西门子变频器以其强大的品牌效应，打破了以前日本品牌变频器在中国市场上的垄断地位，据有关专业市场调研构的统计，西门子的高低压变频器在中国市场上已****。
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西门子变频器在中国市场的使用早是在钢铁行业，
西门子变频器（图1）
然而在当时电机调速还是以直流调速为主，变频器的应用还是一个新兴的市场，但随着电子元器件的不断发展以及控制理论的不断成熟，变频调速已逐步取代了直流调速，成为驱动产品的主流，西门子变频器因其强大的品牌效应在这巨大的中国市场中取得了**规模的发展，西门子在中国变频器市场的成功发展应该说是西门子品牌与技术的**结合。在中国市场上我们能碰到的早期的西门子变频器主要有电流源的SIMOVERT A,以及电压源的SIMOVERT P，这些变频器也主要由于设备的引进而一起进入了中国的市场，目前仍有少量的使用，而其后在中国市场大量销售的主要有MICRO MASTER和MIDI MASTER,以及西门子变频器为成功的一个系列SIMOVERT MASTERDRIVE,也就是我们常说的6SE70系列。它不仅提供了通用场合使用的AC变频器，也提供了在造纸，化纤等特殊行业要求使用的多电机传动的直流母线方案。当然西门子也推出了在我个人看来技术上比较失败然而在市场上却相当成功的ECO变频器，在技术上的失败主要是由于它有太高的故障率，市场上的成功主要是因为它追赶了富士变频器成为中国市场的品牌。现在西门子在中国市场上的主要机型就是MM420，MM440.6SE70系列。
变频器的设定参数多，每个参数均有一定的选择范围，
西门子变频器（图2）
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。
高运行频率：一般的变频器大频率到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**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、大频率，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。
变频器日常使用中出现的一些问题，很多情况下都是因为变频器参数设置不当引起的。西门子变频器可设置的参数有几千个，只有系统地、合适地、准确地设置参数才能充分利用变频器性能。
[1]
变频器控制方式的选择由负荷的力矩特性所决定，电动机的机械负载转矩特性根据下列关系式决定：
p= t n/ 9550
式中：p——电动机功率(kw)
t——转矩(n. m)
n——转速(r/ min)
转矩t与转速n的关系根据负载种类大体可分为3种[2]。
(1)即使速度变化转矩也不大变化的恒转矩负载，此类负载如传送带、起重机、挤压机、压缩机等。
(2)随着转速的降低，转矩按转速的平方减小的负载。此类负载如风机、各种液体泵等。
(3)转速越高，转矩越小的恒功率负载。此类负载如轧机、机床主轴、卷取机等。
变频器提供的控制方式有v/f控制、矢量控制、力矩控制。v/f控制中有线性v/f控制、抛物线特性v/f控制。将变频器参数p1300设为0，变频器工作于线性
v/f控制方式，将使调速时的磁通与励磁电流基本不变。适用于工作转速不在低频段的一般恒转矩调速对象。
将p1300设为2，变频器工作于抛物线特性v/f控制方式，这种方式适用于风机、水泵类负载。这类负载的轴功率n近似地与转速n的3次方成正比。其转矩m近似地与转速n的平方成正比。对于这种负载，如果变频器的v/f特性是线性关系，则低速时电机的许用转矩远大于负载转矩，从而造成功率因数和效率的严重下降。为了适应这种负载的需要，使电压随着输出频率的减小以平方关系减小，从而减小电机的磁通和励磁电流，使功率因数保持在适当的范围内。
可以进一步通过设置参数使v/f控制曲线适合负载特性。将p1312在0至250之间设置合适的值，具有起动提升功能。将低频时的输出电压相对于线性的v/f曲线作适当的提高以补偿在低频时定子电阻引起的压降导致电机转矩减小的问题。适用于大起动转矩的调速对象。
变频器v/f控制方式驱动电机时，在某些频率段，电机的电流、转速会发生振荡，严重时系统无法运行，甚至在加速过程中出现过电流保护，使得电机不能正常启动，在电机轻载或转矩惯量较小时更为严重。可以根据系统出现振荡的频率点，在v/f曲线上设置跳转点及跳转频带宽度，当电机加速时可以自动跳过这些频率段，保证系统能够正常运行。从p1091至p1094可以设定4个不同的跳转点，设置p1101确定跳转频带宽度。
有些负载在特定的频率下需要电机提供特定的转矩，用可编程的v/f控制对应设置变频器参数即可得到所需控制曲线。设置p1320、p1322、p1324确定可编程的v/f特性频率座标，对应的p1321、p1323、p1325为可编程的v/f 特性电压座标。
参数p1300设置为20，变频器工作于矢量控制。这种控制相对完善，调速范围宽，低速范围起动力矩高，精度高达0.01%，响应很快，高精度调速都采用svpwm矢量控制方式。
参数p1300设置为22，变频器工作于矢量转矩控制。这种控制方式是目前国际上先进的控制方式，其他方式是模拟直流电动机的参数，进行保角变换而进行调节控制的，矢量转矩控制是直接取交流电动机参数进行控制，控制简单，精确度高。
操作人员必须熟悉西门子变频器的基本工作原理、功能特点，
西门子变频器（图3）
具有电工操作常识。在对变频器日常维护之前，必须保证设备总电源全部切断；并且在变频器显示完全消失的3-30分钟（根据变频器的功率）后再进行。应注意检查电网电压，改善变频器、电机及线路的周边环境，定期清除变频器内部灰尘，通过加强设备管理大限度地降低变频器的故障率。
1、冷却风扇
变频器的功率模块是发热严重的器件，其连续工作所产生的热量必须要及时排出，一般风扇的寿命大约为20kh～40kh。按变频器连续运行折算为3～5年就要更换一次风扇，避免因散热不良引发故障。
2、滤波电容
中间电路滤波电容：又称电解电容，该电容的作用：滤除整流后的电压纹波，还在整流与逆变器之间起去耦作用，以消除相互干扰，还为电动机提供必要的无功功率，要承受较大的脉冲电流，所以使用寿命短，因其要在工作中储能，所以必须长期通电，它连续工作产生的热量加上变频器本身产生的热量都会加速其电解液的干涸，直接影响其容量的大小。正常情况下电容的使用寿命为5年。建议每年定期检查电容容量一次，一般其容量减少20%以上应更换。
3、防腐剂的使用
因一些公司的生产特性，各电气mcc室的腐蚀气体浓度过大，致使很多电气设备因腐蚀损坏（包括变频器）。
为了解决以上问题可安装一套空调系统，用正压新鲜风来改善环境条件。为减少腐蚀性气体对电路板上元器件的腐蚀，还可要求变频器生产厂家对线路板进行防腐加工，维修后也要喷涂防腐剂，有效地降低了变频器的故障率，提高了使用效率。
4、给变频器除尘：变频器根据使用环境的不同，应定期检查散热通道、及电路板中有无积累灰尘，一般每半年清理一次，至少也要一年清理一次，以确保变频器散热良好，使其避免因散热不良而引发故障。
在保养的同时要仔细检查变频器，定期送电，带电机工作在2hz 的低频约10分钟，以确保变频器工作正常。
由于西门子变频器在中国市场的一个庞大的销售量，在使用中必然会碰到许多问题，以下就西门子变频器的一些常见故障在这里说明：
西门子变频器应该是进入中国市场较早的一个品牌，
西门子变频器（图4）
所以有些老的产品象MICRO MASTER ,MIDI MASTER仍有大量的用户在使用。对于MICRO MASTER系列变频器常见的故障就是通电无显示，该系列变频器的开关电源采用了一块UC2842芯片作为波形发生器，该芯片的损坏会导致开关电源无法工作，从而也无法正常显示，此外该芯片的工作电源不正常也会使得开关电源无法正常工作。对于MIDI MASTER系列变频器较常见的故障主要有驱动电路的损坏，以及IGBT模块的损坏，MIDI MASTER的驱动电路是由一对对管去驱动IGBT模块的，而这对管也是容易损坏的元器件，损坏原因常由于IGBT模块的损坏，而导致高压大电流窜入驱动回路，导致驱动电路的元器件损坏。
对于6SE70系列变频器，由于质量较好，故障率明显降低，经常会碰到的故障现象有（直流电压低），由于是直接通过电阻降压来取得采样信号，所以故障F008的出现主要是由于采样电阻的损坏而导致的。此外，还会碰到F025、F026、F027关于输入相缺失的报警，故障原因一是由于6SE70系列本身带有输入相检测功能，输入检测电路的损坏会导致输入缺相报警，如排除此故障原因，报警信号还不能消除，那故障很有可能就是CU板的损坏了。此外F011（过电流）故障也是一个常见的故障，电流传感器的损坏是引起此故障的原因之一，此外，在维修中经常会碰到驱动电路和开关电源上的一些贴片的滤波电容的损坏也会引起F011报警，要特别注意由于这种原因而引起的故障报警。
对于ECO的变频器，碰到多的就是电源板的烧坏以及功率模块的损坏，引起的原因也主要是由于强电侧（功率模块）与弱电侧（驱动电路）没有隔离电路，导致强电进入了控制电路，引起驱动电路及开关电源大面积烧坏，此外预充电回路损坏也是常见故障（30KW以上），由于限流回路设计在交流输入侧，只要有三相交流电源任意一路送电时有时序上的**前和滞后，都有可能引起自身一路或其余两路充电时电流过大，而使得限流电阻和切入继电器烧毁。F231故障也是ECO变频器的一种常见故障，引起原因就是因为采样电阻的损坏。
西门子变频器故障分析及处理方法：
一般来说，当遇到西门子变频器故障时，再上电之前首先要用万用表检查一下整流桥和IGBT模块有没有烧，线路板上有没有明显烧损的痕迹。
具体方法是：用万用表（好是用模拟表）的电阻1K档，黑表棒接变频器的直流端(-)较，用红表棒分别测量变频器的三相输入端和三相输出端的电阻，其阻值应该在5K-10K之间，三相阻值要一样，输出端的阻值比输入端略小一些，并且没有充放电现象。然后，反过来将红表棒接变频器的直流端(+)较，黑表棒分别测量变频器三相输入端和三相输出端的电阻，其阻值应该在5K-10K之间，三相阻值要一样，输出端的阻值比输入端略小一些，并且没有充放电现象。否则，说明模块损坏。这时候不能盲目上电，特别是整流桥损坏或线路板上有明显的烧损痕迹的情况下尤其禁止上电，以免造成更大的损失。
如果以上测量西门子变频器故障结果表明模块基本没问题，可以上电观察。
1、上电后面板显示[F231]或[F002](MM3变频器)，这种故障一般有两种可能。常见的是由于电源驱动板有问题，也有少部分是因为主控板造成的，可以先换一块主控板试一试，否则问题肯定在电源驱动板部分了。
2、上电后面板无显示(MM4变频器)，面板下的指示灯[绿灯不亮，黄灯快闪]，这种现象说明整流和开关电源工作基本正常，问题出在开关电源的某一路不正常(整流二极管击穿或开路，可以用万用表测量开关电源的几路整流二极管，很容易发现问题。换一个相应的整流二极管问题就解决了。这种问题一般是二极管的耐压偏低，电源脉动冲击造成的。
3、有时显示[F0022,F0001,A0501]不定(MM4)，敲击机壳或动一动面板和主板时而能正常，一般属于接插件的问题，检查一下各部位接插件。也发现有个别机器是因为线路板上的阻容元件质量问题或焊接不良所致。
4、上电后显示[-----](MM4)，一般是主控板问题。多数情况下换一块主控板问题就解决了，一般是因为外围控制线路有强电干扰造成主控板某些元件（如帖片电容、电阻等）损坏所至，或与主控板散热不好也有一定的关系。但也有个别问题出在电源板上。
5、上电后显示正常，一运行即显示过流。[F0001](MM4)[F002](MM3)即使空载也一样，一般这种现象说明IGBT模块损坏或驱动板有问题，需更换IGBT模块并仔细检查驱动部分后才能再次上电，不然可能因为驱动板的问题造成IGBT模块再次损坏！这种问题的出现，一般是因为变频器多次过载或电源电压波动较大(特别是偏低)使得变频器脉动电流过大主控板CPU来不及反映并采取保护措施所造成的。
总结以上，大的原器件如IGBT功率模块出问题的比例倒是不多，因为一些低端的简单原器件问题和装配问题引发的故障比例较多，如果有图纸和零件，这些问题便不难解决而且费用不高，否则解决这些问题还是不容易的。简单的办法就是换整块的线路板！
西门子公司不同类型的变频器，用户可以根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。在选择变频器时因注意以下几点注意事顼：
1、根据负载特性选择变频器，如负载为恒转矩负载需选择西门子mmv/mdv、mm420/mm440变频器，如负载为风机、泵类负载应选择西门子430变频器。
2、选择变频器时应以实际电动机电流值作为变频器选择的依据，电动机的额定功率只能作为参考。另外，应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波，会使电动机的功率因数和效率变差。因此，用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较，电动机的电流会增加10%而温升会增加20%左右。所以在选择电动机和变频器时应考虑到这种情况，适当留有余量，以防止温升过高，影响电动机的使用寿命。
3、变频器若要长电缆运行时，此时应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不够。所以变频器应放大一、两挡选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。
4、当变频器用于控制并联的几台电动机时，一定要考虑变频器到电动机的电缆的长度总和在变频器的容许范围内。如果**过规定值，要放大两挡来选择变频器，另外在此种情况下，变频器的控制方式只能为v/f控制方式，并且变频器无法实现电动机的过流、过载保护，此时，需在每台电动机侧加熔断器来实现保护。
5、对于一些特殊的应用场合，如高环境温度、高开关频率、高海拔等，此时会引起变频器的降容，变频器需放大一挡选择。
6、使用变频器控制高速电动机时，由于高速电动机的电抗小，会产生较多的高次谐波。而这些高次谐波会使变频器的输出电流值增加。因此，选择用于高速电动机的变频器时，应比普通电动机的变频器稍大一些。
7、变频器用于变较电动机时，应充分注意选择变频器的容量，使其大额定电流在变频器的额定输出电流以下。另外，在运行中进行较数转换时，应先停止电动机工作，否则，会造成电动机空转,恶劣时会造成变频器损坏。
8、驱动防爆电动机时，变频器没有防爆构造，应将变频器设置在危险场所之外。
9、使用变频器驱动齿轮减速电动机时，使用范围受到齿轮转动部分润滑方式的制约。润滑油润滑时，在低速范围内没有限制；在**过额定转速以上的高速范围内，有可能发生润滑油用光的危险。因此，不要**过高转速容许值。
10、变频器驱动绕线转子异步电动机时，大多是利用已有的电动机。绕线电动机与普通的鼠笼电动机相比，绕线电动机绕组的阻抗小。因此，容易发生由于纹波电流而引起的过电流跳闸现象，所以应选择比通常容量稍大的变频器。一般绕线电动机多用于飞轮力矩gd2较大的场合，在设定加减速时间时应多注意。
1. 倍福的“自动化新技术”理念代表通用型、开放式的控制和自动化解决方案。能否请Christian先生先生介绍一下倍福公司提供的主要解决方案？和竞争对手相比，倍福公司在食品、饮料和**行业是怎样体现出竞争优势的？
Christian先生：倍福的“自动化新技术”理念代表通用型、开放式的控制和自动化解决方案，倍福公司为食品领域各个应用场合提供基于PC控制技术的自动化解决方案，包括工业PC、I/O、现场总线组件以及驱动技术和TwinCAT自动化软件。倍福公司提供的完整的、可升级的模块化系统可实现在计算性能、复杂任务处理以及成本控制等方面的优化。
德国倍福自动化有限公司事业发展部经理Mr.Christian
现在的工厂需要很多工程师负责过程控制、包装、环境条件，因为每个环节的程序都不一样，这样就需要很多工程师才能保证整个系统的正常运行。如果采用倍福基于PC的自动化技术，整个工厂只有一个系统，只需一个工程师就能解决所有问题。倍福为客户提供定制化的解决方案，倍福的设备是开放式的，能够和其他设备集成。和竞争对手相比，倍福公司在提高设备的生产能力以及产品质量，减少生产过程、设备准备阶段产生的浪费，降低维修以及能耗成本等方面做得更加**。
食品和饮料行业是比较特殊的行业，相关的国际标准和国家标准非常严格，对卫生的要求很高，设备和车间每天都要清洗。倍福公司非常重视食品和饮料行业，专门为食品行业开发的相应的产品和解决方案。比如不锈钢控制面板以及面板型 PC，不锈钢面板外壳采用无缝和齐平安装设计，可以防止灰尘进入，外壳轮廓采用圆角设计，液体能够自然流下，还能防止污染物堆积。不锈钢面板和触摸屏能耐清洗剂和消毒剂，完全达到了食品饮料行业严格的卫生要求及洁净室规范。倍福较新推出的 AM8800 系列防水电机采用的也是不锈钢设计，防护等级达到了 IP 67 标准，较高甚至还可达到 IP 69K，能够应用于较端恶劣或腐蚀环境中，不锈钢外壳较为坚固，不容易受到划痕和机械损伤，AM8800 电机甚至适合用食品工业中用到的高压清洗机进行清洗。
2．XFC技术的含义是什么，I/O响应时间《 100 μs意味着什么？XFC这种技术在食品、饮料和**行业是否有应用案例？
Christian先生：XFC （eXtreme Fast Control Technology）代表着一种速度较快且时间确定性较高的控制技术，这是一套全新的快速控制解决方案，使得自动化控制性能跃上了新台阶，为以前由于受传统 PLC 技术限制而无法满足性能要求的用户提供了*提升控制性能的新理念。它包括控制领域所涉及的所有硬件和软件组件：优化的输入输出组件，可高精度检测信号或使任务初始化；**高速 EtherCAT 通讯网络；高性能工业 PC；整合所有系统组件的 TwinCAT 自动化软件。
过去，控制周期时间一般都在 10-20 ms 左右，XFC 则可以使响应时间再缩减 10 倍，即周期时间低至 100 μs，而不会对*智能化和相关的高性能算法产生任何影响。XFC 技术不仅可以缩短周期时间，而且还可以提高时间精度和分辨率。在提高产品质量的同时，节省原材料，降低成本。
速度现在对各行各业显得越来越重要。倍福的XFC技术比“Hard PLC”技术要快1000倍。现在，XFC技术在多个行业有成功的应用。采用XFC技术的卷烟机每分钟可以生产2万只香烟，这是速度的较致体现。
德国的专业包装机械制造商Multivac公司将倍福基于 PC 的自动化控制技术运用于他们的所有全自动设备中。在Interpack 2011展会上亮相的H130 搬运模块是针对食品行业中的产品和包装的高动态搬运解决方案。它可全自动实现包装过程中的各种搬运任务，具有高速度和高精度特点，能够快速转换。Multivac公司也是借助EtherCAT把各个不同功能的设备组成一个完成的生产线。
另外一个例子是Bosch packaging在Interpack2011上推出的线性传送系统，这是一台卧式包装供料装置。ITS可解决产品传送过程中的跳动问题，确保产品稳定的传输。尽管外观小巧，这台设备能实现每分钟传送高达1400个产品。传送系统采用倍福公司基于PC控制技术，控制技术和所有控制组件都是由倍福公司提供。运动组件借助基于EtherCAT的新型EL7203伺服端子进行控制，较大特点是**短的响应时间。
3. 请介绍一下过去2-3年里倍福公司解决方案的成功应用案例。客户当时面临的问题以及倍福公司解决方案为客户带来哪些提高？
Christian先生：如果你能够以1000倍的速度更好地完成工作，那一定会受到行业的关注。这方面成功的例子很多，这里我可以介绍两个。
位于美国明尼苏达州的Friesen公司是一家为食品行业提供物料输送和称重系统的公司。食品生产过程中的主要任务包括精确的产品称量，配料管理、过程控制和包装。过去，Friesen公司提供的重量检测系统安装在产品包装工位，但现在客户要求在产品加工的初始阶段也安装重量检测装置，以确定产品的损耗程度，实现更好的过程控制。现在采用的控制系统的升级以及和第三方系统的衔接总会出现问题。所以，Friesen公司决定采用倍福公司的开放式控制系统。Friesen公司采用CX1020嵌入式PC和TwinCAT软件PLC用于自动重量检测，CP69x2内置式控制面板用于设备的可视化。倍福控制平台采集各称重装置的数据，验证并存储产品重量，剔除不合格产品，确保所有传送带的正常运行。CX1020嵌入式PC确保Friesen公司能够借助TwinCAT ADS在一个CPU上运行各种应用程序和HMI软件。Ethernet TCP/IP界面和InduSoft Web Studio用于和MES/ERP系统的集成。采用基于PC和EtherCAT的控制系统，Friesen公司使得称重系统的停机和调试时间减少22%，提供设备运行速度31%。
中国三佳中空吹塑科技有限公司位于江苏张家港市，是一家专业从事设计、生产、销售全自动中空吹塑机的现代化企业。公司所有系列的吹塑机使用的都是 Beckhoff基于 PC的控制系统，并已成为他们的控制标准。由于倍福的解决方案完全基于 PC，具有良好的开放性。倍福的吹塑控制系统使用 CP6202-1026 面板型 PC 控制所有设备功能，*再使用**的模块，设备的可用性得到大幅提高，而与此同时，维修成本和备件库存量也显着降低。基于 Windows CE 的 TwinCAT PLC 自动化软件构成了软件控制平台，结合TwinCAT PLC 吹塑机整体架构，可以实现液压系统的快速运动和精确定位以及**调量较小的精确温度控制。壁厚控制需要控制系统具有较高的固有频率和较短的采样时间。倍福的 EtherCAT 和高性能的工业PC 可以很好地满足这一需求。三佳中空采用的倍福控制器的采样时间仅为 2 ms。根据需要，倍福吹塑机控制器的采样时间也能够小于 1 ms。轮廓点较多有 400 个，因此轮廓精度可达到较高，以生产出一致的高品质塑料制品。
4. 在业务扩张上倍福公司未来的发展目标是什么？中国地区的业绩在**市场的份额是怎样的？
Christian先生：自从1980年公司成立以来，公司不断推出基于PC技术的创新产品和解决方案，这也是倍福不断取得成功的关键。目前市场上的许多自动化技术标准都是由倍福公司较早提出并成功推向市场的。比如2008年倍福推出XFC技术，2009年推出EtherCAT Box，2010年推出高密度总线终端，2011年推出伺服总线终端。
目前倍福在**自动化市场的份额低于1%，我们的目标是明年能够占到**市场份额的3-5%。目前，我们在各个市场都取得快速的增长，PLC市场，IPC市场，软件市场，I/O，驱动技术市场。驱动技术是我们下一步发展的重点，我们期望驱动技术能够在公司的营业额中占到75%，目前这个份额仅为10%。倍福现在**分支机构达到29个，业务遍布62个国家和地区。2011年，倍福公司销售额达到4.65亿欧元，**员工达到2250人。
中国市场对倍福来将非常重要，中国目前是倍福公司仅次于欧洲的*二大市场。中国市场的增长非常强劲，倍福中国成立10周年，取得的成绩令人骄傲。倍福中国公司销售额每年以50%以上的速度快速增长，2008年**突破1亿元，2009年和2010年销售额连续翻番，2011年销售额达7亿元。中国市场一定会保持健康快速的发展，我对此充满信心。
