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西门子变频器是由德国西门子公司研发、生产、销售的**变频器品牌，主要用于控制和调节三相交流异步电机的速度。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**
SIEMENS西门子上海朕锌电气设备有限公司
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SINAMICS G110D – 说明
防护等级为 IP65 的SINAMICS G110D 变频器是高性能 SINAMICS G120D 变频器的简易型号，但具有相同的优点。这些变频器具有相同的钻孔模板、薄型设计、坚固金属外壳和标准连接器，可位于靠近电机的位置。并且，它具有一个可选的维护开关（直接位于变频器上）和一个手动/自动切换开关，以及**停止功能以及集成抱闸控制功能等。由于通过 AS-Interface 进行通讯、总线参数设置和诊断，因此可进行可靠维护和工厂范围的工程组态。通过设备上提供的数字量和模拟量输入，可将传感器和执行器直接与变频器相连。该变频器的额定功率**高可达 7.5 kW，因此，无需使用机柜便可设计出几乎所有与输送机相关的基本装置与系统。通过其 AS-Interface 接口，可将 SINAMICS G110D 作为一个模块集成到全集成自动化环境中。
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SINAMICS G110D – 优点简介
手动/自动操作，AS-Interface 接口（可进行总线参数设置），位于靠近电机的位置，IP65
设备上配有可选维护开关，作为标准部件提供用于电源、通讯和传感器的连接器；可使用微型存储卡作为参数存储介质
所有额定功率的变频器具有相同的钻孔模板，采用全集成自动化 (TIA) 技术，从 SINAMICS 到自动化级别实现集成与统一
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SINAMICS G110D – 技术数据
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电压和功率范围
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3 相 380V AC – 3 相 500V AC +10% -10% - 0.75 kW 至 7.5 kW
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控制类型
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V/f，FCC
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SINAMICS G110D – 典型用途
SINAMICS G110D 适用于对广泛工业应用中的感应电机进行开环控制。G110D 已针对与输送机相关的装置与系统中的应用进行优化，在这种装置与系统中，驱动器在一种与 AS-i 相连的分布式配置中运行，或不通过总线系统而在本地运行。也可通过 DP/AS-i 链接器将 SINAMICS G110D 连接至 Profibus。G110D 变频器尤其适用于与输送机相关的应用，例如，在机场和物流分配中心中使用。另外，也可将此变频器在需要 AS-Interface 连接、仅需要少量传感器或仅需要基本闭环过程控制的应用中使用。
主要特征：
200V-240V ±10%，单相/三相，交流，0.12kW-5.5kW；
380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-11kW；
模块化结构设计，具有**多的灵活性；
标准参数访问结构，操作方便。
控制功能：
线性v/f控制，平方v/f控制，可编程多点设定v/f控制；
磁通电流控制（FCC），可以改善动态响应特性；
**的IGBT技术，数字微处理器控制；
数字量输入3个，模拟量输入1个，模拟量输出1个，继电器输出1个；
集成RS485通讯接口，可选PROFIBUS-DP通讯模块/Device-Net模板；
具有7个固定频率，4个跳转频率，可编程；
捕捉再起动功能；
在电源消失或故障时具有“自动再起动”功能；
灵活的斜坡函数发生器，带有起始段和结束段的平滑特性；
**电流限制（FCL），防止运行中不应有的跳闸；
有直流制动和复合制动方式提高制动性能；
采用BiCo技术，实现I/O端口自由连接。
保护功能：
过载能力为150%额定负载电流，持续时间60秒；
过电压、欠电压保护；
变频器过温保护；
接地故障保护，短路保护；
I2t电动机过热保护；
采用PTC通过数字端接入的电机过热保护；
采用PIN编号实现参数连锁；
闭锁电机保护，防止失速保护。
西门子G120C紧凑型变频器
SINAMICS G120C紧凑型变频器，在许多方面为同类变频器的设计树立了典范。包括它紧凑的尺寸，便捷的**调试，简单的面板操作，方便友好的维护以及丰富的集成功能都将成为新的标准。
SINAMICS G120C是专门为满足OEM用户对于高性价比和节省空间的要求而设计的变频器，同时它还具有操作简单和功能丰富的特点。这个系列的变频器与同类相比相同的功率具有更小的尺寸，并且它安装**，调试简便，以及它友好的用户接线方式和简单的调试工具都使它与众不同。集成众多功能：安全功能（STO,可通过端子或PROFIsafe激活），多种可选的通用的现场总线接口，以及用于参数拷贝的存储卡槽。
SINAMICS G120C 变频器包含三个不同的尺寸功率范围从0.55kW到18.5kW。为了提高能效，变频器集成了矢量控制实现能量的优化利用并自动降低了磁通。该系列的变频器是全集成自动化的组成部分，并且可选PROFIBUS, Modbus RTU,CAN以及USS 等通讯接口。操作控制和调试可以**简单地采用PC机通过USB接口，或者采用BOP-2（基本操作面板）或IOP（智能操作面板）来实现。
3 控制参数编辑本段
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。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：
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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**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，**度高。
4 日常维护编辑本段
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
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**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。
其他资料
5 常见问题编辑本段
1、什么是西门子变频器？
西门子变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
2、为什么西门子变频器的电压与电流成比例的改变？
异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁 电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制西门子变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于 风机、泵类节能型西门子变频器。
3、西门子变频器制动的有关问题
制动的概念：指电能从电机侧流到西门子变频器侧（或供电电源侧），这时电机的转速高于同步转速，负载的能量分为动能和势能. 动能（由速度和重量确定其大小）随着物体的运动而累积。当动能减为零时，该事物就处在停止状态。机械抱闸装置的方法是用制动装置把物体动能转换为摩擦和能消耗掉。对于西门子变频器，如果输出频率降低，电机转速将跟随频率同样降低。这时会产生制动过程. 由制动产生的功率将返回到西门子变频器侧。这些功率可以用电阻发热消耗。在用于提升类负载,在下降时, 能量（势能）也要返回到西门子变频器(或电源)侧,进行制动.这种操作方法被称作“再生制动”，而该方法可应用于西门子变频器制动。在减速期间，产生的功率如果不通过热消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到西门子变频器电源侧的方法叫做“功率返回再生方法”。在实际中，这种应用需要“能量回馈单元”选件。
4、采用西门子变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样？
采用西门子变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同，为125%~200%)。用工频电源直接起动 时，起动电流为6~7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用西门子变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额定电流的1.2~1.5倍，起动转 矩为70%~120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的西门子变频器，起动转矩为100%以上，可以带全负载起动。
5、装设西门子变频器时安装方向是否有限制。
西门子变频器内部和背面的结构考虑了冷却效果的，上下的关系对通风也是重要的，因此，对于单元型在盘内、挂在墙上的都取纵向位，尽可能垂直安装。
6、不采用软起动，将电机直接投入到某固定频率的西门子变频器时是否可以？
在很低的频率下是可以的，但如果给定频率高则同工频电源直接起动的条件相近。将流过大的起动电流（6~7倍额定电流），由于西门子变频器切断过电流，电机不能起动。
7、西门子变频器可以传动齿轮电机吗？
根据减速机的结构和润滑方式不同，需要注意若干问题。在齿轮的结构上通常可考虑70~80Hz为**极限，采用油润滑时，在低速下连续运转关系到齿轮的损坏等。
8、西门子变频器能用来驱动单相电机吗？可以使用单相电源吗？
单相电机基本上不能用。对于调速器开关起动式的单相电机，在工作点以下的调速范围时将烧毁辅助绕组；对于电容起动或电容运转方式的，将诱发电容器爆炸。西门子变频器的电源通常为3相，但对于小容量的，也有用单相电源运转的机种。
USS通信协议功能
USS协议功能遵循主-从通信机制。主站根据USS站地址发请求报文访问变频器从站，从站返回应答报文。USS总线上**多可以连接31个变频器，**波特率57.6kbit/s（对于S7-200，只能达到19.2kbit/s）。
如何建立USS通信？
硬件*:
– 三芯屏蔽电缆，用于连接变频器和主站。
– USS通信必须连接在主站的接口0。
– 电缆依次连接变频器直到**后一个
– 变频器连接端子8 (P+), 9 (N-) 和 10 (M/0V)。
– 为了保证通信稳定，在总线上**个和**后一个节点需要安装终端电阻。主站上，在端子P+和N-上安装终端电阻。
–在SINAMICS G110变频器上，通过前端的DIP开关设置终端电阻连接。.
*关于 SIMATIC S7-200:
– 在S7-200侧，使用带PROFIBUS连接头的PROFIBUS电缆。
– 需要注意， 信号地和M (0V)端子已经在内部提供连接
– M (0V)端子应和S7-200的电源M (0V)端子连接。不允许把总线电缆的屏蔽用作M(0V)。
– S7-200侧的终端电阻通过PROFIBUS连接头上的拨码开关进行设置。
– 更多详细信息请参考S7-200系统手册第11章。
如何调试和设置参数？
以和S7-200通信为例
G110 参数*:
总线电缆连接完毕后，需要在变频器中设置USS参数。
请设置如下参数：总线地址(P2011 = 0-31)，波特率(P2010 = 7)，报文长度(P2012 = 2 / P2013 = 127)和报文监控时间(P2014 = 根据现场系统要求设置)。以上操作可以通过选件操作面板或者免费的软件调试工具STARTER完成。STARTER软件能够在PC机上运行，支持的系统为Windows NT/2000/XP Professional/Vista。如果通过PC连接组件连接，取下操作面板，在变频器相同位置插上和面板相同尺寸的PC适配器即可。
*设置S7-200
S7-200 programming environment:
S7-200编程环境是使用Step7 Micro/WIN软件。
同样，请参考S7-200系统手册第11章。
该软件需要补充安装一个协议库，使其能通过USS协议控制变频器。在软件中新建一个项目，在指令->库-> USS Protocol中调用USS通信的初始化和控制功能块。
– 初始化功能块"USS_INIT"设置S7-200的interface 0使用USS协议通信。
– 用控制模块"USS_CTRL"发送控制字和速度设定值给变频器。控制字的每一位——例如ON/OFF，反转，故障应答——都是直接控制。其中，速度设定值用变频器的参考频率（参数P2000）进行换算。
在应答报文里，变频器同时返回状态字和变频器实际运行频率。这样使得已经发生的报警和故障可以被识别，变频器的运行状态可以被诊断。对这两个功能块编程，就可以独立控制总线上的变频器，允许他们运行于不同的频率设定值。
读写变频器参数：
编程软件还提供了6个附加功能块进行读写操作——3个读功能块和3个写功能块。
注意：
在SINAMICS G110的参数表里有三种不同的参数显示方式：WORD/U16, DOUBLE/U32 and REAL/float。用户应该根据不同的参数类型选择相应的功能块。当执行一个写操作时，需要关注变频器的运行状态。例如，有些参数诸如电机额定数据只能在调试模式下修改，而另外一些参数，诸如斜坡上升时间（加速时间）甚至可以在变频器运行中修改。
SINAMICS G110 和USS 协议的可能应用
a)生成一个程序块，描述所有特定应用的参数和值。总线地址使用一个S7-200计数器递增，程序块可以非常简单的访问所有总线上的G110。如果在以后需要更改参数，只要在程序块里做相应的简单修改就行，更改后的新值仍然可以写入总线上的所有变频器。通过写操作，操作面板里存储的参数也可以被装载回变频器里。如果参数被意外修改需要恢复，或者用户定制的参数集需要重新载入，这个功能就很必要了。
b) 通过附加S7-200模块，扩展通信能力，联接到PROFIBUS, ASI-Bus, GSM, Ethernet（以太网）或者Internet。
S7-200的通信扩展选件允许Sinamics G110——作为Sinamics家族的**小的变频器——被集成到Siemens AG的“全集成自动化”（TIA）概念之中。
c)使用具有WEB 服务器功能的IT 模块将定制的Java小应用程序保存到WEB 服务器，可以通过Ethernet（以太网） 或 Internet浏览这些网页。就可以实现变频器的交互控制，也可以实现参数的读写。
d) 在S7-200上评估变频器运行状态。当发生故障时，相应的故障号通过参数读出。并可以通过GSM或者Internet（e-mail）传递该故障。这样用户就能收到每个故障的详细信息，并采取相应的防范措施。
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