6SE7021-8EB61-Z西門子變頻器
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問題
當MM4系列變頻器出現(xiàn)F0001故障時該如何解決?
F0001
變頻器過電流，變頻器輸出電流超過最大允許電流，常見故障可分為以下三類，電機故障、負載問題以及變頻器故障。
常見原因
電機問題
l 電機繞組相間或?qū)Φ囟搪?
l 電機電纜有接地故障
l 電機電纜長度超過了最大允許的電纜長度
l 電機電纜接線存在接觸不良的情況
負載問題
l 負載電機遇到?jīng)_擊，或機械結(jié)構(gòu)出現(xiàn)“卡住”現(xiàn)象，引起電機電流突然增加
l 變頻器輸出頻率超過電機額定頻率，電機處于弱磁狀態(tài)，負載波動引起過電流
l 變頻器斜坡上升下降時間與負載特性不匹配，如加、減速時間太短
l 電動機功率與變頻器的功率不相匹配，小變頻器拖動大電機(小馬拉大車的情況)
l 變頻器運行過程當中，使用接觸器投入或切除電機
l PID控制，反饋信號受到干擾波動較大，PI參數(shù)不合適
l 啟動正在旋轉(zhuǎn)的電機
l 矢量控制時電機參數(shù)或速度環(huán)參數(shù)不準確
l 勢能負載（例如起重機）啟動時過電流，電機抱閘控制不合理，或啟動力矩不夠
變頻器問題
l 變頻器I/O板接觸不良
l 變頻器內(nèi)部器件短路
l 變頻器電流檢測元件故障
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常見處理辦法
處理MM4系列變頻器F0001故障，應首先明確變頻器在何種工況下發(fā)生F0001故障，再按照故障的可能性逐條原因排查。常見工況：
1. 上電不運行就發(fā)生F0001故障，并且不能復位故障
2. 上電沒有F0001故障，一啟動馬上報F0001故障，可以復位但啟動馬上又出現(xiàn)F0001
3. 正常運行過程中偶爾報F0001故障
對于第1種情況，由變頻器問題引起的可能性較大，可嘗試拆除控制接線、電機接線，只保留變頻器供電電源和地線，嘗試能否復位故障，如果不能復位，變頻器可能損壞，請聯(lián)系維修部門。如果故障能復位，檢查變頻器外部接線是否存在問題。
對于第2種情況，由電機問題引起的可能性較大，可嘗試拆除控制接線、電機接線，只保留變頻器供電電源和地線，嘗試使用BOP面板空載啟動變頻器（變頻器控制方式需要設置為V/F方式），如果變頻器不出現(xiàn)F0001故障，請著重檢查電機和電機電纜絕緣情況、電機電纜是否超長、以及電機電纜是否存在接觸不良的情況，或更換電機進行測試。如果變頻器仍然出現(xiàn)F0001故障，變頻器可能損壞，請聯(lián)系維修部門。
對于第3種情況，由負載問題引起的可能性較大，請按照“常見故障原因”中負載問題逐條分析。
注意：該故障無法屏蔽。
案例集
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序號 |
故障現(xiàn)象描述 |
可能的故障原因及處理措施 |
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1 |
變頻器上電未啟動就報F0001故障，并且無法復位，拆除控制接線、電機接線，只保留變頻器供電電源和地線，仍然不能復位故障 |
原因：變頻器損壞
措施：請聯(lián)系維修部門 |
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2 |
變頻器上電正常，一起動電機不轉(zhuǎn)馬上報F0001故障，故障可以復位，復位后再啟動仍然出現(xiàn)F0001，拆除電機電纜空載起動變頻器，不再出現(xiàn)F0001 |
原因：可能由于電機或電機電纜絕緣不良導致
措施：檢查電機絕緣
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3 |
MM430帶風機負載，啟動前風機葉片無規(guī)則旋轉(zhuǎn)，啟動馬上報F0001故障 |
原因：啟動正在旋轉(zhuǎn)的電機
措施：激活直流制動，或者采用機械方式，鎖定電機軸 |
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4 |
MM430帶風機負載，啟動前風機被風吹著一直在旋轉(zhuǎn)，啟動馬上報F0001故障 |
原因：啟動正在旋轉(zhuǎn)的電機
措施：激活捕捉再啟動 |
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5 |
風機負載，電網(wǎng)閃動時， 變頻器激活了自動再啟動功能，自動復位欠壓故障后再啟動，偶爾出現(xiàn)F0001故障 |
原因：風機為大慣量負載，變頻器F0001故障后停機，但風機由于慣性仍然在旋轉(zhuǎn)，再啟動時變頻器啟動正在旋轉(zhuǎn)的電機導致過流
措施：激活捕捉再啟動功能 |
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6 |
起重機主鉤，平地起動報F0001故障 |
原因：電機速度環(huán)比例積分參數(shù)可能不合適
措施：優(yōu)化電機參數(shù) |
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7 |
起重機主鉤，懸停起動報F0001故障 |
原因：電機抱閘控制不合理，或啟動力矩不夠
措施：優(yōu)化抱閘控制邏輯，提高低頻扭矩 |
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8 |
起重機大車行走機構(gòu)，啟動F0001 |
原因：通常大車行走機構(gòu)為一帶多形式，單臺電機有問題， 容易導致變頻器過流
措施：檢查外圍機械， 檢查電機匝間絕緣 |
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9 |
430變頻器用于恒壓供水，水泵切換時出現(xiàn)F0001故障 |
原因：變頻器運行過程當中，使用接觸器投入或切除電機
措施：必須封鎖變頻器脈沖輸出才能進行接觸器的投切 |
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10 |
440驅(qū)動擠出機，運行過程出現(xiàn)F0001 |
原因：是否投料太多，出現(xiàn)卡住現(xiàn)象
措施：考慮特殊機械的選型余量 |
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11 |
430驅(qū)動風機、水泵超50Hz運行F0001 |
原因：變頻器超頻運行 ，風機泵類負載導致電機軸功率按照3次方關(guān)系加大
措施：限制頻率上限，避免變頻器超速運行 |
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12 |
440驅(qū)動 離心機，離心機全速運行后，增加物料，變頻器F0001 |
原因：突然增加負載，導致變頻器過流
措施：需要緩慢增加負載 |
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13 |
430恒壓供水系統(tǒng)，偶爾F0001 |
原因：模擬量反饋信號受干擾波動較大或PI參數(shù)設置不合適
措施：排出干擾增加模擬量濾波時間，調(diào)整PI參數(shù) |
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14 |
440變頻器輸出電纜超長，偶爾F0001 |
原因：長電纜導致分布電容加大，導致變頻器峰值電流加大
措施：加裝輸出電抗器、縮短電纜長度 |
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15 |
440驅(qū)動帶抱閘的電機，抱閘由PLC控制，停車時F0001 |
原因：電機減速過程突加負載引起過流
措施：使用變頻器抱閘控制邏輯或停機后延時關(guān)閉抱閘 |
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16 |
MM440驅(qū)動移動小車，偶爾F0001 |
原因：小車震動導致電機電纜接觸不良引起過電流
措施：禁錮接線端子 |
6SE7021-8EB61-Z西門子變頻器
1 G120 PROFIBUS通信功能概述西門子6SE7021-8EB61-ZSINAMICS G120第二代控制單元CU240B-2 DP、CU240E-2 DP、CU240E-2 DP F支持基于PROFIBUS的周期過程數(shù)據(jù)交換和變頻器參數(shù)訪問。
> 周期過程數(shù)據(jù)交換--通過該通信PROFIBUS主站可將控制字和主設定值等過程數(shù)據(jù)周期性的發(fā)送至變頻器，并從變頻器周期性的讀取狀態(tài)字和實際轉(zhuǎn)速等過程數(shù)據(jù)。G120最多可以接收和發(fā)送8個過程數(shù)據(jù)。該通信使用周期性通信的PZD通道（過程數(shù)據(jù)區(qū)），變頻器不同的報文類型定義了不同數(shù)量的過程數(shù)據(jù)（PZD）。
> 變頻器參數(shù)訪問--提供PROFIBUS主站訪問變頻器參數(shù)的接口，有兩種方式能夠訪問變頻器參數(shù)：
周期性通信的PKW通道（參數(shù)數(shù)據(jù)區(qū)）：通過PKW通道主站可以讀寫變頻器參數(shù)，每次只能讀或?qū)懸粋€參數(shù)，PKW通道的長度固定為4個字。
非周期性通信：主站采用PROFIBUS-DPV1通信訪問變頻器數(shù)據(jù)記錄區(qū)，每次可以讀或?qū)懚鄠€參數(shù)。
本文通過示例介紹S7-1200與CU240E-2 DP F的PROFIBUS PZD通信，以組態(tài)標準報文1為例介紹通過S7-1200如何控制變頻器的起停、調(diào)速以及讀取變頻器狀態(tài)和電機實際轉(zhuǎn)速。
2 S7-1200與CU240X-2 DP的PROFIBUS PZD通信實例
6SE7021-8EB61-Z西門子變頻器
表2-1硬件列表
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設備 |
訂貨號 |
版本 |
| S7-1200 CPU1214 C DC/DC/DC | 6ES7 214-1AE30-0XB0 | V2.2 |
| PROFIBUS主站模塊CM1243-5 | 6GK7 243-5DX30-0XE0 | V1.0 |
| CU240E-2 DP F | 6SL3244-0BB13-1PA1 | V4.4 |
2.2 變頻器設置
? 設置地址：兩種方式設置PROFIBUS地址：
1) 通過DIP開關(guān)設置PROFIBUS地址，本示例設置地址為10，如右圖所示；
2) 當所有DIP開關(guān)都被設置為on或off狀態(tài)，通過P918設置PROFIBUS地址；
注意：DIP開關(guān)設置PROFIBUS地址優(yōu)先。
圖2-1 DIP開關(guān)設置地址
? 通信參數(shù)基本設置：設置變頻器接口宏P(guān)0015=7；設置通信報文為標準報文P0922=1（有關(guān)報文類型信息請參考“3 PROFIBUS報文結(jié)構(gòu)及控制字和狀態(tài)字”章節(jié)）
2.3 S7-1200硬件組態(tài)
? 創(chuàng)建S7-1200項目：打開TIA PORTAL軟件；1）選擇創(chuàng)建新項目；2）輸入項目名稱；3）點擊“創(chuàng)建”按鈕；4）打開項目視圖。
圖2-2創(chuàng)建S7-1200項目
? 添加S7-1200 CPU1214C：打開項目試圖后；1）點擊“添加新設備”選項，彈出添加新設備對話框；2）設備樹中選擇相應的CPU本示例選擇CPU1214C DC/DC/DC；3）選擇CPU版本號；4）點擊“確定”按鈕。
圖2-3添加S7-1200 CPU1214C
? 添加PROFIBUS主站模塊CM1243-5：1）將硬件目錄中“通信模塊 -> CM1243-5 -> 6GK7 243-5DX30-0XE0 ”模塊拖拽到CPU左側(cè)第一個槽位中；2）單擊CM1243-5 PROFIBUS接口圖標；3）設備屬性對話框下點擊“PROFIBUS地址”項；4）點擊“添加新子網(wǎng)”按鈕，創(chuàng)建PROFIBUS_1網(wǎng)絡；5）使用默認PROFIBUS地址2。
圖2-4添加PROFIBUS主站模塊CM1243-5
? 添加CU240E-2 DP F從站：1）點擊網(wǎng)絡視圖按鈕進入網(wǎng)絡視圖頁面；2）將硬件目錄中“其它現(xiàn)場設備 -> PROFIBUS DP -> 驅(qū)動器 -> Siemens AG -> SINAMICS -> SINAMICS G120 CU240x-2 DP（F）V4.4 -> 6SL3 244-0BBxx-1PA1 ”模塊拖拽到網(wǎng)絡視圖空白處；3）點擊以插入站點藍色“未分配”提示，選擇主站“PLC_1.CM1243-5 PROFIBUS接口（X1）”，完成與主站網(wǎng)絡連接。
圖2-5添加CU240E-2 DP F從站
? 分配CU240E-2 DP F從站地址：1）鼠標單擊添加的CU240E-2 DP F從站；2）設備屬性對話框下點擊“PROFIBUS地址”項；3）選擇“PROFIBUS_1”網(wǎng)絡；4）設置PROFIBUS地址為10。
西門子6SE7021-8EB61-Z
圖2-6分配CU240E-2 DP F從站地址
? 組態(tài)與CU240E-2 DP F通信報文：鼠標雙擊添加的CU240E-2 DP F從站，打開設備視圖； 1）將硬件目錄中“Standard begram1，PZD-2/2 ”模塊拖拽到“設備概覽”視圖的第1個插槽中，系統(tǒng)自動分配了輸入輸出地址，本示例中分配的輸入地址IW68、IW70，輸出地址QW64、QW66；2）編譯項目。
圖2-7組態(tài)與CU240E-2 DP F通信報文
? 下載硬件配置：1）鼠標單擊“PLC_1”選項；2）點擊“下載到設備”按鈕；3）選擇PG/PC接口類型，PG/PC接口，子網(wǎng)的鏈接；4）點擊“下載”按鈕。
圖2-8下載硬件配置
6SE7021-8EB61-Z西門子變頻器
2.4 通過標準報文1控制電機起停及速度
S7-1200通過PROFIBUS PZD通信方式將控制字1（STW1）和主設定值（NSOLL_A）周期性的發(fā)送至變頻器，變頻器將狀態(tài)字1（ZSW1）和實際轉(zhuǎn)速（NIST_A_GLATT）發(fā)送到S7-1200.
控制字：常用控制字如下，有關(guān)控制字1（STW1）詳細定義請參考“3 PROFIBUS報文結(jié)構(gòu)及控制字和狀態(tài)字”章節(jié)。
? 047E(16進制) - OFF1停車
? 047F(16進制) - 正轉(zhuǎn)啟動
? 0C7F(16進制) - 反轉(zhuǎn)啟動
? 04FE(16進制) - 故障復位
主設定值：速度設定值要經(jīng)過標準化，變頻器接收十進制有符號整數(shù)16384（4000H十六進制）對應于100%的速度，接收的最大速度為32767（200%）。參數(shù)P2000中設置100%對應的參考轉(zhuǎn)速。
反饋狀態(tài)字詳細定義請參考“3 PROFIBUS報文結(jié)構(gòu)及控制字和狀態(tài)字”章節(jié)。
反饋實際轉(zhuǎn)速同樣需要經(jīng)過標準化，方法同主設定值。
示例：通過TIA PORTAL軟件“監(jiān)控表”模擬控制變頻器起停、調(diào)速和監(jiān)控變頻器運行狀態(tài)。
表2-2 PLC I/O地址與變頻器過程值
| 數(shù)據(jù)方向 | PLC I/O地址 | 變頻器過程數(shù)據(jù) | 數(shù)據(jù)類型 |
| PLC -> 變頻器 | QW64 | PZD1 - 控制字1（STW1） | 16進制(16Bit) |
| QW66 | PZD2 - 主設定值（NSOLL_A） | 有符號整數(shù)(16Bit) |
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| 變頻器 -> PLC | IW68 | PZD1 - 狀態(tài)字1（ZSW1） | 16進制(16Bit) |
| IW70 | PZD2 - 實際轉(zhuǎn)速（NIST_A_GLATT） | 有符號整數(shù)(16Bit) |
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啟動變頻器
首次啟動變頻器需將控制字1（STW1）16#047E寫入QW64使變頻器運行準備就緒，然后將16#047F寫入QW64啟動變頻器。
停止變頻器
將16#047E寫入QW64停止變頻器；
調(diào)整電機轉(zhuǎn)速
將主設定值（NSOLL_A）十進制16384寫入QW66，設定電機轉(zhuǎn)速為1500rpm。
讀取IW68和IW70分別可以監(jiān)視變頻器狀態(tài)和電機實際轉(zhuǎn)速。
圖2-8監(jiān)控表
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