西门子风机水泵专用变频器        

模块化标准型变频器

SINAMICS G120 是一种可满足多样化要求的模块化变频器，组件采用模块化设计，功率范围宽，0.55 kW ~ 250 kW，可确保始终能够组合出一种满足要求的理想变频器。该系列变频器提供有三种电压型号，可连接 200 V、400 V 和 690 V 电网。另外，SINAMICS G120 还提供有一个功能全面的安全软件包。STARTER 或 SINAMICS Startdrive 用于对安全功能进行调试。

多功能，可组合，安全。

SINAMICS G120 — 适合完成多样化任务的多功能变频器。

多功能

功率范围宽：0.55 kW 到 250 kW

多功能系统，适用于众多不同应用

提供有低压、中压和高压型号

可组合

众多组合选件（电源模块、控制单元、操作面板）

简单连接至 SIMATIC 控制器，无缝集成到自动化环境中，并且是 TIA（全集成自动化）的一部分

所有变频器采用一种标准组态方式

安全

通用标准化安全方案 – 集成安全功能

安全功能：STO、SS1、SBC、SLS、SDI、SSM

根据 SIL 2 (EN 61508) 和 PL d (EN ISO 13849-1)，无缝执行安全功能

SINAMICS 低压变频器概览

模块化 SINAMICS G120 变频器系统包括电源模块、控制单元和可选的操作面板。

控制单元采用多种可以选择的闭环控制类型来控制和监视电源模块和连接的电机。它可与本地或中央控制器以及监控装置通信。电源模块为功率为 0.37 kW 到 250 kW 的电机供电。它采用先进的脉宽调制 IGBT 技术，可实现极为可靠和灵活的电机运行。全面的保护功能为电源模块和电机提供了较高程度的保护。

电源模块控制单元可选操作面板

西门子提供了满足众多不同驱动要求的电源模块。

电源模块 PM240-2

适合机械工程中的标准应用的理想电源模块。PM240-2 电源模块配有制动斩波器（四象限应用），适用于通用机械工程中的大量应用。

 PM240-2 电源模块适用于以下电压和功率范围：

200 V ... 240 V 1 AC/3 AC  0.55 kW ... 4.0 kW

200 V ... 240 V 3 AC  5.5 kW ... 55 kW

380 V ... 480 V 3 AC  0.55 kW ... 250 kW

500 V ... 690 V 3 AC  11 kW ... 250 kW

电源模块 PM240-2 穿通型

PM240-2 电源模块具有一个制动斩波器（四象限应用），它们在控制柜外部散去绝大部分热损失。PM240-2 穿通型电源模块具有 FSA-FSF 六种框架规格。
PM240-2 穿通型电源模块适用于以下电压和功率范围：

200 V ... 240 V 3 AC, 0.75 kW, 2.2 kW, 4 kW, 18.5 kW, 30 kW, 55 kW

380 V ... 480 V 3 AC, 3 kW, 7.5 kW, 15 kW, 37 kW, 55 kW, 132 kW

电源模块 PM250

这是一种满足再生回馈要求的理想电源模块。即，所有制动能量都直接回馈到供电系统（四象限应用 – 无需制动斩波器）。
PM250 电源模块适用于以下电压和功率范围：

380 V - 480 V 3 AC ±10% 7.5 kW 到 90 kW

SINAMICS G120

该模块化变频器适合以下应用。

泵/风机/压缩机

该模块化变频器适合以下应用。

移动

SINAMICS 变频器适用于简单以及高动态传送带和堆垛起重机。

加工

SINAMICS 变频器适用于具有较高转速和转矩精度要求的连续过程。

定位

SINAMICS 变频器适用于单轴或多轴协调的定位。

移动，更智能，更快速。

借助于 SINAMICS G120 智能接入模块，您可通过 Wi-Fi 以无线方式将移动设备（智能手机、平板电脑、便携式 PC）连接到 SINAMICS G120、G120C 和 G120X 变频器系列。这样，您就拥有了一种具备众多功能的强大工具，可用来以无线方式执行调试、诊断和维护。

当变频器带风机水泵之类的电机设备，中间的流体是空气，水或者油，这些流体通常有进气阀和出气阀，调节哪个更有效？更容易实现节能？还有当流体构成闭环在内部循环的时候，例如换热系统，也需要流速调节，这时候更应该调节进气阀还是出气阀？

通过流体力学的基本定律可知：风机、泵类设备均属平方转矩负载，其转速n与流量Q，压力H以及轴功率P具有如下关系：Q∝n，H∝n，P∝n；即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。

以一台水泵为例，它的出口压头为H（出口压头即泵入口和管路出口的静压力差），额定转速为n,阀门全开时的管阻特性为r,额定工况下与之对应的压力为H,出口流量为Q。

在现场控制中，通常采用水泵定速运行出口阀门控制流量。当流量从Q减小%至Q时，阀门开度减小使管网阻力特性由r变为r，系统工作点沿方向I由原来的A点移至B点；受其节流作用压力H变为H。水泵轴功率实际值（kW）可由公式：P=Q·H／（ηc·ηb）×-得出。其中，P、Q、H、ηc、ηb分别表示功率、流量、压力、水泵效率、传动装置效率，直接传动为。假设总效率（ηc·ηb）为，则水泵由A点移至B点工作时，电机节省的功耗为AQOH和BQOH的面积差。如果采用调速手段改变水泵的转速n，当流量从Q减小%至Q时，那么管网阻力特性为同一曲线r，系统工作点将沿方向II由原来的A点移至C点，水泵的运行也更趋合理。在阀门全开，只有管网阻力的情况下，系统满足现场的流量要求，能耗势必降低。此时，电机节省的功耗为AQOH和CQOH的面积差。比较采用阀门开度调节和水泵转速控制，显然使用水泵转速控制更为有效合理，具有显著的节能效果。
至于调节进气阀还是出气阀要看实际情况。

如何选择 PID 指令

S7-1200 PID 功能有三条指令可供选择， 分别为 PID_Compact， PID_3Step， PID_Temp。

用户需要根据实际需求选择 PID 指令， 选择方法如下图 ：

PID功能

PID功能用于对闭环过程进行控制。PID控制适用于温度，压力，流量等物理量，是工业现场中应用Zui为广泛的一种控制方式，其原理是，对被控对象设定一个给定值，然后将实际值测量出来，并与给定值比较，将其差值送入PID控制器，PID控制器按照一定的运算规律，计算出结果，即为输出值，送到执行器进行调节，其中的P,I,D指的是比例，积分，微分，是一种闭环控制算法。通过这些参数，可以使被控对象追随给定值变化并使系统达到稳定，自动消除各种干扰对控制过程的影响。

S7-1200 PID控制器

S7-1200 CPU提供了PID控制器回路数量受到CPU的工作内存及支持DB块数量限制。严格上说并没有限制具体数量，但实际应用推荐客户不要超过16路PID回路。可同时进行回路控制，用户可手动调试参数，也可使用自整定功能，提供了两种自整定方式由PID控制器自动调试参数。另外STEP7 Basic还提供了调试面板，用户可以直观的了解控制器及被控对象的状态。

PID控制器结构

PID控制器功能主要依靠三部分实现，循环中断块，PID指令块，工艺对象背景数据块。用户在调用PID指令块时需要定义其背景数据块，而此背景数据块需要在工艺对象中添加，称为工艺对象背景数据块。PID指令块与其相对应的的工艺对象背景数据块组合使用，形成完整的PID控制器。PID控制器结构如图1。

图1 PID控制器结构

循环中断块可按一定周期产生中断，执行其中的程序。PID指令块定义了控制器的控制算法，随着循环中断块产生中断而周期性执行，其背景数据块用于定义输入输出参数，调试参数以及监控参数。此背景数据块并非普通数据块，需要在目录树视图的工艺对象中才能找到并定义。

S7-1200 PID_Compact 的版本说明

自软件 TIA Protal V13 起，固件为 4.0 或更高版本的 S7-1200，可以使用 PID_Compact V2.2 指令。

S7-1200 在 V4.0 以上，TIA V13 SP1 以上，使用 S7-PLCSIM V13 SP1 可以仿真 PLC 程序，但不支持工艺功能（高速计数器、运动控制、PID 调节）的仿真。

PID_Compact 的版本与 CPU 和 FW 的兼容性

下表显示了 PID_Compact 的每个版本可用于哪种 CPU：

CPU	FW	PID_Compact
S7-1200	≥ V4.x	V2.2 V1.2
S7-1200	≥ V3.x	V1.2 V1.1
S7-1200	≥ V2.x	V1.2 V1.1
S7-1200	≥ V1.x	V1.0

PID_Compact V2.x 的 CPU 处理时间和存储器要求

PID_Compact V2.0 工艺对象典型 CPU 处理时间（取决于 CPU 类型）：

CPU	典型 CPU 处理时间 (PID_Compact V2.x)
CPU 1211C ≥ V4.0	300 µs
CPU 1215C ≥ V4.0	300 µs
CPU 1217C ≥ V4.0	300 µs

PID_Compact V2.0 工艺对象背景数据块的存储器要求：

分类	PID_Compact V2.x 背景数据块的存储器要求
装载存储器要求	约 12000 个字节
总工作存储器要求	788 个字节
保持性工作存储器要求	44 个字节

PID_Compact 不同版本的特性

在 TIA Protal 软件中使用 PID 功能，有两种方式选择 PID 的指令版本。
方式一、通过在工艺对象中添加新对象，在弹出的“新增对象”对话框中，左侧竖列选择 “PID” 后，看对话框中间部分对于 “Compact PID” 版本的选择，如图 2 和图 3 所示：

图2、工艺对象-添加新对象

图3、选择 Compact PID 指令文件夹版本

方式二、当程序处于编程界面时，右侧指令栏中在工艺 > PID 控制 > Compact PID 指令 > 版本选择，如图4 和图 5所示：

图4、指令栏 > 工艺 > Compact PID

图5、Compact PID 不同版本选择

Compact PID文件夹 V5.0 和 V4.0 的区别是 PID_Temp 指令，其中 PID_Compact 指令均为 V2.2. 编写 PID 功能时，可以使用上述方法进行 PID 指令的版本选择。
在硬件版本一定的情况下，建议使用对应固件中Zui新版本的指令。PID Compact 指令不同版本所对应新特性，如下表所示：

PID_Compact 版本	不同版本指令的新特性
V2.2	全面改进对错误的响应 Error 指示是否存在错误处于未决状态。如果 Error=TRUE，则此周期内至少有一条错误消息处于未决状态。ErrorBits 显示发生的具体错误。 使用 ErrorAck 在不重启控制器或清除积分作用的情况下确认错误和警告。切换工作模式不会清除处于非未决状态的错误。 使用 Reset 可以重启控制器、清除积分作用，同时清除处于非未决状态的错误。 组态界面增加对错误响应的设置 可使用 SetSubstituteOutput 和 ActivateRecoverMode 来组态对错误的响应。 使用 Mode 和 ModeActivate 来切换工作模式 将 PID_Compact 作为多重背景数据块进行调用 启动特性 根据工作模式设置 ENO 如果 State=0，则 ENO=FALSE;如果 State≠0，则 ENO=TRUE。 可修改调节期间允许的设定值拐点（CancelTuningLevel） 输出值限值的范围（下限可小于 0.0） 增加积分的预分配作用 从“未激活”切换到“自动模式”时，可使用变量 IntegralResetMode 和 OverwriteInitialOutputValue 确定积分作用的预分配。 在 Disturbance 参数中启用扰动变量 PID 参数的默认值(更改权重系数) 重命名某些变量名称
V1.2	CPU 启动时的手动模式 如果 CPU 启动时 ManualEnable = TRUE，则 PID_Compact 以手动模式启动。 并非一定需要 ManualEnable 出现上升沿。 预调节 如果在预调节期间关闭 CPU，当重新开启 CPU 时预调节会再次启动。
V1.1	CPU 启动时的手动模式 CPU 启动时，仅在 ManualEnable 出现上升沿时，PID_Compact 才切换到手动模式。 没有上升沿时，PID_Compact 在 ManualEnable 为 FALSE 的上一个工作模式下启动。 对 Reset 的响应 Reset 上升沿时会复位错误和警告并清除积分作用，Reset 下降沿会触发切换到Zui近激活的工作模式。 过程值的默认上限（更改为 120.0）