化工儀器網(wǎng)
詳細(xì)介紹
西門子160千瓦變頻器
6SE6430-2UD41-6GB0
MICROMASTER 430 無濾波器 380-480V+10/-10% 三相交流 47-63Hz 二次矩 160kW 過載 110% 59S，150% 1S 1533x 326x 545（高x寬x深） 防護(hù)等級 IP20 環(huán)境溫度 0-40°C 無 AOP/BOP
ET200Pro系列產(chǎn)品做為西門子分布式IO系列產(chǎn)品中的一種，具有高IP67的防護(hù)等級，成為特殊行業(yè)應(yīng)用的主要產(chǎn)品之一。同時，ET200Pro還提供了故障安全模板：F-DI/F-DO以及電機(jī)啟動器（MotorStarter）、故障安全型變頻器（F-FC）等，滿足了行業(yè)中的故障安全應(yīng)用的需求。本文將主要介紹ET200Pr*安全型變頻器的調(diào)試和使用的方法。
1 ET200Pr*安全系統(tǒng)介紹
與ET200S系統(tǒng)類似，ET200Pro也提供了全系列的故障安全模板。
1) 故障安全型輸入/輸出模板（F-DI/F-DO）
ET200Pro的故障安全型輸入/輸出的模板的使用與ET200M，ET200S等分布式IO的安全模板使用方法相同。
2）電機(jī)啟動器（MotorStarter）
ET200Pro的電機(jī)啟動器模板（MotorStarter）中，提供了一些特殊的模板，比如F-RSM和ASM-400，電機(jī)啟動器模板（MotorStarter）如果配合F-RSM和ASM-400使用可以達(dá)到SIL3(Cat.4)的安全等級（圖1）。
圖1 故障安全型電機(jī)啟動器（MotorStarter）系統(tǒng)配置(Cat.4)
具體配置列表請參照手冊：SIMATIC ET 200pro Motor starters
3）故障安全型變頻器（F-FC）
ET200Pro F-FC是一款嵌入在ET200Pro系統(tǒng)中的緊湊型的故障安全型變頻器。工作電壓為3 AC 400V 50/60Hz，連接3相交流電機(jī)，大1.1KW，溫度允許的情況下，可以連接1.5KW電機(jī)。
該變頻器可以通過PROFIBUS/PROFINET的接口模板進(jìn)行連接調(diào)試，也可以使用光纖轉(zhuǎn)串口的電纜進(jìn)行連接。
ET200Pro變頻器需要與前面提到的電機(jī)啟動模塊中的特殊模塊一起使用來對其關(guān)斷信號進(jìn)行評估，因而系統(tǒng)中需要F-Switch 或F-RSM（圖2）。
圖2 故障安全變頻器與F-RSM的配置
其中主要的模板包括：
③接口模板
可以連接變頻器模板的接口模板包括：
1) IM154-4 PN HF Cu V6.0 (6ES7 154-4AB10-0AB0)
2) IM154-2 DP HF (6ES7 154-2AA00-0AB0)
④F-RSM或者F-SWITCH
⑤故障安全型變頻器（F-FC）
⑥終端模塊
2 ET200Pro F-FC的調(diào)試方法
ET200Pro F-FC的組態(tài)可以通過Step7軟件來實(shí)現(xiàn)。但變頻器模板的調(diào)試工具需要用到DriveES（或者Starter、MotionScout）等軟件。如果系統(tǒng)中使用了F-Switch，則需要MotorStarter ES軟件來設(shè)置相關(guān)Switch的參數(shù)。
2．1 Step7的組態(tài)
（1）新建一個S7 300站，這里選擇CPU 317F-2 PN/DP做為F主機(jī)，IM154-4 PN HF Cu V6.0做為F設(shè)備。（圖3）
圖3 新建S7 300站
硬件組態(tài)中，添加F-RSM；由于ET200Pro F-FC沒有Profisafe報(bào)文，因而只能添加標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文F-FC 1.1/1.5KW Standard telegram1。(圖4)
圖4 添加硬件
分別雙擊兩個模板，打開屬性框，將診斷選項(xiàng)使能。
（2）雙擊CPU，設(shè)置CPU的參數(shù)。
選擇F 參數(shù)，為故障安全程序設(shè)置密碼（圖5），防止有未經(jīng)授權(quán)的人修改F程序。
圖5 設(shè)置F程序的密碼
選擇“Protection”，設(shè)定CPU程序的訪問保護(hù)密碼，同時將“CPU contains safety program”激活（圖6）。
圖6 保護(hù)選項(xiàng)
保存編譯后，我們可以看到在Step7的Block下，出現(xiàn)了一些相關(guān)F系統(tǒng)的功能塊，但由于ET200Pro F-FC沒有Profisafe的報(bào)文，因而這里實(shí)際上并沒有關(guān)于ET200Pro F-FC的F系統(tǒng)塊，這也是ET200Pro F-FC與ET200S F-FC或者G120F、S120F的不同之處，因而ET200Pro F-FC的安全功能是通過F-RSM或F-Switch來實(shí)現(xiàn)的。
至于如何建立Step7的F程序，這里不再詳細(xì)介紹，請參考相關(guān)手冊。
2．2 F-FC的調(diào)試
ET200Pro F-FC的調(diào)試需要用到Drive的一些軟件。通過Step7界面，雙擊變頻器模板，則可以打開相應(yīng)的調(diào)試軟件的界面。
（1） 雙擊打開調(diào)試界面，選擇“在線”。
圖7 選擇在線連接到F-FC
如果無法在線操作，則檢查“Option”菜單下的“Set PG/PC interface”的設(shè)置，選擇合適的接口用于連接F-FC。
（2） 選擇“上載”，將系統(tǒng)配置自動上傳到PG。
圖8 上傳參數(shù)
在“Functions”下選擇“Safety Integrated”進(jìn)行安全功能的設(shè)置。注意這個選項(xiàng)只有在“在線”的模式下才可以操作。
圖9 選擇安全功能設(shè)置
（3） 打開設(shè)定界面，可以看到ET200Pro F-FC提供3種安全功能：
STO、SS1和SLS。
在ET200Pro F-FC的內(nèi)部，有兩條F功能總線“Safety busbar G1” 和“Safety busbar G2”。可以通過“Enables”選擇這兩條安全總線回路中的安全功能。如圖10所示，由于F-RSM只提供一個安全回路開關(guān)(F0)，故這里只選擇了“Safety busbar G1”的SLS（F0）。如果系統(tǒng)中使用了F-Switch，則可以設(shè)置兩個安全功能回路。
圖10 選擇安全功能
（4） 分別設(shè)定安全功能的參數(shù)
STO：安全轉(zhuǎn)矩關(guān)斷。該功能激活后，變頻器內(nèi)部的電源被切斷，電機(jī)進(jìn)入自由停車狀態(tài)。（圖11）
西門子160千瓦變頻器
圖11 STO的參數(shù)設(shè)置界面
這里的設(shè)置都是關(guān)于安全回路測試的：當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)正常時，是否進(jìn)行回路測試，用來保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，以及及時檢查系統(tǒng)錯誤。T=8小時的設(shè)置也是保證系統(tǒng)的自檢測的時間。
SS1:安全停車指令1。當(dāng)SS1被激活時，系統(tǒng)按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行停車。否則進(jìn)入故障狀態(tài)，并終進(jìn)入STO。
圖12 SS1的參數(shù)設(shè)置界面
Standstill:截止頻率。當(dāng)停車過程中，頻率達(dá)到該設(shè)定值時，進(jìn)入STO狀態(tài)。
Tr：停車時間設(shè)定；
Tv: 延時監(jiān)控時間。超出該設(shè)定值，變頻器進(jìn)入故障狀態(tài)，同時馬上進(jìn)入STO狀態(tài)。
SLS：安全限速。安全限速有4種模式，分別對應(yīng)4種安全限速的動作。這里需要定義安全限速的設(shè)定值“Setpoint”，上限值“Upper limit”和選擇模式。
圖13 SLS的參數(shù)設(shè)置界面
參數(shù)設(shè)定和修改都需要“Accept settings”才能生效。這里需要輸入密碼和進(jìn)行驗(yàn)證。
圖14 參數(shù)修改和生效
2．3 F-RSM的調(diào)試
ET200Pro F-FC的F功能需要通過F-RSM或者F-Switch來實(shí)現(xiàn)（見圖15），因而需要對F-RSM進(jìn)行設(shè)置。
圖15 ET200Pro F-FC與F-RSM/F-Switch的配置原理圖
（1）F-RSM的連線
圖16 F-RSM組件
其內(nèi)部原理圖為：
圖17 F-RSM的原理圖
F-RSM內(nèi)部為一個3TK2841的安全繼電器，其中輸入端子為IN1/IN2，可以用于連接急停按鈕；IN3做為3TK2841的“monitered START”輸入端，當(dāng)選擇“自動啟動”時，該端子可以不接。
輸出“OUT”做為3TK3841的功能輸出連接端子，內(nèi)部busbar總線將“F0”輸出到F-FC,做為安全功能的激活信號。
a.IN1可以連接一個單通道或者雙通道的“急停”信號，其端子接線方式為：
圖18 IN1的連接
b.“Start”信號的接線方式： c. “OUT”信號的接線：
圖19 啟動信號的連接 圖20 輸出信號的連接
單通道以及雙通道的選擇，自動啟動與手動啟動的選擇是通過切換開關(guān)實(shí)現(xiàn)的：
圖21 選擇開關(guān)的模式設(shè)置
（2） 激活安全功能
當(dāng)急停信號為“1”時，系統(tǒng)正常工作，此時“F0”狀態(tài)為“1”。當(dāng)急停被按下時，表示系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)危險狀況，應(yīng)當(dāng)啟動相應(yīng)的安全功能，此時“F0”變?yōu)?ldquo;0”，此時，應(yīng)通過busbar將F0信號傳送至F-FC，變頻器激活相應(yīng)的安全功能。
注意：系統(tǒng)中的F-RSM的供電是通過電源端子提供的，因而在連接接口模板的電源端子時，應(yīng)當(dāng)連接兩路電源（DC 24V），否則F-RSM內(nèi)部的3TK2841處于失電狀態(tài)，從其運(yùn)行燈的狀態(tài)可以判斷該路電源是否有連接（圖22）。
圖22 電源的連接
西門子科學(xué)家正在參與一項(xiàng)新的科研項(xiàng)目，該項(xiàng)目可就大數(shù)據(jù)的多種商業(yè)應(yīng)用方式進(jìn)行分析。歐盟的BYTE項(xiàng)目旨在制定一份路線圖，為實(shí)現(xiàn)在2020年以前提高歐洲在大數(shù)據(jù)市場所占份額提供行動方案。BYTE將重點(diǎn)開發(fā)政治措施和技術(shù)措施，這些舉措既能大程度利用大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，又可以小化隱私等方面的不利影響。歐盟的BIG項(xiàng)目為大數(shù)據(jù)應(yīng)用找到了業(yè)務(wù)模式和相應(yīng)技術(shù)，BYTE項(xiàng)目是在BIG項(xiàng)目基礎(chǔ)上的進(jìn)一步推進(jìn)。除西門子以外，此項(xiàng)目還聚集了其他十家來自工業(yè)和科研領(lǐng)域的合作伙伴。
海量數(shù)據(jù)的智能分析以及更重要的對分散信息的融合蘊(yùn)含著巨大潛力。舉例而言，工業(yè)企業(yè)已經(jīng)在利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來尋找節(jié)能空間。當(dāng)涉及多個數(shù)據(jù)源時，大數(shù)據(jù)分析的難度會更大，例如，要研究特定地區(qū)的工廠和家庭用戶的能源消耗數(shù)據(jù)就比較困難。分析此類信息可以得出工廠的生產(chǎn)情況或個人的使用行為，因而必須對這類信息的使用加以精確和安全的規(guī)范。由多數(shù)據(jù)源融合而來的數(shù)據(jù)量越大，數(shù)據(jù)使用所帶來的正面或負(fù)面的影響就越多樣化。BYTE團(tuán)隊(duì)中聚集了自然科學(xué)、工程、計(jì)算機(jī)編程、法律、社會學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域的專家，專家們通過開展各種案例研究以分析大數(shù)據(jù)的方方面面。
西門子中央研究院的科學(xué)家們在BYTE項(xiàng)目中對智能城市展開了案例研究。來自城市、工廠和發(fā)電廠等特殊環(huán)境的信息，經(jīng)過特定的處理方式實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)，西門子稱其為智能數(shù)據(jù)（Smart Data）。例如，手機(jī)可以提供用戶行動軌跡的匿名數(shù)據(jù)，汽車可以生成交通路況的數(shù)據(jù)，智能電表提供的數(shù)據(jù)可用于預(yù)測未來的能源需求。城市可以利用此類數(shù)據(jù)疏導(dǎo)交通，改善碳足跡，又不侵犯市民的隱私。為實(shí)現(xiàn)這一愿景，需進(jìn)一步制定相關(guān)法律并開發(fā)數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)。
西門子研究人員與歐洲城市攜手合作，對能源與交通交集領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)應(yīng)用展開研究。他們走訪了能源供應(yīng)商、市政當(dāng)局和公共運(yùn)輸公司的專家，努力推進(jìn)各個方面的研究。西門子的一些業(yè)務(wù)部門已經(jīng)在開發(fā)智能城市解決方案，包括智能電表、樓宇和能源管理系統(tǒng)以及電動交通基礎(chǔ)設(shè)施。此外，西門子中央研究院于2013年夏季在維也納啟動了“Aspern智能城市”（Aspern Smart City）研究項(xiàng)目，目前該項(xiàng)目正在推進(jìn)過程中。
化工儀器網(wǎng)