西门子6ES7352-5AH01-0AE0详细说明

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驱动器细分的主要作用是提高步进电机的精确率。

国内有一些驱动器采用“平滑”来取代细分，有的亦称为细分，但这不是真正的细分，望广大用户一定要分清两者的本质不同：

1.“平滑”并不精确控制电机的相电流，只是把电流的变化率变缓一些，所以“平滑”并不产生微步，而细分的微步是可以用来精确定位的。

2.电机的相电流被平滑后，会引起电机力矩的下降，而细分控制不但不会引起电机力矩的下降，相反，力矩会有所增加。

驱动器细分后的主要优点为：完全了电机的低频振荡。低频振荡是步进电机(尤其是反应式电机)的固有特性，而细分是它的一途径，如果您的步进电机有时要在共振区工作(如走圆弧)，选择细分驱动器是一的选择。提高了电机的输出转矩。尤其是对三相反应式电机，其力矩比不细分时提高约30-40% 。提高了电机的分辨率。由于减小了步距角、提高了步距的均匀度，‘提高电机的分辨率‘是不言而喻的。

很多用户误以为步进电机驱动器的细分越高，步进电机的精度就越高，山社电机工程师建议客户其实这是一种错误的观念，比如步进电机驱动器细分较高的可以达到60000个脉冲一转，而步进电机实际是无法分辨这个精度的，当驱动器设置为60000个脉冲/转的时候，步进电机驱动器接受好几个脉冲，步进电机才走一步，这样并不能提高步进电机的精度。

步进电机的细分技术实质上是一种阻尼技术，其主要目的是减弱或步进电机的低频振动，提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。细分后电机运行时的实际步距角是基本步距角的几分之一。

(两相步进电机的基本步距角是1.8°，即一个脉冲走1.8°，如果没有细分，则是200个脉冲走一圈360°，细分是通过驱动器靠精确控制电机的相电流所产生的，与电机无关，如果是10细分，则发一个脉冲电机走0.18°，即2000个脉冲走一圈360°，电机的精度能否达到或接近0.18°，还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大;细分数越大精度越难控制。以次类推。三相步进电机的基本步距角是1.2°，即一个脉冲走1.2°，如果没有细分，则是300个脉冲走一圈360°，如果是10细分，则发一个脉冲，电机走0.12°，即3000个脉冲走一圈360°，以次类推。在电机实际使用时，如果对转速要求较高，且对精度和平稳性要求不高的场合，不必选高细分。在实际使用时，如果转速很低情况下，应该选大细分，确保平滑，减少振动和噪音。)

2　电机原理及空压机加、卸载供气控制方式存在的电能浪费 

2（1）交流异步电动机的转速公式为:

2（2） 空压机加、卸载供气控制方式存在的问题 

2.1 能耗分析 

    加、卸载控制方式使得压缩气体的压力在Pmin～Pmax之间来回变化。Pmin是较低压力值，即能够保证用户正常工作的较低压力。一般情况下，Pmax、Pmin之间关系可以用下式来表示:
Pmax＝（1＋δ）Pmin
δ是一个百分数，其数值大致在15%～30%之间。  

在加、卸载供气控制方式下的空压机，所浪费的能量主要在2个部分:

（1） 加载时的电能消耗 

    在压力达到较小值后，原控制方式决定其压力会继续上升直到较大压力值。在加压过程中,一定要向外界释放更多的热量，从而导致电能损失。另一方面，**压力较大值的气体在进入气动元件前，其压力需要经过减压阀减压,这一过程同样是一个耗能过程。 

（2） 卸载时电能的消耗 

    当压力达到压力较大值时，空压机通过如下方法来卸载:关闭进气阀使电机处于空转状态，同时将分离罐中多余的压缩空气通过放空阀放空。这种调节方法要造成很大的能量浪费。据我们测算，空压机卸载时的能耗约占空压机满载运行时的10%～25%（这还是在卸载时间所占比例不大的情况下）。换言之，该空压机20%的时间处于空载状态，在作无用功。很明显在加卸载供气控制方式下，空压机电机存在很大的节能空间。 

2.2 其它不足之处 

    （1）靠机械方式调节进气阀，使供气量无法连续调节，当用气量不断变化时，供气压力不可避免地产生较大幅度的波动。用气精度达不到工艺要求。再加上频繁调节进气阀，会加速进气阀的磨损，增加维修量和维修成本。 

    （2） 频繁采用打开和关闭放气阀，放气阀的耐用性得不到**。 

3　恒压供气控制方案的设计 

    针对原有供气控制方式存在的诸多问题，可应用变频调速技术进行恒压供气控制。采用这一方案时，我们可以把管网压力作为控制对象，压力变送器YB将储气罐的压力P转变为电信号送给PID智能调节器，与压力设定值P0作比较，并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算，产生控制信号送变频调速器VVVF，通过变频器控制电机的工作频率与转速，从而使实际压力P始终接近设定压力P0。同时，该方案可增加工频与变频切换功能，并保留原有的控制和保护系统，另外，采用该方案后，空压机电机从静止到旋转工作可由变频器来启动，实现了软启动，避免了启动冲击电流和启动给空压机带来的机械冲击。 

4　系统元器件的选配及系统的安装与调试  

（1） 安装 

    控制柜安装在空压机房内，与原控制柜分离，但与压缩机之间的主配线不要**过30m。控制回路的配线采用屏蔽双绞线，双绞线的节距在15m以下。另外控制柜上装有换气装置，变频器接地端子一定不能与动力接地混用，以上措施增强了系统的稳定性、可靠性。 

（2） 调试 

a） 变频器功能设定（不同的工况及控制方式，功能设定可能不同） 

01-00=1设定为1:运行指令由外部端子控制 
01-05=20加速时间:设定为20S,具体数值根据工况及生产要求 
01-06=20减速时间:设定为20S
01-10=50较大频率:设定为50Hz（等于电机额定频率）
01-24=1 （设为标准电机）
01-25=100-105 电机过载保护水平:具体数值根据工况及生产要求 
05-00=1 PI控制方剑荷栉行?I> 
05-01=0 PI调节误差极性：设为正极 
05-02=0 PI给定信号选择：设为0
05-03=72% （给定压力值） PI数字给定值 （**对应10KG）
05-04=1或2　PI反馈信号选择 
05-07=5-10 积分时间 5-10秒 
05-09=25 PI调节运行较小频

（3） 调试中其他事项 
 
    增加工变频装置,整套改造装置并不改变空压机原有控制原理，原空压机系统保护装置依然有效。并且工频/变频切换采用了电气及机械双重联锁，大大的提高了系统的安全、可靠性。 

    在调试过程中，将下限频率调至40Hz，然后用红外线测温仪对空压机电机的温升及管路的油温进行了长时间、严格的监测，电机温升约2-4℃之间，属正常温升范围，油温基本无变化，排气温度下降5℃。所以40Hz下限频率运行对空压机机组的工作很安全。 

（4）节电数据 

5　结束语 

    经过一系列的反复调整，较终系统稳定在39.5-42.5Hz的频率范围，管线压力基本保持在0.69Mpa，供气质量得到提高。改造后空压机的运行安全、可靠，同时达到了工厂用气的工艺要求。

摘要： 

    介绍了变频调速技术节能分析，阐述了小区变频恒压供水系统基本构成和控制参数选择、变频器运行参数设置的要点，并就小区变频恒压供水系统的优点进行了分析。

一、 概述

    交流电机变频调速技术是一项业已广泛应用的节能技术。由于电子技术的飞速发展，变频器的性能有了较大提高，它可以实现控制设备软启软停，不仅可以降低设备故障率，还可以大幅减少电耗，确保系统安全、稳定、长周期运行。

    长期以来区域的供水系统都是由**管网经过二次加压和水塔或天面水池来满足用户对供水压力的要求。在小区供水系统中加压泵通常是用较不利用水点的水压要求来确定相应的扬程设计，然后泵组根据流量变化情况来选配，并确定水泵的运行方式。由于小区用水有着季节和时段的明显变化，日常供水运行控制就常采用水泵的运行方式调整加上出口阀开度调节供水的水量水压，大量能量因消耗在出口阀而浪费，而且存在着水池“二次污染”的问题。变频调速技术在给水泵站上应用，成功地解决了能耗和污染的两大难题。

二、 变频节能理论

１、交流电机变频调速原理

    交流电机转速特性：n=60f（1-s）/p，其中n 为电机转速，f为交流电频率，s 为转差率，p为较对数。电机选定之后s 、p则为定值，电机转速n和交流电频率f 成正比，使用变频器来改变交流电频率，即可实现对电机变频无级调速。

２、根据离心泵的负载工作原理可知：

流量与转速成正比：Ｑ∝Ｎ
转矩与转速的平方成正比：Ｔ∝Ｎ２
功率与转速的三次方成正比：Ｐ∝Ｎ３

    而且变频调速自身的能量损耗较低，在各种转速下变频器输入功率几乎等于电机轴功率，由此可知在使用变频调速技术供水时，系统中流量变化与功率的关系：

Ｐ变＝Ｎ３Ｐ额＝Ｑ３Ｐ额
采用出口阀控制流量的方式，电机在工频运行时，系统中流量变化与功率的关系：Ｐ阀＝（０.４+０.６Ｑ）Ｐ额
其中，Ｐ为功率
Ｎ为转速
Ｑ为流量

例如设定当前流量为水泵额定流量的６０％，则采用变频调速时Ｐ变＝Ｑ３Ｐ额＝０.２１６Ｐ额，而采用阀门控制时Ｐ阀＝（０.４+０.６Ｑ）Ｐ额＝０.７６Ｐ额，节电＝（Ｐ阀-Ｐ变）／Ｐ阀＊１００％＝７１.６％。

流量% 100 90 80 70 60 50 
节电率% 0 22.5 41.8 61.5 71.6 82.1 

    由此可见从理论计算结果可以看到节能效果非常显著，而且在实际运行中小区变频恒压供水技术比传统的加压供水系统还有自动控制恒压、无污染等明显优势。

    而且新型的小区变频恒压供水系统能自动地控制一至多台主泵和一台休眠泵的运行。在管网用水量减少到单台主泵流量的约1/6-1/8时，系统自动停止主泵，启动小功率的休眠泵工作，保证系统小流量供水，解决小流量甚至零流量供水时大量电能的浪费问题，从运行控制上进一步节能。

三、 变频恒压供水系统及控制参数选择

1、变频恒压供水系统组成

    小区变频恒压供水系统通常是由水池、离心泵（主泵+休眠泵）、压力传感器、PID调节器、变频器（主泵+休眠泵）、管网组成（如图1）。工作流程是利用设置在管网上的压力传感器将管网系统内因用水量的变化引起的水压变化，及时将信号（4-20mA或0-10V）反馈PID调节器，PID调节器对比设定控制压力进行运算后给出相应的变频指令，改变水泵的运行或转速，使得管网的水压与控制压力一致。

2、变频恒压供水系统的参数选取

    （1）、合理选取压力控制参数，实现系统低能耗恒压供水。这个目的的实现关键就在于压力控制参数的选取，通常管网压力控制点的选择有两个：一个就是管网较不利点压力恒压控制，另一个就是泵出口压力恒压控制。两者如何选择。

    管网较不利点压力恒定时，管网用水量由QMAX减少到Q1，水泵降低转速，与用水管路特性曲线A（不变）相交于点C，水泵特性曲线下移，管网较不利点压力H0。而泵出口压力恒压控制时，则Ha不变，用水量由QMAX减少到Q1与Ha交于B点，用水管路特性曲线A上移并通过B点，管网较不利点压力变为Hb，Hb - H0的扬程差即为能量浪费，所以选择管网较不利点的较小水头为压力控制参数，形成闭环压力自控系统，使得水泵的转速与PID调节器设定压力相匹配，可以达到较大节能效果，而且实现了恒压供水的目的。

    （2）、变频器在投入运行后的调试是保证系统达到较佳运行状态的必要手段。变频器根据负载的转动惯量的大小，在启动和停止电机时所需的时间不相同，设定时间过短会导致变频器在加速时过电流、在减速时过电压保护；设定时间过长会导致变频器在调速运行时使系统变得调节缓慢，反应迟滞，应变能力差，系统易处在短期不稳定状态中。

     为了变频器不跳闸保护，现场使用当中的许多变频器加减速时间的设置过长，它所带来的问题很容易被设备外表的正常而，但是变频器达不到较佳运行状态。所以现场使用时要根据所驱动的负载性质不同，测试出负载的允许较短加减速时间，进行设定。对于水泵电机，加减速时间的选择在0.2-20秒之间。

四、 变频恒压供水系统的优点

    相对与传统的加压供水方式，变频恒压供水系统的优点**的体现在以下几个方面：

１、节能

    变频恒压供水系统的较显著优点就是节约电能，节能量通常在10-40%。从单台水泵的节能来看，流量越小，节能量越大。

２、恒压供水

    变频恒压供水系统实现了系统供水压力稳定而流量可在大范围内连续变化，从而可以保证用户任何时候的用水压力，不会出现在用水高峰期热水器不能正常使用的情况。

３、安全卫生

    系统实行闭环供水后，用户的水全部由管道直接供给，取消了水塔、天面水池、气压罐等设施，避免了用水的“二次污染”，取消了水池定期清理的工作。

４、自动运行、管理简便

    新型的小区变频恒压供水系统具备了过流、过压、欠压、欠相、短路保护、瞬时停电保护、过载、失速保护、低液位保护、主泵定时轮换控制、密码设定等功能，功能完善，全自动控制，自动运行，泵房不设岗位，只需派人定期检查、保养。

５、延长设备寿命、保护电网稳定

    使用变频器后，机泵的转速不再是长期维持额定转速运行，减少了机械磨损，降低了机泵故障率，而且主泵定时轮换控制功能自动定时轮换主泵运行，保证各泵磨损均匀且不锈死，延长了机泵使用寿命。变频器的无级调速运行，实现了机泵软启动，避免了电机开停时的大电流对电机线圈和电网的冲击，了水泵的水锤效应。

６、占地少、投资回收期短

    新型的小区变频恒压供水系统采用水池上直接安装立式泵，控制间只要安放一到两个控制柜，体积很小，整个系统占地就非常小，可以节省投资。另外不用水塔或天面水池、控制间不设专人管理、设备故障率较低等方面都实现了进一步减少投资，运行管理费低的特点，再加上变频供水的节能优点，都决定了小区变频恒压供水系统的投资回收期短，一般约2年。