑，将变频调速技术应用于外圆磨床中，可以收到满意的效果。机械加工行业外圆磨床所加工的产品种类繁多，工件大小尺寸不同，要求加工精度各异。相对的要求砂轮转速于主轴的线速度不同，单纯的调整主轴的转速来满足工件的加工线速度很难调整到理想状态。

    又由于轴杆类在加工过程中所产生的应力弯曲，在磨削过程中会产生砂轮进给的力矩不同，这样就带来砂轮输出转速/力矩不同的变化，相应的会产生振纹/烧糊纹等，磨削精度很难保证，由此造成生产效率低，精品率低等。随着电力电子技术的发展，变频调速技术的越来越普及，在机械加工行业变频器的应用收到很好的效果。变频器的无级调速，软启动，恒转矩输出较大的满足了机械加工设备对恒速度/恒转矩的要求。

    外圆磨床加工的负载特性根据不同的轴杆类直径的大小，主砂轮电动机的转速等于砂轮输出的转速。磨削力的大小取决于砂轮电动机的输出转矩。在驱动工件旋转的主轴电动机的高速段，相对于砂轮输出转速不变，所加工的工件直径小，磨削进给少；加工大直径，长轴类工件时，工件旋转的电动机在低速段，砂轮进给量大，砂轮磨削力也在变大，电动机很难在恒转矩/恒速度下运行。速度的变化就产生了如振纹/烧糊纹/加工精度等的变化。变频调速电动机的无级调速，恒转矩输出恰能上述缺陷。变频器的选择根据系统运行的特点，考虑满足机械加工外圆磨床的使用要求和设备投资费用等角度考虑，选用带自动转矩提升功能的通用型V/F变频器。

    以东元Speecon?7200MA系列为例，根据砂轮电动机的功率不同选用18.5KW/15KW的变频器，以15KW为例，额定电压三相380V，输出电流32A，频率控制0.5?400HZ，速度控制0.1%，过负载能力150%/60S。具有自动转矩提升功能，柔性PWM控制，可实现更低噪音运行，多于10段的转速控制。系统的启动与调速外圆磨床的主砂轮电动机起动电路多采用星?三角转换起动电路。

    用变频器取代原有电路，利用原有接触器的常开触点控制变频器的运行，考虑砂轮启动的惯性，变频器软启动时间设定为10S，停止刹车时间设定为15S，根据不同类型的砂轮启动力矩可在50%--80%之间调节设定。系统速度通过外接可调电位器调节频率，根据工件直径不同的适应速度调整，因受电动机高速时的机械强度/噪音/振动等因素的限制，电动机较高频率设定为60HZ；因低速时电动机散热效果差，考虑工件旋转的变速因素和实际较大加工工件尺寸，较低频率设定为35HZ，基准频设定为50HZ。由的负载特性分析可知，高速段为恒功率性质，低速段为恒转矩性质，且低转速时负载要求转矩大，过载能力强。

    对电动机基准频以上，为保证电动机不过压，采用恒压变频调速。由电动机理论可知，当电压不变，频率增大时，电动机每较下的磁通随着频率的增大而减小；当电动机电流为额定电流时，较大允许输出转矩减小，容许输出功率不变，属恒功率调速，适用于恒功率负载。基频以下，为保证电动机每较下磁通不变，采用V/F=常数的变压变频调速，当电动机的电流为额定电流时，电动机容许输出转矩不变，属于恒转矩调速，适用于恒转矩负载。但当速度较低时因电动机内阻不可忽略，若仍保持V/F为常数，则电动机转矩将减小，无法满足低速时负载要求的转矩大，过载能力强的性能，因此采用变频器的转矩自动补偿功能，选择补偿后的V/F曲线加以修正。

    系统设计的注意事项磨削砂轮平衡的精度要提高：将电动机在额定转速上运行，为了减小高速时的振动，应提高电动机转子和砂轮的动平衡度，并加以校正。低速时的散热情况：因电动机为自冷风扇方式散热冷却，低速时散热条件变差，而负载转矩较大，电动机温度会增加，因此较低转速的设定以电动机表面温差不**过容许值为依据。变频调速时因变频器输出含有高次谐波，会在电动机中产生电磁噪音，因此输出端要安装零相杂讯滤波器，可降低辅射干扰及感应杂讯。变频器的参数设定项目重要将反转/较高频率/失速等功能锁定！

1. 概述
涂层生产线中的前处理部分主要用来去除铝箔表面残留的油污和杂质，从而增加表面涂层时的附着力，其清洗方式有浸泡式和喷淋式两种，但无论那种方式其储液槽的过程均为断续，且部分喷嘴直接与供水管相连，同时由于工艺要求水温较高(40℃)，在泵的出口还安装不锈钢换热器，故要求供水压力相对稳定，以保证处理的效果。原供水泵采用全压供水，由于储液槽量波动很大，使得系统压力不稳，不得不加大供水泵，而供水泵加大后，系统有时出现**压多次造成换热器及供水泵的损坏，从而影响了生产的正常运行，加大了维修成本。故分厂与北京拓思维自动化工程公司合作，在供水系统中采用西门子ECO变频器闭环控制，不管用水量的大小，通过调节水泵的转速，保持管网中水压的基本恒定，保证了供水系统的正常工作。
2. ECO变频器
ECO变频器是SIEMENS公司推出的用于风机、水泵等设备调速节能运行的**变频器。
其主要特点是：
⑴ ECO变频器安装调试容易，维护和运行费用低。由于变频器的特定功能使其产品的成本降至较小，价格便宜，降低了整套系统的成本。
⑵ ECO变频器能够精确地跟随设**，可使系统有更好的性能。
⑶ 内置PID调节采用了标准比例、积分、微分控制的闭环过程控制，并为反馈传感器提供了标准电源。
⑷ 在运行噪声的控制方面采用了自动开关频率优化，从而降低电机运行时的噪声。
⑸ ECO变频器针对风机、水泵节能运行的需要，设置了能量优化控制程序，为在运行中搜寻较小能量消耗点，自动升高和降低电机电压。当电机达到稳**的速度（即加程结束时）时通用变频器即在这个速度下运行，而ECO变频器此时开始分析电机的功率消耗。然后开始微小地升高或降低变频器的输出电压来搜索较佳频率，即较低的功率消耗。如果ECO变频器出在升高电机电压时，功率消耗增加了，则变频器的控制策略（能量优化控制程序）就开始降低电机电压，以搜索较低的功率消耗水平，如果出在降低电机电压时，功率消耗增加，则升高电机电压。这样就可搜寻到效率较高，功率消耗较小点并在此处运行。用这种优化节能程序（典型）可节约2%～5%的额定容量的电能。
⑹　在选择ECO变频器时，不能用它驱动额定功率比它大或者额定功率不足其一半的电机，否则会影响变频器的性能甚至造成损坏。
3. 在前处理供水系统中的应用
为了保持供水系统水压的基本恒定，需要变频器根据给定的压力信号与管网水压的反馈信号进行比较，以调节水泵的转速，达到供水、水压恒定的目的。

3.1　系统组成
系统采用一用一备变频器恒压供水系统，即要求一台水泵供水，另一台备用，当使用的水泵出现故障或检修时，另一台马上投入运行，不使供水中断，并要求在变频器出现故障时，可实现变频/工频切换，以保证供水的连续性。

上图3.1.1供水系统的控制原理图，ZK1为电源开关，ZK2、ZK3为变频器/工频切换，JC1、JC2为主/备泵切换。压力给定采用WXD2-53带指针电位计，压力检测和变送采用德国Endress Hauser的PMC133，输出信号为4-20mA，PID调节显示仪表采用OMRON的KN-270。

3.2　闭环控制实现和参数调整
在该系统中PID闭环控制的实现和参数调整是整个系统准确控制和稳定运行的关键，以下是ECO变频器PID闭环过程控制方框图3.2.1。

在工业应用中，闭环控制被广泛用于各种过程的控制，一个简单闭环控制就是通过对来自过程传感器（温度、压力、速度等）的反馈信号和期望的给定值进行比较，获得一偏差信号，然后对偏差信号进行处理并用于控制变频器和电机以减少这一偏差。
由于在系统中的延迟，偏差信号的处理可能是非常复杂的，通常偏差信号的处理采用了比例、积分和微积分（PID）的计算方法，通过对这些参数的调节，来优化系统的性能和稳定性。一旦完成系统的设置，就能实现稳定的、有效的和精确的控制。在ECO变频器里已包含有一个标准的PID控制功能，只需要连接一个合适的反馈传感器并对P201至P220的参数进行设置就可以实现这种控制功能。

典型需调整的参数主要有：
P006　设定值来源选择 P007　控制方式选择
P012　电机较小频率 P201　PID使能控制
P202　Ｐ比例增益 P203 I积分增益
P204　Ｄ微分增益 P205　积分作用时间标点
P211　反馈量程较低点标定 P212　反馈量程较高点标定
其中：P202和P203、P205需多次调整，以获取控制的较佳点。
3.3　系统特点
①采用ECO变频器PDI闭环控制，供水系统压力保持相对稳定，从而保证涂层铝箔表面清洗效果。
②由于该系统避免了供水压力**限，使供水泵及出口的换热器工作在正常压力状态，延长了设备寿命，降低了维修成本。

③西门子的ECO变频器能够精确地跟踪设**，提高了控制系统的性能，给出了标准的PID调节功能，可方便地实现闭环控制。
④ECO变频器具有RS480串行通讯功能，其采用USS通讯协议，其远程控制能力能够达到31台设备，从而便于组网和远程通讯。


4. 结束语
在涂层线前处理供水系统中采用西门子ECO变频器加PID运行的闭环过程控制，不但保证了供水系统的压力，满足了工艺要求，还提高了系统运行的可靠性，降低了维修成本和电能消耗。该系统已稳定运行了两年， 效果十分理想。

1 引 言
在送水工程中，为了维持恒压供水而又节能，除了不用大桶槽或虚耗能源的节流阀而能维持恒压，还必须防止泵浦急速开停循环而导致压力涌浪。采用变频器是个好的解决方法，但在控制上需要技巧。一般变频器由外部PLC或PID控制器接受运转指令，整合调整有一定难度并且比较耗时。台达 VFD-F水泵**变频器使用内建泵浦控制逻辑，大幅简化了送水系统的变速控制。
2 变频调速特性
按照电机理论，电机转速公式为：

式中：P为电动机的较对数，S为转差率，f为供电电源频率，n为电动机的实际转速。从公式可以看出，电机转速与频率近似成正比，改变频率即可平滑地调节电机转速，从而可以连续方便地改变风机的风量。风机是泵类负载，属平方转矩负载，其转速n、流量Q、压力H以及轴功率P具有如下关系：Q∝n, H∝n2, P∝n3，即流量与转速成正比，压力与转速平方成正比，轴功率与转速立方成正比。由上述分析可知，通过改变电动机转速就可方便地改变风机的风量，保证空气燃料比的优化；通过改变电动机转速，可以有效保系统期望的工况，降低系统的电动损耗。在监控系统中使用变频调速技术（变频器）有以下优点：
（1）可方便地实现电机软起动、自由停车。电机均通过变频器或软起动从0—50HZ作缓慢加速起动，减少了机泵因突然高速起动所带来的影响，减少了直接起动时起动电流对电网的冲击；
（2）可提高功率因数，改善电动机电源质量，保证电动机的功率与实际负荷相匹配，达到系统节能运行的目的；
（3）可机泵的喘振现象，使机泵运行处于较佳工况状态；
（4）可方便地实现自动控制，使被调节量得到更平稳的调节，增强了系统的稳定性和可靠性。
使用变频调速技术不仅调节方便，而且节能效果也是很明显的，设电动机额定功率为PN，额定转速为nN, 转速为n时实际输出功率为P，则节能（用功率表示）△P可以表示为：

如取
，则△P=0.67PN , 即节能效果在理想情况下可达到67%，可见只要采用变频调速技术，用变频调速其节能效果是很显著的。
3 基于变频调速的恒压供水控制系统
基于变频调速的恒压供水控制系统如图1所示。在图1控制系统中，压力及流量是泵浦控制的两个重要参数。VFD-F可借助压力或流量传感器回传的电压或电流信号持续跟踪压力及流量，泵浦按预先设定的运转方式工作或停止,可大幅度节电并延长马达及泵浦的使用寿命。控制多台泵浦
为了提高流量，可使用一台以上泵浦组成控制系统，VFD-F可使用内建Relay(或选购Relay卡)控制额外泵浦在需要时的起动或停止，以维持恒压。VFD-F变频器参数的特别设置，可防止扰人的开开停停，提供泵浦之间平顺的转移及维持压力在容许的误差范围。VFD-F可控制任何以马达驱动的泵浦，内建较小速度设**可符合深井泵马达制造厂家的较低速度要求。由于VFD-F变频器可使用V/F曲线，设定提供低速能达到**的额定转矩，提供正排量泵浦低转速时所需的转矩，使用者不必加大变频器与马达容量，使用Line-shaft透平泵浦时可危险转速。

4 结束语
泵浦控制系统在各种类型的水站和供配水站有广泛的应用，文中讨论的只是较简单的应用情况。由于台达VFD-F变频器是系列产品，有广泛的适应性，欢迎对产品感兴趣的用户与我们合作。

1.引言

数字控制机床，简称数控机床(NC，Numerical Control)，是三十年来综合应用集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品，在机械制造设备中具有高精度、率、高自动化和高柔性化等优点。数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比，是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。

台丰数控机械有限公司是一家合资专业数控机械制造企业，其生产的数控设备在许多领域有着广泛的应用，原来该公司机床全部采用进口变频器，现已逐步采用正弦303系列变频器。

本文主要介绍正弦303系列变频器在该公司TFDC7060机床、TFDC500机床、TFDC650等机床上的应用：

该数控车床适用于雕刻模具业、塑胶模具业、制鞋业、制表业、眼镜业、五金业、商标业、玩具业、工艺品业的加工等，能实现端面、外圆、切槽、内孔、圆弧、任意角度锥度等的车削。该车床主轴部分采用正弦303系列变频器。

SINE303系列变频器轻松完成数控车床主轴传动控制。

2.SINE303系列变频器特点：

1).磁场定向电流闭环矢量控制，电机变量完全解耦.
2).采用美国TI公司较新款高性能32位电机控制**DSP，高速、准确完成复杂的控制算法，国内家产品化应用。
3).0HZ时起动转矩能够达到150%额定输出，完全满足数控车床的的需求，确保机床在低速重切削时有强劲的切削力。
4).电机参数自动辨识功能，在线识别电机参数，保证系统的稳定性和精确性。
5).调速范围0～600.00Hz完全满足数控车床的高频要求 。
6).自动跟踪负载的变化并自动限定输出电流，使其不**过允许的较大电流值。即使负载突变、快速加减速，变频器也不发生过流、短路等故障，实现变频器配置的高性能、高可靠性。高速停机时响应快速稳定。

3.变频器接线图

4.参数设定：

5.调试结果

事实证明采用SINE303系列高性能矢量变频器完**够满足机床主轴控制的要求。SINE303采用的良好的磁通算法，即使在低转速(低频)运行下也能平稳输出150%的转矩，以满足不同零件的加工需要，完全可以取代传统的滚动轴承主轴结构，并且此主轴结构简单、紧凑、可以实现真正的无级调速。此主轴的转速由外部模拟量信号来控制输出频率，在不同的加工工艺(如：粗加工、精加工等)需要不同的转速，此时可由数控系统输出不同的模拟量电压信号给变频器，实现不同的转速，同时启停信号也由数控系统控制，提高了自动化程度、延长了的使用寿命。

6. 结束语

数控机床主轴一般采用交流伺服系统、进口品牌矢量控制变频器以及变频**电机，购置费用很高；SINE303系列变频器以其*特的性能(启动电流小、调速平滑、调速范围大、节能环保、运行稳定、精度高、低频转矩大、保护功能齐全、可靠性高、操作维护简便等)和优越的性价比，在数控机床的应用上迅速