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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。
面向工业4.0的智能工厂
智能工厂是构成工业4.0的核心元素。在智能工厂内不仅要求单体设备是智能的，而且要求工厂内的所有设施、设备与资源（机器、物流器具、原材料、产品等）实现互通互联，以满足智能生产和智能物流的要求。通过互联网等通信网络，使工厂内外的万物互联，形成全新的业务模式。
从某种意义上说，工业4.0是用CPS系统对生产设备进行智能升级，使其可以智能地根据实时信息进行分析、判断、自我调整、自动驱动生产，构成一个具有自律分散型系统（ADS）的智能工厂，较终实现制造业的大规模、低成本定制化生产。
在建设智能工厂时，要重点关注模块化、数字化、自动化和智能化四大技术课题。模块化是实现智能工厂规模化生产和客户需求个性化定制的前提条件，这需要主要零部件供应商向模块供应商转型，全程参与产品设计、供应模式选择以及单元化物流的规划。
数字化，纵向看是实现工厂内各个层面，乃至每台设备数字化建模与互联互通；横向看，是打造从客户需求，到产品设计、供应商集成、制造以及物流服务的全流程供应链集成体系。
智能化，制造企业应搭建一个虚实融合系统，根据客户个性化定制需求，实现虚拟的设计、制造与装配，再通过智能工厂完成生产制造过程，有效解决定制产品周期长、效率低、成本高的问题。在智能工厂里企业可与客户实现**对话，客户也可通过多种方式参与到产品“智造”全过程中来。
面向工业4.0的智能生产
工业4.0时代，随着信息技术向制造业全面渗入，可实现对生产要素的高灵活配置和大规模定制化生产，由此打破传统的生产流程、生产模式及管理方式。
未来是智能联网式生产的时代，不仅是单一工厂、而是企业多个工厂之间将通过联网构建起虚拟制造体系，为企业生产提供全面智能支持。而标准化、模块化和数字化的产品设计，是实现智能生产的前提。
德国汽车工业已率先引入低成本客户化定制的概念，产品设计实现了标准化与模块化，生产制造实现了全面信息化与深度自动化，基本达到了智能生产、智能装配、智能物流以及智能供应链管理。
以宝马3系为例，从325i到335i多个车型的发动机共用同一产线，绝大部分硬件是通用的，只是通过选配不同的电控和软件产品来实现发动机产品多样化，这种低成本、定制化生产的核心基础即是标准化。为此，宝马能在不改变生产节拍的前提下，实现每台下线车型都能满足大规模定制的市场需求，即每一台宝马汽车都是根据客户化定制生产出来的。
工业4.0时代的制造企业不再自上而下地推动生产，而是从客户需求开始，实现订单、客户化设计，采购、物流、生产计划到生产的全流程拉式生产，并通过虚实融合实现各环节的互通互联。这种高效灵活的拉动生产方式也代表着制造业未来的发展方向。
面向工业4.0的智能物流
工业4.0时代，客户需求高度个性化，产品创新周期继续缩短，生产节拍不断加快，这些不仅是智能生产面临的重要课题，也是对支撑生产的物流系统提出的巨大挑战。
智能物流是工业4.0核心组成部分。在工业4.0智能工厂框架内，智能物流是联接供应、制造和客户的重要环节，也是构建未来智能工厂的基石。智能单元化物流技术、自动物流装备以及智能物流信息系统是打造智能物流的核心元素。
作为欧洲的物流规划和应用研究机构、工业4.0物流技术研发和应用研究的*阵地，德国物流研究院（Fraunhofer IML）*了in Bin智能周转箱技术。通过在周转箱上加装感知与智能控制单元，实现了物流单元的智能化。
智能箱既能自主管理箱内的库存，又能向上级系统及时报告智能箱的状态，实现自动要货和补货的功能。基于智能箱的输送系统可采用分散控制技术，智能箱不再是被动单元，而是给输送系统发号施令的“主人”。在智能箱的指挥下，输送系统可以自动地将箱子送达目的地。
另一方面，可通过智能箱与智能物流设备（如穿梭车）集成，实现面向工业4.0的智能、高效、灵活的物流系统。2003年，德国物流研究院率先研制出**首台轻型高速穿梭车Multi Shuttle，开启了高柔性自动化物流系统的新。在Multi Shuttle基础上，德国物流研究院于2011年研发出可在货架和地面行走的两栖穿梭车“魔浮”Multi Shuttle Move，打通了物流与生产环节的传统壁垒。
2014年又推出可自行攀爬的蜘蛛车Rack Racer，打破了穿梭车技术的较后一个瓶颈——提升机对流量的限制。与传统穿梭小车不同的是，Multi Shuttle Move每台小车都能“思考”。即在行走过程中，需要与哪些设备联网通信，遇到障碍物如何处理……都可以智能解决。
如今，随着工业4.0的到来，机器视觉技术在工业自动化中逐渐起着十分重要的地位，机器视觉技术的不断创新，推动了工业自动化、智慧安防以及人工智能等行业的进步，机器视觉技术的发展为这项技术所能应用的领域也带来了更多发展潜力与机会。
大家都说人类感知外界信息的80%是通过眼睛获得的，图像包含的信息量是较巨大的。那么机器视觉技术的出现，就是为机器设备安上了感知外界的眼睛，使机器具有像人一样的视觉功能，从而实现各种检测、判断、识别、测量等功能。
今天，咱们就来感受一下机器视觉技术的魅力。
机器视觉的五大典型架构
1.照明
还记得当初在参加一场有关机器视觉技术会议的时候，一位技术大牛特意强调了机器视觉中关于照明的重要性。据了解，照明是影响机器视觉系统输入的重要因素，它直接影响输入数据的质量和应用效果。
光源可分为可见光和不可见光。常用的几种可见光源是白帜灯、日光灯、灯和钠光灯。可见光的缺点是光能不能保持稳定，如何使光能在一定的程度上保持稳定，是实践过程中急需要解决的问题。另一方面，环境光有可能影响图像的质量，所以可采用加防护屏的方法来减少环境光的影响。
照明系统按其照射方法可分为：背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等。其中，背向照明是被测物放在光源和摄像机之间，它的优点是能获得高对比度的图像。前向照明是光源和摄像机位于被测物的同侧，这种方式便于安装。结构光照明是将光栅或线光源等投射到被测物上，根据它们产生的畸变，解调出被测物的三维信息。频闪光照明是将高频率的光脉冲照射到物体上，摄像机拍摄要求与光源同步。
2.镜头
镜头相当于人类眼球的存在，它在机器视觉系统中主要负责光束调制，并完成信号传递。据了解，目前为止市面上大多数的镜头都能够满足机器视觉应用的需求，但是更专业的机器视觉系统可能需要定制的镜头和涂层。幸运的是，许多具有内部生产能力的镜头制造商，已经准备好定制镜头来满足这些应用需求。当然，这些定制镜头会比较昂贵，因此它们通常仅用于那些对成本不敏感的特定成像系统中(例如应用)，或是大批量消费产品的生产线中。
3.工业相机
工业相机在机器视觉系统中较本质的功能就是将光信号转变为电信号。与普通相机相比，它具有更高的传输力、抗干扰力以及稳定的成像能力。按照不同标准可有多种分类：按输出信号方式，可分为模拟工业相机和数字工业相机;按芯片类型不同，可分CCD工业相机和CMOS工业相机。
4.图像采集卡
虽然图像采集卡只是完整的机器视觉系统的一个部件，但是它扮演一个非常重要的角色，直接决定了摄像头的接口：黑白、彩色、模拟、数字等。比较典型的有PCI采集卡、1394采集卡、VGA采集卡和GigE千兆网采集卡。这些采集卡中有的内置多路开关，可以连接多个摄像机，同时抓拍多路信息。
5.机器视觉软件
机器视觉软件是机器视觉系统中自动化处理的关键部件，根据具体应用需求，对软件包进行二次开发，可自动完成对图像采集、显示、存储和处理。通过前期传送给**的图像处理软件，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号;机器视觉软件再对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
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