西门子新一代变频器G150应用领域与特点

0  引言

风机是工矿企业的主要动力设备，全国风机、水泵电动机装机容量约35 GW，耗电量约占全国电力耗电量的40％左右。因此，风机和水泵运行中还有很大的节能潜力。在风机运行中应用变频器调速，其节电率一般可在20％～60％，投资回收期为l～3年，不仅节电效果显著，且能满足生产工艺的要求，提高产品质量，经济效益十分显著。

1  西门子新一代变频器G150的应用领域与特点

1.1  应用领域

SINAMICS G150变频调速柜是专门满足具有平方负载特性和恒定负载特性中等性能要求而且没有再生反馈的传动系统的要求而设计的。其应用领域包括:

• 风机与泵类

• 压缩机

• 挤压机和搅拌机

• 轧机电机

1.2  特点

无传感器矢量控制的精度保证系统可以用于各种各样的应用场合，因此无需使用附加速度传感器。

SINAMICS G150考虑到了这一点，从而提供了一种满足实际要求的低成本传动系统方案。而且，为保证从规划与设计直到运行阶段都能简便地掌握传动系统，充分考虑到了下列因素，包括:

• 便于维护的紧凑型模块式结构设计

• 简单易懂的规划与设计

• 随时可以连接以简化安装过程

• 采用菜单驱动的快速调试，无需进行复杂的参数设置

• 通过用户友好图形操作面板，采用明文显示或准模拟状态条显示的测量值，实现清楚简便的操

作。

• SINAMICS是全集成自动化系统(TIA)的一个组成部分。TIA 概念为自动化与传动技术提供最优

化的系列产品。这种概念的特点在于: 规划/设计、通信和数据管理过程在整个产品系列范围内

都是一致的。SINAMICS完全采用这种TIA概念集成。

可单独提供S7/PCS7块和Win CC面板

• 可以通过一个Y链路集成到SIMATIC H系统内

2  系统简介及变频器控制方式

2．1  系统简介

炼钢转炉干法除尘风机是炼钢过称中的重要设备，它的主要作用就是把转炉在炼钢过程中产生的高温烟气经汽化冷却烟道冷却至800-1000℃后，进入蒸发冷却器。高压水经雾化喷嘴喷出将烟气直接冷却到170℃-280℃，喷水量根据烟气含热量精确控制，所喷出的水完全蒸发；喷水降温的同时对烟气进行了调质处理，使粉尘的比电阻有利于电除尘器的捕集。蒸发冷却器内约30-40％的粗粉尘沉降到底部，经卸灰阀排出。

对风机的控制，G150采用无速度传感器的矢量控制，无速度传感器的矢量控制是矢量控制的一种，只是没有速度传感器，通过电机模型的计算来估测电动机的速度反馈值。无速度传感器的矢量控制的控制精度和系统的动态性能不如带速度闭环的矢量控制，但也有系统简单、无需维护速度传感器、价格便宜的优点，尤其适用于风机、泵类电机。

该系统的具体配置如下：

变频器参数：

6SL3710-2GH41-4AA3-Z（D02+D14+G60+L19+L23+L26+L45+L50+L57+L86+L87+M06+M21+M70+M90+X30）

D02-设备图文件 DXF格式)

D14-系统资料 DXF或PDF格式)

G60-输入输出端子扩展TM31

L19-外部辅助设备连接(受控制，最大10 A)

L23-输入电抗器2% (用于输出功率>500 kW的装置)

L26-主控制开关 (包括熔断器或断路器)

L45-安装在柜门上的紧急制动按钮

L50-带有维修插座的机柜照明

L57- 0类紧急制动按钮，230 V AC或24 V DC，无受控停机

L86- PT100监测设备(6个传感器)

L87-绝缘监测装置

M06-底座，高100 mm，颜色RAL 7022

M21- IP 21防护等级

M70-电磁兼容性屏蔽总线1) (导线连接在下面)

M90-机柜起重运输装置，顶部安装

X30-端子

输入：3AC V 660-690    A 1424

输出：3AC V    0-690    A 1360

电机参数：功率：1200KW，电流1200A,转速1494RPM

控制方式：有内控外控两种方法，内控使用端子控制启停和模拟量输入频率给定。外控使用PROFIBUS控制，PLC使用西门子公司的S7—400。

2．2  变频器控制方式

2-2-1用端子控制G150

端子X520：1是D10用于控制变频器的启／停(即0N／OFF)。端子X542：5、X542：6是D0l，输出变频器的故障信号(D01是继电器输出1)。端子X522：1、X522：2是A00，输出实际速度值。端子X522：4、X522：5是A01，输出实际电机电流值。端子X521．1、X521：2是A10，作为频率给定。这些端子的功能是出厂设定的，无需修改参数。模拟输人0(A10)默认是一10～10V的电压输入，用户需要4～20mA的输入，所以修改一些参数。P4056[0]_3，将模拟输入0设置为4～20mA，因为该模拟输入波动较大，会影响系统的稳定性，所以加了10ms的滤波(P4053[0]=10)，从而使给定值相对稳定。这些设置如用调试软件Starter修改就十分简单，Starter中有用于调整模拟量输入的图形界面，模拟量输入类型的选择、滤波时间的调整、比例和偏差的调整都清晰、明了，同时还可观测模拟量输入的实时数据。

2．2．2  用PROFIBUS控制C150

PROFIBUS的主站是SIEMENS的S7—300 PLC，主站的地址是0，2台G150是从站，地址分别是9和10。G150中PROFIBUS从站地址的设置可通过修改参数P0918，也可通过拨码开关，拨码开关的设置优先于参数P0918的设置，拨码开关的设置为0时，则以P0918的设置为主。将X530：l端子的接线断开，G150就设置为PROFIBUS控制。首先要设置G150的PROFIBUS从站地址，参数是P0918，从站地址的设置必须与Step7中硬件组态的地址一致。G150的GSD文件在随机光盘中可找到，文件名是si018105．GSD。G150，与Master Drive的PROFIBUS数据定义相似，PZD l是控制字／状态字，PZD2是给定值／实际值。

3  结束语

西门子新一代变频器G150在该项目中以其丰富的系统功能、可靠的产品性能、精确的控制系统得到了用户的一致认可。

参考文献

[1]  SIEMENSGl50产品使用手册[Z]．2003．

作者：康新勇  周伟 北京首钢自动化信息技术有限公司 

编辑：黄飞