艾默生变频器维修

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凭借Simotics S-1FK2电机和Sinamics S210驱动器的**组合，西门子推出了拥有5个功率等级（50-750 W）的全新伺服驱动系统。电机与驱动器通过Profinet与上级控制器相连，并借助Webserver和一键优化来简化调试过程。通过Simotics伺服电机，小型负载可实现高动态、高精度的运动。电机通过“单电缆（OCC）”与驱动器相连。Sinamics S210驱动器集成了强大的安全功能，并可实现快速工程组态。新的驱动系统可以应用在包装、搬运抓取、木工、陶瓷加工以及数字打印等领域。

Sinamics S210驱动器侧重于高动态的电机轴控制。驱动器使用集成的Webserver调试，并且可凭借一键优化功能实现控制参数的自动优化以适应不同的动态性能要求。集成的安全功能包括STO（安全转矩关断）和SS1（安全停止1）。STO和SS1都能通过PROFIsafe执行，STO还能通过端子启动，其他功能目前正在准备阶段。基于Sinamics S210驱动器的快速采样和智能控制算法、高精度编码器系统及低转子惯量和高过载能力组合，伺服驱动系统可实现**的动态性能和精度。

Simotics S-1FK2电机与驱动器用OCC电缆连接，其中的动力电缆、编码器信号电缆和抱闸电缆共用一根**细电缆（直径仅为9 mm，带一个插头）。OCC电缆有较小的横截面，比之前的电缆更细、更轻、更灵活，从而大幅简化布线过程。与传统牵引链导体相比，使用紧凑型“单电缆连接”可将弯曲半径缩小接近一半。连接插头采用坚固耐用的设计，高度25 mm，可转动，易操作。该伺服驱动系统拥有用户友好型自锁插头和位于正面的、方便检修和拆卸的推进式终端，因而布线也较其简单。

问题：在S7-CPU中使用嵌套程序需要注意什么，如何使用？
回答：S7-CPU支持嵌套程序，但对于不同的CPU类型，在使用时需要注意一些问题。
1. 不同的CPU类型，支持的嵌套程序深度不同，用户可在CPU的技术数据中查到此参数，以6ES7315-2AG10-0AB0为例。

图1：CPU的嵌套深度参数

2. 用户可以按照如下方式使用嵌套功能：

a) 在某个**级组织块中调用多个嵌套FC/FB。例如，在OB1 （**级为1）调用FC1，FC1中调用FC2，FC2中调用FC3，等等，一直到FC7，与OB1共8层深度。如果在FC7 中又调用了FC8 ，此时会导致CPU 停机，在CPU在线信息界面中可查看到此情况，如图2所示。用户也可在OB35（**级为12）调用FC11，FC11中调用FC12，FC12中调用FC13，等等，一直到FC17。

图2：嵌套调用

b) 在某个**级中调用某个FC，此FC多次调用自身。例如，在OB1 （**级为1）调用FC1，FC1中仍然调用FC1，用户在FC1 的程序中必须编程累计FC1被调用的次数，如果达到了7次，则需要从FC1 中跳出调用（此方法即为软件行业广泛应用的递归编程方法）。如果在FC1 调用自身次数**出了CPU允许的嵌套深度，此时会导致CPU 停机。

3. 当用户在使用嵌套功能时，可能出现几种错误：

a) The nesting depth of block calls (U-Stack) is too high（嵌套深度太高）。例如：
? 用户在某个**级（如OB1）中调用嵌套程序深度**出所使用CPU支持深度，如*2节(a) 部分所描述。
? 用户在某个**级（如OB1）中调用嵌套程序深度**出所使用CPU支持深度，如*2节(b) 部分所描述。
此时CPU将报16#4575错，如图3所示：

图3：同步错误嵌套1

b) The nesting depth of synchronous errors is too high（同步错误嵌套深度太高）。例如：
? 用户在OB1中使用L DB1.DBB0 语句（CPU中并未下载DB1），
? 此时CPU出现编程错误，将调用OB121。
? 如果用户在下载的OB121中又使用了L DB1.DBB0 指令，将导致CPU停机
此时CPU将报16#4573错，如图4所示：

图4：同步错误嵌套2

c) Error during allocation of local data (分配本地数据错误) 。对于S7-CPU每个**级都有对本地数据大小的限制，如果用户使用的范围**出了此限制，CPU将出现错误。以6ES7315-2AG10-0AB0为例，其每个**级下的本地数据大小为512 BYTE。如下错误使用都可能导致此错误：
? OB1 调用FC1，FC1 中定义的local data（TEMP数据类型）与OB1中定义的local data（TEMP数据类型）总和**出了CPU 对此**级分配的local data 数量。
? OB1 中嵌套调用多个FC， 这些FC 使用的local data 与OB1中定义的local data（TEMP数据类型）总和**过了分配给此**级的local data 数量。
此时CPU将报16#3576错，如图5所示：

图5：分配本地数据错误

? 对于S7-400CPU， 用户可以在硬件配置中调节每个**级下的本地数据大小，以6ES7412-2XG04-0AB0为例，如图6所示：

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图6：分配本地数据

4. 当用户在使用嵌套功能出现错误时，对于支持OB88的CPU（例如S7-400CPU），可用通过下载OB88来防止CPU停机，此时CPU将处于SF状态，但OB88不可以再出现嵌套使用错误，否则CPU将进入停机状态。对于不支持OB88的CPU（例如S7-300CPU），当出现嵌套调用错误时，无法避免CPU进入停机状态。

常用变频器，一般出厂时，厂家对每一个参数都有一个默认值，这些参数叫工厂值。在这些参数值的情况下，用户能以面板操作方式正常运行的，但以面板操作并不满足大多数传动系统的要求。所以，用户在正确使用变频器之前，要对变频器参数时从以下几个方面进行：

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

（2）变频器采取的控制方式，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。

（3）设定变频器的启动方式，一般变频器在出厂时设定从面板启动，用户可以根据实际情况选择启动方式，可以用面板、外部端子、通讯方式等几种。

（4）给定信号的选择，一般变频器的频率给定也可以有多种方式，面板给定、外部给定、外部电压或电流给定、通讯方式给定，当然对于变频器的频率给定也可以是这几种方式的一种或几种方式之和。正确设置以上参数之后，变频器基本上能正常工作，如要获得更好的控制效果则只能根据实际情况修改相关参数。

2、参数设置类故障的处理

一旦发生了参数设置类故障后，变频器都不能正常运行，一般可根据说明书进行修改参数。如果以上不行，较好是能够把所有参数恢复出厂值，然后按上述步骤重新设置，对于每一个公司的变频器其参数恢复方式也不相同。

二、过压类故障

变频器的过电压集中表现在直流母线的支流电压上。正常情况下，变频器直流电为三相全波整流后的平均值。若以380V线电压计算，则平均直流电压Ud= 1.35 U线＝513V。在过电压发生时，直流母线的储能电容将被充电，当电压上至760V左右时，变频器过电压保护动作。因此，变频器来说，都有一个正常的工作电压范围，当电压**过这个范围时很可能损坏变频器，常见的过电压有两类。

1、输入交流电源过压

这种情况是指输入电压**过正常范围，一般发生在节假日负载较轻，电压升高或降低而线路出现故障，此时较好断开电源，检查、处理。

2、发电类过电压

这种情况出现的概率较高，主要是电机的同步转速比实际转速还高，使电动机处于发电状态，而变频器又没有安装制动单元，有两起情况可以引起这一故障。

（1）当变频器拖动大惯性负载时，其减速时间设的比较小，在减速过程中，变频器输出的速度比较快，而负载靠本身阻力减速比较慢，使负载拖动电动机的转速比变频器输出的频率所对应的转速还要高，电动机处于发电状态，而变频器没有能量回馈单元，因而变频器支流直流回路电压升高，**出保护值，出现故障，而纸机中经常发生在干燥部分，处理这种故障可以增加再生制动单元，或者修改变频器参数，把变频器减速时间设的长一些。增加再生制动单元功能包括能量消耗型，并联直流母线吸收型、能量回馈型。能量消耗型在变频器直流回路中并联一个制动电阻，通过检测直流母线电压来控制功率管的通断。并联直流母线吸收型使用在多电机传动系统，这种系统往往有一台或几台电机经常工作于发电状态，产生再生能量，这些能量通过并联母线被处于电动状态的电机吸收。能量回馈型的变频器网侧变流器是可逆的，当有再生能量产生时可逆变流器就将再生能量回馈给电网。

（2）多个电动施动同一个负载时，也可能出现这一故障，主要由于没有负荷分配引起的。以两台电动机拖动一个负载为例，当一台电动机的实际转速大于另一台电动机的同步转速时，则转速高的电动机相当于原动机，转速低的处于发电状态，引起故障。在纸机经常发生在榨部及网部，处理时需加负荷分配控制。可以把处于纸机传动速度链分支的变频器特性调节软一些。

三、过流故障

过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均，输出短路等原因引起的。这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。如果断开负载变频器还是过流故障，说明变频器逆变电路已环，需要更换变频器。

四、过载故障

过载故障包括变频过载和电机器过载。其可能是加速时间太短，直流制动量过大、电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。负载过重，所选的电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械润滑不好引起。如前者则必须更换大功率的电机和变频器；如后者则要对生产机械进行检修。

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