电气工程师分享：带你认识西门子V20变频器

变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。

变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。

变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

典型应用

1、离心泵、径流式流式风机、压缩机、太阳能水泵等

优点：

（1）电源故障后的自动再启动和捕捉再启动功能保证变频器的高可用性

（2）通过监控负载转矩实现皮带断带检测

（3）水泵气穴保护

（4）防培功能

（5）PID控制(例如，温度、压力、流量)

（6）PID自整定功能实现控制器参数的优化

（7）休眠模式可以在帶求较低的情况下使电机停转

（8）多泵级联控制可以增加两个固定转速的驱动

（9）霜冻和冷凝保护功能防止电机在极端环境条件下受潮

2、带式输送机、辊式输送机、链式输送机、跑步机、料斗式传送带等

优点：

（1）轻缓、平稳的加速，减少对齿轮单元、轴承、滚筒和辊轴的压力

（2）大的启动转矩

（3）通过制动电阻或者直流制动实现快速停车

（4）机械抱闸直接控制

（5）通过监控负载转矩实现皮带断带检测

（6）利用快速停车功能实现停车，不受控制周期的影响

3、（1）加工制造业中的单个驱动

例如，轧钢、搅拌机和面机、压碎机、离心机

（2）用于商业电器设备上的单轴驱动

例如，烤箱、搅拌机、洗衣机等

（3）带有机械联动轴设备上的主驱动

例如，纺纱机，编织机等

优点：

（1）霜冻和冷凝保护功能防止电机在极端环境条件下受潮

（2）异常不停机模式能够保证不间断的加工生产，从而提高了生产效率

（3）通过共直流母线实现再生能量交换

（4）大的启动转矩适用于一些需求大启动转矩的场合

变频器接线图

任务

USS通信

S7-1200对所选的 SINAMICS V20过程数据控制数据进行周期性读/写访问，通过STEP7系统指令进行传输。多可连接64个驱动器。

MODBUS通信

SIMATIC S71200对所选的 SINAMICS V20过程数据控制数据进行周期性读写访问，通过STEP7系统指令和MODBUS寄存器编号来触发数据的读写访问。

解决方案
通过附加到 SIMATIC S7-1200的多三个CM1241通信模块以及一个CB1241通信板，可以建立与SINAMICS VA20变频器之间的USS或 MODBUS通信。

USS通信

可通过每个端口操作多16个变频器。用户功能块使用STEP7系统指令 USS_PORT、 USS_DRT、USS_RPM和USS_WPM

MODBUS通信

可通过每个端口多连接32个变频器(若使用中继器，可达到247个)。用户功能块使用STEP7系统指令MB_COMM_LOAD和 MB_MASTER

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