西门子6SL3244-0BB12-1PA1
G120变频器是西门子推出的用于重载场合变频器，功率单元需要配合基本操作面板BOP-2还有智能操作面板IOP-2调试程序，PM240功率模块需要挂上控制单元才能使用，控制单元通讯分为USS/Modbus RTU 版本，PROFINET 版本，PROFIBUS DP 版本，输入输出点位，编码器接口的区分，用户可根据自身需要选择适合自己的变频器。
公司代理西门子PLC，西门子变频器，西门子触摸屏，西门子电源，西门子低压，西门子数控系统，西门子楼宇科技，西门子燃烧器等工业自动化与驱动产品。
西门子工业与驱动化部门保持良好的合作伙伴关系，为客户提供原装西门子自动化驱动产品，在钢铁，石油，化工，纺织，环保，通讯等众多领域为客户提供解决方案。
不忘初心，砥砺奋进！更好的服务于客户，为中国制造2025加油，为中国经济的腾飞插上翅膀。
G120的调试有两种途径，一种是用BOP2操作面板去调试，一种是用STARTER在计算机上通过通讯调试。前者只要有BOP2就可以了，其它辅助工具不用。自身的功能都满足调试需求。缺点是快速性查看参数不行，受限显示器太小。后者功能很强大，大家都有体会。
1 引言
sinamics g120/pm250变频器是sinamics变频器系列的新成员，全新的sinamics g120变频器以其模块化的设计（功率模块、控制单元、bop）及安全保护功能（集成化的故障安全保护）、通讯能力（profi-bus、profinet）和能量回馈等各种创新功能而卓尔不群。
sinamics g120主要性能：
(1) 完全的模块化设计，应用更加灵活，而且控制单元支持热插拔，更换无需重新调试。
(2) 基于集成化的安全保护技术，使设备运行更安全，操作更简单。
(3)sinamics g120在集成了profibus和profinet两种总线通讯，使得通讯有更多的结点，具有更高的性能。
(4) 全功率段实现换相整流，再生能量回馈，不产生任何系统干扰，而且所需线电流蕞小，与常规变频器相比，降低到80%。
(5) 控制单元可以有多达9个的数字输入，集成的安全保护的型号带有2个安全保护数字量输入。端子为可插拔端子，使得接线更加方便。
(6)控制单元中可以插入mmc卡，用于保存变频器的参数设置，当应用中的变频器需要维修时，应用它可以达到方便快捷设置参数的目的。例如在更换变频器时可以进行存储卡数据的传递。
根据油田生产应用与环境，并且吸取用户反馈的信息，开发了以西门子g120-pm250再生回馈型功率模块为核心元件的swe-g120型抽油机节能控制柜。该控制系统弥补了现有的变频控制单速运行与电阻式再生能量消耗方式的不足。操作与使用更加简单可靠，数据采集视窗明了，冲程调节方便，是全新一代的油田节能降耗设备。
在我国广大的油田采油区内，有很多为低渗透的低能、低产油井，绝大部分要靠注水方式压油入井，靠抽油机把油从地下提升上来。以水换油、以电换油是目前我国采油的基本方法。其中电能消耗在我国的石油开采成本中占了相当大的比例。如何提高采油效率、提高产量，降低电耗与采出吨液能耗比例，以及抽油机再生能量处理方式，使用环境及地下工况，抽油机的控制方式与调节方便等诸多问题，成为油田节能设备厂家共同探讨的焦点。在油田抽油机设备中，以游梁式抽油机使用方便、安全可靠。成为目前油田生产中的主要采油设备，应用较为普遍，数量也多。
游梁式抽油机的结构与负载特性：
(1)由于配重偏差均大于10%以上，且在恒速运行下，负载是变转矩、变功率特性。在一个循环周期内有两次发电状态，起动力矩大、惯性大。在国内油田使用的抽油机普遍存在的问题：电机工频运行时间长、“大马拉小车”、配重偏差均大于10%以上、效率低、耗能大，冲程和冲次调节不方便，时有空抽现象发生。
(2)抽油机的冲程频次，虽然可以通过机械的方法调整，但是，一旦调整好之后，是不可以经常改动的。并且通过皮带轮直径调整频次的方法是有限的，不能动态适应油井负荷的需要。而变频调速则能动态调整抽油机的转速，可无级调节抽油机的冲次，从而调整井内提泵的充满度，提高抽取效率，提高冲次还可增加原液产量，充分利用电机功率，实现了节能目的。
(3)在初期油井中，由于油井刚开采，储油量大。为提高采油功效，我们可以提高抽油机的冲程频次，让变频器运行至65hz，频率提高1/3，相应地电机转速提高了30%，其采油量也相应提高。
(4)在中、后期油井采集中，由于井中原液储量减少，供液不足，电机若仍采用工频运行，势必浪费电能，造成不必要的损耗。因而我们采用调整抽油机的冲程频次和选用上快下慢的控制方式，一般将变频器的频率控制在35hz～45hz之间，这样电机平均转速下降20%，加之采油设备一般负荷较轻，其节电率可达30%。
本变频柜可根据井下供液情况，人工调整抽油机工作冲程，实现游梁式抽油机的选定速度调节叠加可根据泵的充满负荷度微量调节速度的动态调整，提高泵充满系数及排量系数，达到更加节能与增产的运行效果。
设备介绍：
抽油机组：cyjy10-3-53hb 游梁式抽油机
电机型号：yzr350m1-8 抽油机专用绕线转子三相异步电动机
额定功率：30kw
额定电流：63.4a
额定转速：720rpm
额定频率：50hz
工作机制：s1
绝缘等级：f
转动惯量：152kg/m2
调整后平衡率：90%
西门子变频器：sinamics g120
控制单元：cu240s dp
再生回馈功率模块：pm250
swe-g120抽油机控制系统，采用德国原装g120四象限再生回馈型变频器,调节抽油机的冲程频次和上、下行程的动态速度控制。变频器内置式滤波器的电路设计杜绝了电网谐波干扰。控制为四象限再生能量回馈电网的运行模式，从而达到youxiu的节能运行工况，提高采油效率，降低了采油成本。
根据抽油机载荷的特殊性和野外工作特点，按照严格的电磁兼容（emc）规则设计、制造了抽油机专用的变频柜。把防雷击装置、高速熔断器等保护措施集成到柜体中，双回路控制互锁设计，以备变频出现故障时切换到工频，增强整机的可靠性。全计量的电量显示，方便油井数据采集与评古。
（2）控制回路构成
端子5、6分别设为启动、故障复位端子，由电位器控制电机速度，无级调节抽油机冲次。模拟输出1#口为输出电机速度，模拟输出2#口为输出电机电流，显示当前电机电流，状态信号显示变频停止信号、变频故障信号，
抽油机一个冲程周期电机电流会出现两个高点和两个低点电流，抽油机在各点时的运行状态如图6所示：
a点：上冲程，抽油机平衡块（见图2）处于蕞高位置，而悬绳器（见图2）则在蕞低位置，此时电机向上提升抽油杆，把油抽出地面。
c点：下冲程，和a点情况正好相反，抽油机平衡块（见图2）处于蕞低位置，而悬绳器（见图2）则在蕞高位置，此时电机向上提升平衡块。平衡率低时，抽油机在下冲程时会出现抽油机运转速度大于电机对它的驱动速度，这时抽油机就会拖动电机发电，由于本台试验机的平衡率调整的比较好，电机基本不处于发电状态，变频器输入电流在此时接近0a。
b点和d点：此时抽油杆和平衡块处于平衡位置，只要电机有一点力就可以带动抽油机旋转，所以此时电流小。此时测得变频器输入电流为0a左右。
本机平衡率为90%，发电现象并不明显，平衡率低时，抽油机在下冲程时会出现抽油机运转速度大于电机对它的驱动速度，这时抽油机就会拖动电机发电。
游梁式抽油机是一种变形的四连杆机构，其整机结构特点像一架天平，一端是抽油载荷，另一端是平衡配重载荷。对于支架来说，如果抽油载荷和平衡载荷形成的扭矩相等或变化*，那么用很小的动力就可以使抽油机连续不间断地工作。在平衡率为100％时电动机提供的动力仅用于提起1/2液柱重量和克服摩擦力等，平衡率越低，则需要电动机提供的动力越大。
应用效果：项目现已正常运行3个多月，期间测得数据如下：
（1）工频运行测试
运行一个冲程周期电机电流变化：13.5-20.3a，电机电压：410v ；
24小时工频耗电约127.36度，5.3度/小时。
（2）变频运行
运行一个周期电机电流变化：19.77-25.8a，电机电压：255-280v；
24小时控制柜前端计量耗电约 88.77度，3.7度/小时。
根据以上数据计算结果，采用西门子pm250变频运行节电率达30.3%，自运行3个多月以来，按100天计算，大约节电3840度电，按每度电0.5元算，节约1920元，如果每口井上都使用了变频器，则综合效益就更加突出。
在此期间，我们又对原来用普通变频器加制动电阻的控制方式，在同一油井进行测试，其结果如下：
普通变频37hz运行输入电流月平均值26.8a。输出电流月平均值24.5a。
西门子变频37hz运行输入电流月平均值25.7a。输出电流月平均值21.55a。
普通变频37hz运行产液量月平均值32.6m3d。
西门子变频37hz运行产液量月平均值36.3m3d。
（3）对比计算：西门子pm250再生回馈型变频器系统比普通加制动电阻型变频器系统：
月输入电流平均降低：4.1 % 。
月输出电流平均降低：12.04 %。
月产液量平均增加：11.35 % 。
（1）西门子pm250再生回馈型变频器的软启动方式，可提高电网效率，减小由于工频启动对电网影响。抽油机工频启动时，启动冲击电流达高达83.5a，对供电电网冲击很大，影响电网质量。
（2）节能潜力。一方面，油田抽油机为克服大的起动转矩，采用的电动机远远大于实际所需功率，工作时电动机利用率一般为20%～30%，蕞高不会超过50%，电动机常处于轻载状态，造成资源浪费。另一方面，抽油机工作负荷情况的连续变化，取决于地下的状态。若始终处于工频运行，定会造成不必要的电能浪费。为了节能，提高电动机工作效率，需进行变频改造。
（3）保护设备。电动机的功率因数大大提高，可达 0.8以上。实现了真正意义上的软启动，使启动电流大大降低，减小了对电网的冲击，降低了线损，避免了对电动机、变速箱等设备过大的机械冲击，提高了设备的使用寿命，减少了维修费用，提高了生产效率。
变频器的参数设置
变频器的设定参数多，每个参数均有一定的选择范围，使用中常常遇到因个别参数设置不当，导致变频器不能正常工作的现象。
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。
*低运行频率：即电机运行的*小转速，电机在低转速下运行时，其散热性能很差，电机长时间运行在低转速下，会导致电机烧毁。而且低速时，其电缆中的电流也会增大，也会导致电缆发热。
*运行频率：一般的变频器*频率到60Hz，有的甚至到400 Hz，高频率将使电机高速运转，这对普通电机来说，其轴承不能长时间的超额定转速运行，电机的转子是否能承受这样的离心力。
载波频率：载波频率设置的越高其高次谐波分量越大，这和电缆的长度，电机发热，电缆发热变频器发热等因素是密切相关的。
电机参数：变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速 频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。
跳频：在某个频率点上，有可能会发生共振现象，特别在整个装置比较高时；在控制压缩机时，要避免压缩机的喘振点。
西门子S120变高性能单、多机驱动变频器无论是对于用在定位任务中的单机驱动系统、用在要求苛刻的单机或多机应用中的灵活而模块化的驱动系统，还是对于传动控制解决方案，西门子的 SINAMICS S 系列产品都可以提供合适的解决方案。
西门子S120变频器
西门子S120装机装柜型变频器分为：整流装置，逆变装置，控制单元，操作面板。
西门子S120装机装柜型整流装置分为：基本整流装置，回馈整流装置，有源整流装置。
整流装置具体参数如下：
1.基本整流装置：基本整流装置适用于无需能量回馈电网的场合。
基本整流装置带下列标准接口：
1 组输入电源连接
1 组 DC 24 V 电源接口
1 组直流母排（DCP， DCN），用于逆变装置供电
1 组直流母排（DCPA， DCNA），用于连接制动装置
3 个 DRIVE-CLiQ 插口
1 路温度传感器输入（KTY84-130、PTC 或 Pt100）
1 个 PE/ 保护性导体接口
西门子6SL3244-0BB12-1PA1经销商整流装置接线图
备注：（基本整流装置需要一个个 DC 24 V 直流电源给基本整流装置控制回路供电）
2.回馈整流装置：回馈整流装置是非受控的整流/ 再生回馈装置，具有 100 % 能量回馈功能。
使用万用表对西门子变频器中的整流桥、IGBT模块等功率部件进行检查并注意查看西门子变频器中是否有明显的烧毁痕迹。在使用万用表对功率部件进行检查时，将万用表打到1K的电阻档，将黑表笔与西门子变频器的直流（-）极连接，而后使用万用表的红表笔分别连接西门子变频器的三项输入、输出端来测量电阻，测量所得出的电阻值应当在5-10K之间且输入、输出三相之间要相互一致，输出端的三相电阻值要略小于输入电阻值，完成了（-）测的电阻测量后继续将黑表笔放置在（+）测继续进行三相测量，测量方法与上述一致，如测量电阻值正常其并未有充放电现象则表明西门子变频器能够上电测量，如若不然则意味着西门子变频器功率部件损坏需要对测量存在问题的部件进行更换，尤其是西门子变频器中的功率部件上存在明显烧毁痕迹的不得将西门子变频器直接上电。
有源整流装置：有源整流装置为受控的整流/ 回馈装置（整流和回馈均采用 IGBT元件），它产生可调节的直流母线电压。所连接的逆变装置不会受到电网电压的影响，电网电压在允许范围内的波动不会影响到输出侧。
有源整流装置带下列标准接口：
1 组输入电源连接
1 组 DC 24 V 电源接口
1 组直流母排（DCP， DCN），用于逆变装置供电
1 组直流母排（DCPA， DCNA），用于连接制动装置
3 个 DRIVE-CLiQ 插口
1 路温度传感器输入（KTY84-130、PTC 或 Pt100）
2 个 PE/ 保护导体连接
有源整流回馈装置接线图
备注：（有源整流装置总是与匹配的有源滤波装置一起运行。它包括所需的预充电电路和一个电网净化滤波器。）
变频器参数设置
西门子6SL3244-0BB12-1PA1经销商对于写变频器的数据是与变频器的k3001～k3016(参见变频器使用大全功能图120)建立对应关系，读变频器的数据则是与变频器的参数P734建立对应关系。
即DB15.DBW12～DB15.DBW22对应P734的W01～W06。B15.DBW0～DB15.DBW11对应k3001～k3012。PLC读取变频器的数据可以通过设置参数P734的值来实现，PLC写给变频器的数据存放在变频器数据k3001～k3012中，在变频器的参数设置里可以进行调用，从而建立了彼此的对应关系。
下面看下三线控制方式是如何工作的。
1、3线控制方式：P0727=2，设置P700=2,P0701=2,P0702=12,P703=1,
这里要注意的是停止信号要一直常为1,当给正转启动脉冲信号（DI1的输入从0变为1在变为0）,电机正转到设定频率（P1040），当给反转启动脉冲信号（DI2的输入从0变为1在变为0），电机先减速停止然后反转到设定频率，当停止信号变为0（DI3的输入从1变为0）,电机停止。如下图所示
2、三线控制：P0727=3，设置P700=2,P0701=1,P0702=12,P703=2,
工作原理如下图所示：这里要注意的是停止信号要一直常为1,当给启动脉冲信号（DI1的输入从0变为1在变为0）,电机正转到设定频率（P1040），当给反转启动脉冲信号（DI2的输入从0变为1在变为0），电机先减速停止然后反转到设定频率，这时再给启动脉冲时不起作用的。当停止信号变为0（DI3的输入从1变为0）,电机停止。
西门子6SL3244-0BB12-1PA1
