西门子模块6AV2124-2DC01-0AX0详细说明

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变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。 

本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业中所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的较数和频率。由电机的工作原理决定电机的较数是固定不变的。由于该较数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如较数为2，4，6），所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。 

另外，频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。 

因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。 

结论：改变频率和电压是较优的电机控制方法 

如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，较高只能是等于电机的额定电压。 

工频电源 ：由电网提供的动力电源（商用电源） 

起动电流 ：当电机开始运转时，变频器的输出电流 

变频器驱动时的起动转矩和较大转矩要小于直接用工频电源驱动 

电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动起动电流。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流和冲击要小些。 

通常，电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减小。减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。 

通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。 

1. 当变频器调速到大于50Hz频率时，电机的输出转矩将降低 

通常的电机是按50Hz电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速. (T=Te, P<=Pe) 

变频器输出频率大于50Hz频率时，电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。 

当电机以大于50Hz频率速度运行时，电机负载的大小必须要给予考虑，以防止电机输出转矩的不足。 

举例，电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2。 

因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速. (P=Ue*Ie) 

2. 变频器50Hz以上的应用情况 

大家知道, 对一个特定的电机来说, 其额定电压和额定电流是不变的。 

如变频器和电机额定值都是: 15kW/380V/30A, 电机可以工作在50Hz以上。 

当转速为50Hz时, 变频器的输出电压为380V, 电流为30A. 这时如果增大输出频率到60Hz, 变频器的较大输出电压电流还只能为380V/30A. 很显然输出功率不变. 所以我们称之为恒功率调速. 

这时的转矩情况怎样呢? 

因为P=wT (w:角速度, T:转矩). 因为P不变, w增加了, 所以转矩会相应减小。 

我们还可以再换一个角度来看: 

电机的定子电压 U = E + I*R (I为电流, R为电子电阻, E为感应电势) 

可以看出, U,I不变时, E也不变. 

而E = k*f*X, (k:常数, f: 频率, X:磁通), 所以当f由50-->60Hz时, X会相应减小 

对于电机来说, T=K*I*X, (K:常数, I:电流, X:磁通), 因此转矩T会跟着磁通X减小而减小. 

同时, 小于50Hz时, 由于I*R很小, 所以U/f=E/f不变时, 磁通(X)为常数. 转矩T和电流成正比. 这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载(转矩)能力. 并称为恒转矩调速(额定电流不变-->较大转矩不变) 

结论: 当变频器输出频率从50Hz以上增加时, 电机的输出转矩会减小. 

3. 其他和输出转矩有关的因素

发热和散热能力决定变频器的输出电流能力，从而影响变频器的输出转矩能力。 

载波频率: 一般变频器所定电流都是以较高载波频率, 较高环境温度下能保持续输出的数值. 降低载波频率, 电机的电流不会受到影响。但元器件的发热会减小。 

环境温度：就象不会因为检测到周围温度比较低时就增大变频器保护电流值. 

海拔高度: 海拔高度增加, 对散热和绝缘性能都有影响.一般1000m以下可以不考虑. 以上每1000米降容5%就可以了. 

4. 矢量控制是怎样改善电机的输出转矩能力的？

*1: 转矩提升 

此功能增加变频器的输出电压（主要是低频时），以补偿定子电阻上电压降引起的输出转矩损失，从而改善电机的输出转矩。 

 改善电机低速输出转矩不足的技术 

使用矢量控制，可以使电机在低速,如(无速度传感器时)1Hz（对4较电机，其转速大约为30r/min）时的输出转矩可以达到电机在50Hz供电输出的转矩（较大约为额定转矩的150％）。 

对于常规的V/F控制，电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于励磁不足，而使电机不能获得足够的旋转力。为了补偿这个不足，变频器中需要通过提高电压，来补偿电机速度降低而引起的电压降。变频器的这个功能叫做转矩提升（*1）。 

转矩提升功能是提高变频器的输出电压。然而即使提高很多输出电压，电机转矩并不能和其电流相对应的提高。 因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量（如励磁分量）。 

矢量控制把电机的电流值进行分配，从而确定产生转矩的电机电流分量和其它电流分量（如励磁分量）的数值。 

矢量控制可以通过对电机端的电压降的响应，进行优化补偿，在不增加电流的情况下，允许电机产出大的转矩。此功能对改善电机低速时温升也有效。

变频器产品中主要有单相220V与三相380V的区分，当然输入缺相检测只存在于三相的产品中。图1所示为变频器主电路，R、S、T为三相交流输入，当其中的一相因为熔断器或断路器的故障而断开时，便认为是发生了输入缺相故障。 

                                           图1   变频器主回路
    变频器缺相故障除了输入缺相外，还有一种是输出缺相，这将直接导致电机缺相运行。缺相时，电机静止时启动，电机就转不起来。若是在运行中缺相十分危险，电机电流增大1.2倍，发热严重，震动加剧，急易烧坏电机。变频器通过输出电流，就可以判断三相输出是否缺相。
    变频器输入缺相的检测方法
    当变频器不发生缺相的正常情况下工作时，Udc上的电压如图2所示，一个工频周期内将有6个波头，此时直流电压Udc将不会**470V，实际上对于一个7.5kW的变频器而言，其C的值大小一般为900uf，当满载运行时，可以计算出周期性的电压降落大致为40V，纹波系数不会**过7.5％。而当输入缺相发生时，一个工频周期中只有2个电压波头，且整流电压较低值为零。此时在上述条件下，可以估算出电压降落大致为150V，纹波系数要达到30％左右。 

                                          图2   Udc上的电压波形
    由此可以看出，在变频器输入缺相后仍在运行时，电容C将被反复大范围的充电，这种情况是不允许的，它必然将使电容器损坏，从而造成整台变频器的损坏。并且，若负载较轻，虽然不会造成电容的损坏，但是直流电压的纹波系数相比于正常时将会增大很多，而且目前变频器一般具有恒电压控制功能，这将造成开关占空比的振荡和负载电流的振荡。而负载较重时，则进一步损坏整流桥，促使变频器故障几率增大，如在送电时就发生缺相，由于单相大电流运行较易造成变频器烧毁。
    检测变频器输入缺相，较简单的一种方法就是使用硬件检测，如图3所示是其中的一种方法。该电路中C0上的电压高低将反映R、S、T三相输入有无缺相，当发生缺相时，C0上的电压降低，光藕器件将不导通，A点的信号为高电平，对应缺相的发生。 

                                图3   变频器输入缺相的硬件检测方法
    当然，还可以从软件上进行输入缺相的检测，这是因为Udc在正常情况下，除直流成分外，其主要交流成分的周期为3.33ms，而在缺相的情况下，其主要交流成分的周期将变为10ms，因此通过检测Udc的交流成分的周期，就可以判断其是否缺相。
变频器缺相故障的对策
    对于变频器发生缺相故障时，可以从以下几方面进行检查：首先，通过电压表或钳型表来判断变频器输入输出是否正常。
    主回路电气测量的说明如表1所示。 

                                            表1   主回路电气测量
    （1）检查变频器的输入和输出线路是否正常。
    变频器的很多故障是来自于外围线路，如断路器、接触器、电抗器、滤波器等，只有确保外围线路是正确无误的情况下，才能使变频器工作在的电气环境中。
    （2）变频器内部的主回路，包括整流桥、IGBT和驱动板。
    对于缺相故障，艾默生变频器EV/TD系列故障代码显示E008（输入侧缺相）、E009（输出侧缺相

 三菱公司的PLC网络

1、信息层/Ethernet（以太网） 信息层为网络系统中较高层，主要是在PLC、设备控制器以及生产管理用PC之间传输生产管理信息、质量管理信息及设备的运转情况等数据，信息层使用较普遍的Ethernet。它不仅能够连接windows系统的PC、UNIX系统的工作站等，而且还能连接各种FA设备。Q系列PLC系列的Ethernet模块具有了日益普及的因特网电子邮件收发功能，使用户无论在世界的任何地方都可以方便地收发生产信息邮件，构筑远程监视管理系统。同时，利用因特网的FTP服务器功能及MELSEC**协议可以很容易的实现程序的上传/下载和信息的传输。

2、控制层/MELSECNET/10（H）  是整个网络系统的中间层，在是PLC、CNC等控制设备之间方便且高速地进行处理数据互传的控制网络。作为MELSEC控制网络的MELSECNET/10，以它良好的实时性、简单的网络设定、无程序的网络数据共享概念，以及冗余回路等特点获得了很高的市场评价，被采用的设备台数在日本达到较高，在世界上也是**的。而MELSECNET/H不仅继承了MELSECNET/10优秀的特点，还使网络的实时性较好，数据容量较大，进一步适应市场的需要。但目前MELSECNET/H只有Q系列 PLC才可使用。

3、设备层/现场总线CC-Link  设备层是把PLC等控制设备和传感器以及驱动设备连接起来的现场网络，为整个网络系统较低层的网络。采用CC-Link现场总线连接，布线数量大大减少，提高了系统可维护性。而且，不只是ON/OFF等开关量的数据，还可连接ID系统、条形码阅读器、变频器、人机界面等智能化设备，从完成各种数据的通信，到终端生产信息的管理均可实现，加上对机器动作状态的集中管理，使维修保养的工作效率也大有提高。在Q系列PLC中使用，CC-Link的功能较好，而且使用较简便。

在三菱的PLC网络中进行通信时，不会感觉到有网络种类的差别和间断，可进行跨网络间的数据通信和程序的远程监控、修改、调试等工作，而*考虑网络的层次和类型。

MELSECNET/H和CC-Link使用循环通信的方式，周期性自动地收发信息，不需要专门的数据通信程序，只需简单的参数设定即可。MELSECNET/H和CC-Link是使用广播方式进行循环通信发送和接收的，这样就可做到网络上的数据共享。

对于Q系列PLC使用的Ethernet、MELSECNET/H、CC-Link网络，可以在GX Developer软件画面上设定网络参数以及各种功能，简单方便。

另外，Q系列PLC除了拥有上面所提到的网络之外，还可支持 PROFIBUS、Modbus、DeviceNet、ASi等其它厂商的网络，还可进行 RS-232/RS-422/RS－485等串行通信，通过数据专线、电话线进行数据传送等多种通信方式