V20变频器PID控制恒压供水操作指南

4.0 分

SINAMICS V20

驱动技术>低压变频器>SINAMICS V系列变频器>SINAMICS V20

使用操作
sinamics v20
PID
变量
操作手册

文档编号：A0724| 文档类型：操作指南| 发布时间：2024年01月22日

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1.硬件接线西门子基本型变频器 SINAMICS V20 可应用于恒压供水系统，本文提供具体的接线及简单操作流程。 ......

1.硬件接线
西门子基本型变频器 SINAMICS V20 可应用于恒压供水系统，本文提供具体的接线及简单操作流程。
通过BOP设置固定的压力目标值，使用 4~20mA管道压力反馈仪表构成的PID控制恒压供水系统的接线如下图所示：

图1-1.V20变频器用于恒压供水典型接线

2调试步骤

2.1 工厂复位

当调试变频器时，建议执行工厂复位操作：
P0010 = 30
P0970 = 1
(显示50? 时按下OK按钮选择输入频率，直接转至P304进入快速调试。)

2.2 快速调试

表2-1 快速调试参数操作流程

参数	功能	设置
P0003	访问级别	=3 （专家级）
P0010	调试参数	= 1 （快速调试）
P0100	50 / 60 Hz 频率选择	根据需要设置参数值： =0: 欧洲 [kW] ， 50 Hz （工厂缺省值） =1: 北美 [hp] ， 60 Hz
P0304[0]	电机额定电压 [V]	范围： 10 ... 2000 说明：输入的铭牌数据必须与电机接线（星形 / 三角形）一致
P0305[0]	电机额定电流 [A]	范围： 0.01 ... 10000 说明：输入的铭牌数据必须与电机接线（星形 / 三角形）一致
P0307[0]	电机额定功率 [kW / hp]	范围： 0.01 ... 2000.0 说明：如 P0100 = 0 或 2 ，电机功率单位为 [kW] 如 P0100 = 1 ，电机功率单位为 [hp]
P0308[0]	电机额定功率因数（ cosφ ）	范围： 0.000 ... 1.000 说明：此参数仅当 P0100 = 0 或 2 时可见
P0309[0]	电机额定效率 [%]	范围： 0.0 ... 99.9 说明：仅当 P0100 = 1 时可见此参数设为 0 时内部计算其值。
P0310[0]	电机额定频率 [Hz]	范围： 12.00 ... 599.00
P0311[0]	电机额定转速 [RPM]	范围： 0 ... 40000
P0314[0]	电机极对数	设置为0时内部计算其值。
P0320[0]	电机磁化电流[%]	定义相对于电机额定电流的磁化电流。设置为0时内部计算其值。
P0335[0]	电机冷却	根据实际电机冷却方式设置参数值 = 0: 自冷（工厂缺省值） = 1: 强制冷却 = 2: 自冷与内置风扇 = 3: 强制冷却与内置风扇
P0507	应用宏	=10: 普通水泵应用
P0625	电机环境温度	范围： -40... 80℃（工厂设置20）
P0640[0]	电机过载系数 [%]	范围： 10.0 ... 400.0 （工厂缺省值： 150.0 ）说明：该参数相对于 P0305 （电机额定电流）定义电机过载电流极限值。建议保留工厂缺省值。
P0700	选择命令源	= 2: 端子启动
P0717	连接宏	=8: PID 控制与模拟量参考组合
P0727	2/3线控制方式选择	=0: 西门子标准控制（启动 / 方向）
P1000[0]	频率设定值选择	=0: 无主设定值
P1080[0]	最小频率 [Hz]	范围： 0.00 … 599.00 （工厂缺省值： 0.00 ）说明：此参数中所设定的值对正转和反转都有效。例如可设置为30Hz。
P1082[0]	最大频率 [Hz]	范围： 0.00 … 599.00 （工厂缺省值： 50.00 ）说明：此参数中所设定的值对正转和反转都有效。
P1120[0]	斜坡上升时间 [s]	范围： 0.00 … 650.00 （工厂缺省值： 10.00 ）说明：此参数中所设定的值表示在不使用圆弧功能时使电机从停车状态加速至电机最大频率（ P1082 ）所需的时间。
P1121[0]	斜坡下降时间 [s]	范围： 0.00 … 650.00 （工厂缺省值： 10.00 ）说明：此参数中所设定的值表示在不使用圆弧功能时使电机从电机最大频率（ P1082 ）减速至停车状态所需的时间。
P1135[0]	OFF3 斜坡下降时间	范围： 0.00 … 650.00 （工厂缺省值： 5.00 ）
P1300[0]	控制方式	= 0: 具有线性特性的 V/f 控制（潜水泵适用） = 2: 具有平方特性的 V/f 控制（离心循环泵适用）
P1900	电机识别	= 0 : 暂时跳过电机辨识
P3900	快速调试结束	= 3: 仅对电机数据结束快速调试说明：在计算结束之后， P3900 及 P0010 自动复位至初始值0 。变频器显示 “8.8.8.8.8” 表明其正在执行内部数据处理。
P1900	选择电机数据识别	= 2: 静止时识别所有参数
此时变频器屏幕出现三角报警符号。报警号A541。此时通过端子启动变频器，开始电机数据识别，待报警符号消失后，电机识别完成。

2.3 输入输出端子相关参数设置

2.3.1 DI端子设置
P0700[0]＝2 端子启动
P0701[0]＝1 DI1 作为启动信号
P0703[0]＝9 DI3作为故障复位

2.3.2 DO端子设置
P0731[0]＝52.2 DO1设置为运行信号
P0732[0]＝52.3 DO2设置为故障信号
P0748.1＝1 DO2作为故障输出，有故障时NO触点闭合，
无故障时NO触点断开。

2.3.3 AI端子设置
P0756[0] ＝2 模拟量输入通道1，电流信号
P0757[0] ＝4 模拟量输入通道1定标X1=4mA
P0758[0] ＝0 模拟量输入通道1定标Y1=0%
P0759[0] ＝20 模拟量输入通道1定标X2=20mA
P0760[0] ＝100 模拟量输入通道1定标Y2=100%
P0761[0] ＝4 模拟量输入通道1死区宽度4mA

2.3.4 AO端子设置
P0771[0]＝21 模拟量输出通道1，设置为实际频率输出
P0773[0]＝50 模拟量输出通道1，滤波时间50ms
P0777[0]＝0 模拟量输出通道定标X1=0%
P0778[0]＝4 模拟量输出通道定标Y1=4mA
P0779[0]＝100 模拟量输出通道定标X2=100%
P0780[0]＝20 模拟量输出通道定标Y2=20mA
P0781[0]＝4 模拟量输出通道死区宽度4mA

2.4 PID恒压控制功能调试
P2200[0]＝1 使能PID控制器
P2240[0]＝X 依用户需求设置压力设定值的百分比
P2253[0]＝2250 BOP作为PID目标给定源
P2264[0]＝755.0 PID反馈源于模拟通道1
P2265＝1 PID反馈滤波时间常数
P2274＝0 微分时间设置。通常微分需要关闭，设置为0
P2280＝P参数比例增益设置（需要根据现场调试）
P2285＝I参数积分时间设置（需要根据现场调试）

2.5 其他可选功能

2.5.1 斜坡启动、自由停车设置
P0701[0]＝99 端子DI1使用BICO连接功能
P0840[0]＝722.0 端子DI1设置为启动功能
P0852[0]＝722.0 端子DI1设置为脉冲使能

2.5.2 使用2线制压力反馈仪表的接线

图2-1 压力反馈使用2线制仪表的接线

2.5.3 休眠功能
V20变频器具有简单休眠功能：当需求频率低于阈值时电机停转，当需求频率高于阈值时电机启动。

图2-2 简单休眠模式下要求的响应

P2365[0]＝1 休眠使能 / 禁止此参数使能或禁止休眠功能。
P2366[0]＝t1 电机停止前的延迟 [s] 在休眠使能的情况下，此参数
定义变频器进入休眠模式之前的延迟时间。
范围： 0 ... 254 （工厂缺省值： 5 ）
P2367[0]＝t2 电机启动前的延迟 [s] 在休眠使能的情况下，此参数定义变频器
退出休眠模式之前的延迟时间。
范围： 0 ... 254 （工厂缺省值： 2 ）

2.5.4捕捉启动功能
水泵启动前可能处在自由旋转状态，为避免启动时出现过电流，可设置捕捉启动功能：

P1200＝1 始终激活捕捉启动双方向有效；
P1202[0]＝50 以电机额定电流P305表示的搜索电流大小。
P1203[0]＝100 最大600ms的搜索时间

2.5.5 BOP设置目标值记忆
P2231[0]＝1 设定值存储激活

3常见故障和报警

表3-1 常见故障及处理

故障代码	故障分析	诊断及处理
F1 过电流	• 电机功率（ P0307 ）与变频器功率（ r0206 ）不一致 • 电机导线短路 • 接地故障 r0949 = 0 ：硬件报告 r0949 = 1 ：软件报告	检查下列各项： • 电机功率（ P0307 ）必须与变频器功率（ r0206 ）一致 • 电缆长度不得超过允许的极限值 • 电机电缆和电机内部不得有短路或接地故障 • 电机参数必须与实际使用的电机相配 • 定子电阻值（ P0350 ）必须正确误 • 电机不得出现堵转或过载现象 • 增大斜坡上升时间（ P1120 ） • 减小启动提升强度（ P1312 ）
F2 过电压	• 电源电压过高 • 电机处于再生模式 r0949 = 0 ：硬件报告 r0949 = 1 或 2 ：软件报告	检查下列各项： • 电源电压（ P0210 ）必须在铭牌规定的范围以内 • 斜坡下降时间（ P1121 ）必须与负载惯量相匹配 • 需要的制动功率必须处于规定范围内。 • Vdc 控制器必须使能（ P1240 ）且参数设置正确
F3 欠电压	• 电源故障。 • 冲击负载超过了规定的限定值 r0949 = 0 ：硬件报告 r0949 = 1 或 2 ：软件报告	检查电源电压。
F4 变频器过热	• 变频器过载 • 通风不足 • 脉冲频率过高 • 环境温度过高 • 风扇不工作	检查下列各项： • 负载或负载循环是否过高？ • 电机功率（ P0307 ）必须匹配变频器功率（ r0206 ）。 • 脉冲频率必须设为缺省值 • 环境温度是否过高？ • 变频器运行时风扇必须旋转
F5 变频器 I 2 t	• 变频器过载。 • 负载循环需求过高。 • 电机功率（ P0307 ）超过变频器功率（ r0206 ）	检查下列各项： • 负载循环必须处于规定范围内。 • 电机功率（ P0307 ）必须匹配变频器功率（ r0206 ）。
F6 芯片温度超过临界值	电机过载	检查下列各项： • 负载或负载阶跃是否过高？ • 电机标称过热参数（ P0626 - P0628 ）必须设置正确 • 电机温度报警阈值（ P0604 ）必须匹配
F20 直流波动过高	计算出的直流波动阈值已超过安全阈值。这通常是因为电源输入的一相丢失引起的	检查电源接线
F41 电机数据识别故障	电机数据识别故障。 • r0949 = 0 ：无负载 • r0949 = 1 ：识别中达到电流极限值 • r0949 = 2 ：识别出的定子电阻小于 0.1% 或大于100% • r0949 = 30 ：电压极限值时的电流控制器 • r0949 = 40 ：识别出的数据集不一致，至少一个识别故障基于阻抗 Zb = Vmot,nom / sqrt(3) / Imot,nom 的百分比值	检查下列各项： • r0949 = 0 ：电机是否已连接到变频器？ • r0949 = 1 - 49 ： P0304 - P0311 中的电机数据是否正确？ • 检查需要的电机接线类型（星形，三角形连接）
F221 PID 反馈信号低于最小值	PID 反馈信号低于最小值P2268	• 更改 P2268 的值 • 调整反馈增益
F222 PID 反馈信号高于最大值	PID 反馈信号高于最大值P2267	• 更改 P2267 的值 • 调整反馈增益

表3-1 常见报警及处理

报警代码	报警分析	诊断及处理
A501 电流极限值	• 电机功率与变频器功率不一致 • 电机导线太长 • 接地故障	检查下列各项：参见 F1
A502 过电压极限值	达到过电压极限值。如果禁止Vdc控制器( P1240 = 0 ) , 则该报警可能在斜坡下降时出现	如该报警总是显示，请检查变频器输入电压
A503 欠电压极限值	• 电源故障。 • 电源电压及直流母线电压（ r0026 ）低于规定极限值	检查电源电压
A504 变频器过热	已超过变频器散热器温度的报警阈值、芯片结温的报警阈值，或芯片结点上的温度可允许变化值，从而导致脉冲频率降低和 / 或输出频率降低（取决于 P0290 中的参数设置）	说明： r0037 = 0 ：散热器温度 r0037 = 1 ：芯片结温（包括散热器）
A505 变频器 I ² t	已超出报警阈值，如已设置相应参数（ P0610 = 1 ）则电流会降低	检查负载循环是否处于规定极限值内
A506 IGBT 结温升高报警	过载报警。散热器和 IGBT 结温的差值超出报警极限值	检查负载阶跃及冲击负载是否在规定极限值内
A507 变频器温度信号丢失	变频器散热器温度信号丢失 ; 传感器可能脱落	联系技术服务部门或更换变频器
A511 电机过热 I ² t	• 电机过载。 • 负载循环或负载阶跃过高	无论是哪种温度确定形式，都应检查下列各项： • P0604 电机温度报警阈值 • P0625 电机环境温度 • 检查铭牌数据是否正确。不正确的话，进行快速调试。通过执行电机数据识别（ P1900 = 2 ），可获得准确的等效电路数据。 • 检查电机重量（ P0344 ）是否合理。有必要的话，更换电机。 • 如电机非西门子标准电机，则通过 P0626 、 P0627 及 P0628 改变标准过热温度
A541 电机数据识别激活	电机数据识别（ P1900 ）已选择或正在运行
A910 Vdc-max 控制器被禁止	可能在以下情况下出现 • 电源电压（ P0210 ）持续过高。 • 电机由激活负载驱动，从而使电机进入再生模式。 • 斜坡下降时，在很高的负载惯量下。如果在变频器待机（输出脉冲禁止）时出现报警 A910 并且随后给出 ON 命令，则在排除 A910 报警原因之前不会激活 Vdc-max 控制器（ A911 ）	检查下列各项： • 输入电压处于范围内 • 负载必须匹配 • 在某些情况下，使用制动电阻
A911 Vdc-max 控制器激活	Vdc-max 控制器的作用是保持直流母线电压（ r0026 ）低于 r1242 中定义的阈值	检查下列各项： • 电源电压必须在铭牌规定的范围以内 • 斜坡下降时间（ P1121 ）必须与负载惯量相匹配
A912 Vdc-min 控制器激活	如果直流母线电压（ r0026 ）低于 r1246 中定义的阈值，则 Vdc-min 控制器会被激活；此后，电机的动能用来缓冲直流母线电压，从而使变频器减速。因此短路故障不一定会引起欠电压跳闸。请注意该报警可能在快速斜坡上升时出现
A922 变频器无负载	变频器无负载。因此，在常规负载条件下，某些功能可能无法实现	检查电机是否连到变频器