西门子11KW/千瓦变频器6SE6420-2AD31-1CA1

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西门子变频器以其强大的品牌效应，打破了以前日本品牌变频器在中国市场上的垄断地位，据有关专业市场调研构的统计，西门子的高低压变频器在中国市场上已位居。

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西门子变频器以其强大的品牌效应，打破了以前日本品牌变频器在中国市场上的垄断地位，据有关专业市场调研机构的统计，西门子的高低压变频器在中国市场上已位居。

西门子变频器在中国市场的使用早是在钢铁行业，         

西门子变频器（图1）

然而在当时电机调速还是以直流调速为主，变频器的应用还是一个新兴的市场，但随着电子元器件的不断发展以及控制理论的不断成熟，变频调速已逐步取代了直流调速，成为驱动产品的主流，西门子变频器因其强大的品牌效应在这巨大的中国市场中取得了超规模的发展，西门子在中国变频器市场的成功发展应该说是西门子品牌与技术的完美结合。在中国市场上我们能碰到的早期的西门子变频器主要有电流源的SIMOVERT A,以及电压源的SIMOVERT P，这些变频器也主要由于设备的引进而一起进入了中国的市场，目前仍有少量的使用，而其后在中国市场大量销售的主要有MICRO MASTER和MIDI MASTER,以及西门子变频器为成功的一个系列SIMOVERT MASTERDRIVE,也就是我们常说的6SE70系列。它不仅提供了通用场合使用的AC变频器，也提供了在造纸，化纤等特殊行业要求使用的多电机传动的直流母线方案。当然西门子也推出了在我个人看来技术上比较失败然而在市场上却相当成功的ECO变频器，在技术上的失败主要是由于它有太高的故障率，市场上的成功主要是因为它超越了富士变频器成为中国市场的品牌。现在西门子在中国市场上的主要机型就是MM420，MM440.6SE70系列。

变频器的设定参数多，每个参数均有一定的选择范围，         

西门子变频器（图2）

使用中常常遇到因个别参数设置不当，导致变频器不能正常工作的现象。

控制方式：即速度控制、转距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根据控制精度，需要进行静态或动态辨识。

低运行频率：即电机运行的小转速，电机在低转速下运行时，其散热性能很差，电机长时间运行在低转速下，会导致电机烧毁。而且低速时，其电缆中的电流也会增大，也会导致电缆发热。

高运行频率：一般的变频器大频率到60Hz，有的甚至到400 Hz，高频率将使电机高速运转，这对普通电机来说，其轴承不能长时间的超额定转速运行，电机的转子是否能承受这样的离心力。

载波频率：载波频率设置的越高其高次谐波分量越大，这和电缆的长度，电机发热，电缆发热变频器发热等因素是密切相关的。

电机参数：变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。

跳频：在某个频率点上，有可能会发生共振现象，特别在整个装置比较高时；在控制压缩机时，要避免压缩机的喘振点。

变频器日常使用中出现的一些问题，很多情况下都是因为变频器参数设置不当引起的。西门子变频器可设置的参数有几千个，只有系统地、合适地、准确地设置参数才能充分利用变频器性能。 [1] 

变频器控制方式的选择由负荷的力矩特性所决定，电动机的机械负载转矩特性根据下列关系式决定：

p= t n/ 9550

式中：p——电动机功率(kw)

t——转矩(n. m)

n——转速(r/ min)

转矩t与转速n的关系根据负载种类大体可分为3种[2]。

(1)即使速度变化转矩也不大变化的恒转矩负载，此类负载如传送带、起重机、挤压机、压缩机等。

(2)随着转速的降低，转矩按转速的平方减小的负载。此类负载如风机、各种液体泵等。

(3)转速越高，转矩越小的恒功率负载。此类负载如轧机、机床主轴、卷取机等。

变频器提供的控制方式有v/f控制、矢量控制、力矩控制。v/f控制中有线性v/f控制、抛物线特性v/f控制。将变频器参数p1300设为0，变频器工作于线性

v/f控制方式，将使调速时的磁通与励磁电流基本不变。适用于工作转速不在低频段的一般恒转矩调速对象。

将p1300设为2，变频器工作于抛物线特性v/f控制方式，这种方式适用于风机、水泵类负载。这类负载的轴功率n近似地与转速n的3次方成正比。其转矩m近似地与转速n的平方成正比。对于这种负载，如果变频器的v/f特性是线性关系，则低速时电机的许用转矩远大于负载转矩，从而造成功率因数和效率的严重下降。为了适应这种负载的需要，使电压随着输出频率的减小以平方关系减小，从而减小电机的磁通和励磁电流，使功率因数保持在适当的范围内。

可以进一步通过设置参数使v/f控制曲线适合负载特性。将p1312在0至250之间设置合适的值，具有起动提升功能。将低频时的输出电压相对于线性的v/f曲线作适当的提高以补偿在低频时定子电阻引起的压降导致电机转矩减小的问题。适用于大起动转矩的调速对象。

变频器v/f控制方式驱动电机时，在某些频率段，电机的电流、转速会发生振荡，严重时系统无法运行，甚至在加速过程中出现过电流保护，使得电机不能正常启动，在电机轻载或转矩惯量较小时更为严重。可以根据系统出现振荡的频率点，在v/f曲线上设置跳转点及跳转频带宽度，当电机加速时可以自动跳过这些频率段，保证系统能够正常运行。从p1091至p1094可以设定4个不同的跳转点，设置p1101确定跳转频带宽度。

有些负载在特定的频率下需要电机提供特定的转矩，用可编程的v/f控制对应设置变频器参数即可得到所需控制曲线。设置p1320、p1322、p1324确定可编程的v/f特性频率座标，对应的p1321、p1323、p1325为可编程的v/f 特性电压座标。

参数p1300设置为20，变频器工作于矢量控制。这种控制相对完善，调速范围宽，低速范围起动力矩高，精度高达0.01%，响应很快，高精度调速都采用svpwm矢量控制方式。

参数p1300设置为22，变频器工作于矢量转矩控制。这种控制方式是目前国际上先进的控制方式，其他方式是模拟直流电动机的参数，进行保角变换而进行调节控制的，矢量转矩控制是直接取交流电动机参数进行控制，控制简单，精确度高。

操作人员必须熟悉西门子变频器的基本工作原理、功能特点，         西门子变频器（图3）

西门子变频器（图3）

具有电工操作常识。在对变频器日常维护之前，必须保证设备总电源全部切断；并且在变频器显示完全消失的3-30分钟（根据变频器的功率）后再进行。应注意检查电网电压，改善变频器、电机及线路的周边环境，定期清除变频器内部灰尘，通过加强设备管理大限度地降低变频器的故障率。

1、冷却风扇

变频器的功率模块是发热严重的器件，其连续工作所产生的热量必须要及时排出，一般风扇的寿命大约为20kh～40kh。按变频器连续运行折算为3～5年就要更换一次风扇，避免因散热不良引发故障。

2、滤波电容

中间电路滤波电容：又称电解电容，该电容的作用：滤除整流后的电压纹波，还在整流与逆变器之间起去耦作用，以消除相互干扰，还为电动机提供必要的无功功率，要承受极大的脉冲电流，所以使用寿命短，因其要在工作中储能，所以必须长期通电，它连续工作产生的热量加上变频器本身产生的热量都会加速其电解液的干涸，直接影响其容量的大小。正常情况下电容的使用寿命为5年。建议每年定期检查电容容量一次，一般其容量减少20%以上应更换。

3、防腐剂的使用

因一些公司的生产特性，各电气mcc室的腐蚀气体浓度过大，致使很多电气设备因腐蚀损坏（包括变频器）。

为了解决以上问题可安装一套空调系统，用正压新鲜风来改善环境条件。为减少腐蚀性气体对电路板上元器件的腐蚀，还可要求变频器生产厂家对线路板进行防腐加工，维修后也要喷涂防腐剂，有效地降低了变频器的故障率，提高了使用效率。

4、给变频器除尘：变频器根据使用环境的不同，应定期检查散热通道、及电路板中有无积累灰尘，一般每半年清理一次，至少也要一年清理一次，以确保变频器散热良好，使其避免因散热不良而引发故障。

在保养的同时要仔细检查变频器，定期送电，带电机工作在2hz 的低频约10分钟，以确保变频器工作正常。

由于西门子变频器在中国市场的一个庞大的销售量，在使用中必然会碰到许多问题，以下就西门子变频器的一些常见故障在这里说明：

西门子变频器应该是进入中国市场较早的一个品牌，         

西门子变频器（图4）

所以有些老的产品象MICRO MASTER ,MIDI MASTER仍有大量的用户在使用。对于MICRO MASTER系列变频器常见的故障就是通电无显示，该系列变频器的开关电源采用了一块UC2842芯片作为波形发生器，该芯片的损坏会导致开关电源无法工作，从而也无法正常显示，此外该芯片的工作电源不正常也会使得开关电源无法正常工作。对于MIDI MASTER系列变频器较常见的故障主要有驱动电路的损坏，以及IGBT模块的损坏，MIDI MASTER的驱动电路是由一对对管去驱动IGBT模块的，而这对管也是容易损坏的元器件，损坏原因常由于IGBT模块的损坏，而导致高压大电流窜入驱动回路，导致驱动电路的元器件损坏。

对于6SE70系列变频器，由于质量较好，故障率明显降低，经常会碰到的故障现象有（直流电压低），由于是直接通过电阻降压来取得采样信号，所以故障F008的出现主要是由于采样电阻的损坏而导致的。此外，还会碰到F025、F026、F027关于输入相缺失的报警，故障原因一是由于6SE70系列本身带有输入相检测功能，输入检测电路的损坏会导致输入缺相报警，如排除此故障原因，报警信号还不能消除，那故障很有可能就是CU板的损坏了。此外F011（过电流）故障也是一个常见的故障，电流传感器的损坏是引起此故障的原因之一，此外，在维修中经常会碰到驱动电路和开关电源上的一些贴片的滤波电容的损坏也会引起F011报警，要特别注意由于这种原因而引起的故障报警。

对于ECO的变频器，碰到多的就是电源板的烧坏以及功率模块的损坏，引起的原因也主要是由于强电侧（功率模块）与弱电侧（驱动电路）没有隔离电路，导致强电进入了控制电路，引起驱动电路及开关电源大面积烧坏，此外预充电回路损坏也是常见故障（30KW以上），由于限流回路设计在交流输入侧，只要有三相交流电源任意一路送电时有时序上的超前和滞后，都有可能引起自身一路或其余两路充电时电流过大，而使得限流电阻和切入继电器烧毁。F231故障也是ECO变频器的一种常见故障，引起原因就是因为采样电阻的损坏。

西门子变频器故障分析及处理方法：

一般来说，当遇到西门子变频器故障时，再上电之前首先要用万用表检查一下整流桥和IGBT模块有没有烧，线路板上有没有明显烧损的痕迹。

具体方法是：用万用表（好是用模拟表）的电阻1K档，黑表棒接变频器的直流端(-)极，用红表棒分别测量变频器的三相输入端和三相输出端的电阻，其阻值应该在5K-10K之间，三相阻值要一样，输出端的阻值比输入端略小一些，并且没有充放电现象。然后，反过来将红表棒接变频器的直流端(+)极，黑表棒分别测量变频器三相输入端和三相输出端的电阻，其阻值应该在5K-10K之间，三相阻值要一样，输出端的阻值比输入端略小一些，并且没有充放电现象。否则，说明模块损坏。这时候不能盲目上电，特别是整流桥损坏或线路板上有明显的烧损痕迹的情况下尤其禁止上电，以免造成更大的损失。

如果以上测量西门子变频器故障结果表明模块基本没问题，可以上电观察。

1、上电后面板显示[F231]或[F002](MM3变频器)，这种故障一般有两种可能。常见的是由于电源驱动板有问题，也有少部分是因为主控板造成的，可以先换一块主控板试一试，否则问题肯定在电源驱动板部分了。

2、上电后面板无显示(MM4变频器)，面板下的指示灯[绿灯不亮，黄灯快闪]，这种现象说明整流和开关电源工作基本正常，问题出在开关电源的某一路不正常(整流二极管击穿或开路，可以用万用表测量开关电源的几路整流二极管，很容易发现问题。换一个相应的整流二极管问题就解决了。这种问题一般是二极管的耐压偏低，电源脉动冲击造成的。

3、有时显示[F0022,F0001,A0501]不定(MM4)，敲击机壳或动一动面板和主板时而能正常，一般属于接插件的问题，检查一下各部位接插件。也发现有个别机器是因为线路板上的阻容元件质量问题或焊接不良所致。

4、上电后显示[-----](MM4)，一般是主控板问题。多数情况下换一块主控板问题就解决了，一般是因为外围控制线路有强电干扰造成主控板某些元件（如帖片电容、电阻等）损坏所至，或与主控板散热不好也有一定的关系。但也有个别问题出在电源板上。

5、上电后显示正常，一运行即显示过流。[F0001](MM4)[F002](MM3)即使空载也一样，一般这种现象说明IGBT模块损坏或驱动板有问题，需更换IGBT模块并仔细检查驱动部分后才能再次上电，不然可能因为驱动板的问题造成IGBT模块再次损坏！这种问题的出现，一般是因为变频器多次过载或电源电压波动较大(特别是偏低)使得变频器脉动电流过大主控板CPU来不及反映并采取保护措施所造成的。

总结以上，大的原器件如IGBT功率模块出问题的比例倒是不多，因为一些低端的简单原器件问题和装配问题引发的故障比例较多，如果有图纸和零件，这些问题便不难解决而且费用不高，否则解决这些问题还是不容易的。简单的办法就是换整块的线路板！

西门子公司不同类型的变频器，用户可以根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。在选择变频器时因注意以下几点注意事顼：

1、根据负载特性选择变频器，如负载为恒转矩负载需选择西门子mmv/mdv、mm420/mm440变频器，如负载为风机、泵类负载应选择西门子430变频器。

2、选择变频器时应以实际电动机电流值作为变频器选择的依据，电动机的额定功率只能作为参考。另外，应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波，会使电动机的功率因数和效率变差。因此，用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较，电动机的电流会增加10%而温升会增加20%左右。所以在选择电动机和变频器时应考虑到这种情况，适当留有余量，以防止温升过高，影响电动机的使用寿命。

3、变频器若要长电缆运行时，此时应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不够。所以变频器应放大一、两挡选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。

4、当变频器用于控制并联的几台电动机时，一定要考虑变频器到电动机的电缆的长度总和在变频器的容许范围内。如果超过规定值，要放大两挡来选择变频器，另外在此种情况下，变频器的控制方式只能为v/f控制方式，并且变频器无法实现电动机的过流、过载保护，此时，需在每台电动机侧加熔断器来实现保护。

5、对于一些特殊的应用场合，如高环境温度、高开关频率、高海拔等，此时会引起变频器的降容，变频器需放大一挡选择。

6、使用变频器控制高速电动机时，由于高速电动机的电抗小，会产生较多的高次谐波。而这些高次谐波会使变频器的输出电流值增加。因此，选择用于高速电动机的变频器时，应比普通电动机的变频器稍大一些。

7、变频器用于变极电动机时，应充分注意选择变频器的容量，使其大额定电流在变频器的额定输出电流以下。另外，在运行中进行极数转换时，应先停止电动机工作，否则，会造成电动机空转,恶劣时会造成变频器损坏。

8、驱动防爆电动机时，变频器没有防爆构造，应将变频器设置在危险场所之外。

9、使用变频器驱动齿轮减速电动机时，使用范围受到齿轮转动部分润滑方式的制约。润滑油润滑时，在低速范围内没有限制；在超过额定转速以上的高速范围内，有可能发生润滑油用光的危险。因此，不要超过高转速容许值。

10、变频器驱动绕线转子异步电动机时，大多是利用已有的电动机。绕线电动机与普通的鼠笼电动机相比，绕线电动机绕组的阻抗小。因此，容易发生由于纹波电流而引起的过电流跳闸现象，所以应选择比通常容量稍大的变频器。一般绕线电动机多用于飞轮力矩gd2较大的场合，在设定加减速时间时应多注意。现代企业的竞争是生产力的竞争，究其根源在于企业间科技软实力的对抗，无论是互联网还是物联网，都是现代信息技术的重要组成部分，而如何将它们应用到自动化的生产过程中，使其成为经济增长的重要推动力，是我们接下来需要面对的一个主要课题。

物联网在实际的经济发展过程中，不仅能够实现我国节能减排的总目标，还能改变和提升企业的生产管理模式，将产品的生产经营过程融入到互联网的快速发展中，是提高工业自动化的必然选择。

物联网能给工业自动化带来什么？

在我国，物联网技术，尤其是在国家提出“中国制造2025”和“互联网＋”的国家发展计划之后，得到飞速的发展，现在已经被广泛应用到各行各业的生产流程当中，并在企业节能减排、提高生产效率、安全生产、自动化生产等方面发挥着越来越重要的作用，物联网技术的应用前景非常广阔，已经成为应用领域的热点技术。

首先是在工业应用方面，物联网技术是一种系统性很强、涉及面非常广的技术，其工业应用不仅仅局限于解决工业网络问题，而且在于能够为企业发展提供全面的互联网运营系统解决方案，这是建立在新维度上的通信集成，有利于进一步拓宽工业实践的应用渠道。

其次，物联网现在已经广泛应用到电力、化工等高耗能产业，在其中有效的起到节能减排的作用。物联网可以通过传感装置进行监测，及时的对生产过程中的能源消耗以及环境现状进行反馈，从而为节能减排工作提供重要的数据支持。

最后，对于企业的自动化生产来说，物联网能够实现产品的信息化管理，不仅能够提高产品的性能和功能，而且还能实现产品生产的远程监控，通过智能监控中心，实现对生产环境的实时监测，为企业的发展注入新的活力。IASEXPO2017将于2017年11月20-22日在上海浦东新区（龙阳路2345号）上海新国际博览中心举办。本届工业智能装备自动化及机器人展由亚洲智能制造业协会、中国机械企业管理协会、上海申仕展览服务有限公司、上海旻帆展览有限公司承办。展会总面积4万平方米，预计650多家国内外工业智能装备自动化及机器人行业知名企业将参加本次盛会。

2017上海国际工业智能装备自动化及机器人展览会将有五大主题展区配合多种精彩纷呈的现场活动，同时举办满足各类专业人士需要的的高端峰会和论坛，“全方位、立体式”地打造出中国工业智能自动化机器人的旗舰展。

机器人展区：新松、众为兴、普华灵动，发那科、西门子、ABB，库卡、数控、不二越

传感器展区：麦克、菲尔斯特、MTS、库伯勒、图尔克、德国西克、泰科思、威格勒

凸轮分割器展区；昆山樱田鑫、德士凸轮，高士达，台湾赛福，台湾谭子，苏州古田

机箱机柜展区：威图、好夫满、大洋、康贝、三合壳体、倍加福、巴鲁夫

伺服电机展区：赛智、博美德、和利时、欧诺克、安川、中达，三菱电机，大族，台达

端子连接器展区：凯士士、速普、埃瑞卡、健和兴、西霸士、维康、胡默尔、魏德米勒

直线导轨展区：科易威、威远、韩国SBC、锐健、台湾上银、THK、艾普森

联轴器展区：天硕、无锡万向、武汉正通、钱潮、马丁、乐兆、易和、中洲

机器视觉展区；东莞乐视，康耐视中国，凌云集团，阳光视觉，深视智能，大恒图像等，

国内知名企业主要有台湾自动化与机器人协会组团、ABB、西门子、施耐德电气、LS产电、富士电机、安川电机、丹纳赫、葆德、菲尼克斯、美卡诺、德资雅迪、伦茨、三垦、艾默生、穆尔电子、丹佛斯、皮尔磁、施迈赛、科比传动、北尔电子、进联电子、英威腾、天逸、威纶通、儒拉玛特等。

IASEXPO 2017通过精准买家邀请计划，赢得了众多知名采购商与参展企业的好评。展览现场来自汽车制造、汽车零部件、机床工具、电子制造、航空航天、轨道交通、机械制造、化工及制药等多个领域的360多家优秀企业组成了超过20000人的参观团莅临展会现场，无缝式对接展商与多家用户企业。

欢迎您参展参观2017上海国际工业智能装备自动化及机器人展览会！

【参展范围】

工业自动化展区：组装及搬运系统、电子生产设备、SMT技术和设备、机械制造与自动化、自动化控制设备、电气系统、伺服电机、电子制造自动化设备、自动化仪器仪表、智能化仪表、工业自动化信息技术及软件、工厂集成化管理软件、工业IT软件、工业基本系统及开发工具、工厂生产软件、工业用互联网、非标自动化设备、凸轮分割器、FA工厂自动化零件、电子制造服务等；

工业机器人及装配与传输展区：装配系统与设备、工业机器人、机器人集成设备、搬运机器人、机械手、组装系统材料、测试与质量设备、传输设备：、物料传输系统和设备、自动化设备:工业自动化系统、运动与控制系统/控制器、伺服电机、伺服驱动器、 变频器、过程仪表及分析仪器、部件传输系统和设备、搬运设备、夹紧工具、自动化包装设备、人机界面、仓储设备、自动化打标设备、线束、线缆、连结技术、接插件等；

工业计算机及嵌入式展区：工业计算机、工业电脑、嵌入式主板、数据采集板、操作系统、中间件及应用软件、嵌入式开发工具嵌入式技术、工业存储、工业电源、嵌入式电源、机箱、键盘等；

机器视觉展区：机器视觉核心部件、智能相机：黑白智能相机、线扫描智能相机、彩色智能相机、CMOS智能相机、ID读码器、图像处理软件、机器视觉工具软件、工业镜头、FA镜头、高分辨率镜头、图像扫描镜头、光源、LED光源、紫外照明系统、红外光源、图像处理系统、光学文字、识别系统、自动化/机器人技术、机器视觉集成：字符处理和识别系统、智能视觉、表面检测等；

精密机械加工展区：机加工、热处理、磨加工、涂层、组装、表面处理、金属冲压、模具制造、锤击、粉末压制、弯曲、折叠、矫直、剪切、冲压、开槽、拉丝等方式加工金属、加工中心、固体激光切割机、气体激光切割机、光纤激光切割机、数控机床、软硬件、机床控制系统、自动编程系统、快速制模系统、3D打印设备、快速成型设备、模架、模板、导柱导套、顶杆、冲头等、紧固件、弹簧、微小型CNC加工、伺服电动机、传感器、伺服单元、伺服组件检测仪器、工量具、刃具、定位和锁定装置、超声波清洗机、机床附件、五金工具、手动工具等；