一、项目背景
鞍千矿场是投资近40亿新开设的采矿场，由于矿场处于深山,地域复杂，现场设计将深山中的矿石开采用皮带机输送到集中点进行筛矿，选出矿石进行炼钢等工用。皮带机运行距离有1.5公里左右，沿山道向上延伸，属上行皮带，而且途中皮带需要多次转弯，因此采用特性更软的曲线胶带机。驱动部分为两台电机集中在皮带的头部，驱动功率为800KW。
二、解决方案
本项目驱动部分采用西门子6SE70系列整流逆变单元以及西门子1LA8系列异步电机。控制部分用西门子S7-300系列PLC以及TP270-10的触摸屏，PLC和整流逆变器之间采用PROFIBUS 的通讯方式。两台电机的启动方案采取三段式S型启动曲线，用于建立整个皮带的张力平衡；在运转时，为达到两台电机的负载平衡，以其中一台电机作主机，另一台根据两台电机的电流差做动态补偿修正其主给定，同时将两台电机之间的转差率作为固定前馈；采用这种方案无论是启动中还是在运行中负载发生突变，系统都能比较平稳的运行。
本项目作为整个系统的一个子单元，采用以太网和其他系统互联，并采用了西门子新推出的SCALANCE X-200系列交换机组成的光纤以太环网。
西门子变频器MICROMASTER系列产品,用户在使用和调试变频器的过程中常常会使用操作面板，通过操作面板，可以对西门子变频器设定参数、修改参数，快速启动和停止等操作。西门子变频器的操作面板在使用过程中如果出现显示异常的情况时，用户需要逐步排查并解决问题。本文下面就对西门子变频器的操作面板出现故障后排除的方法做一个介绍，供用户在调试过程中进行参考。
西门子变频器操作面
1. 控制面板安装问题
用户需要确认控制面板与变频器之间的连接是否牢固，必要时拆下控制面板重新进行固定安装;
2. 电磁兼容性
用户需要考虑电磁兼容性问题，检查连接到西门子变频器端子上面的电缆是否安装正确，接地是否良好，并要注意将动力电缆和控制电缆分开布线;
3. 面板类型错误
西门子变频器MM420，MM430和MM440分别有对应的操作面板，用户需要确认操作面板与变频器型号的对应关系，确认是否一致;
4. 电源供电
用户需要检查西门子变频器的供电是否正常，并确认西门子变频器在运行时冷却风扇是否正常运行。
西门子变频器MICROMASTER系列配置有控制面板，用户可以通过它来进行参数设定、快速调试、故障诊断等操作。
过流表现： 当故障发生时，西门子变频器跳闸，同时会在显示屏上出现F0001故障码。
西门子变频器过流故障分析：
1、电动机的功率与变频器的功率不对应
2、电动机的导线短路
3、有接地故障
西门子变频器故障诊断及解决方案：
1、检查排除电动的功率(P0307)，使其与西门子变频器(P0206)的功率一致。
2、检查排除电缆和电动机内部是否有短路和接地故障，同时检查电缆长度是否过允许的大值。
3、检查调整西门子变频器电动机参数与实际使用设备相对应。
4、检查排除西门子变频器的定子电阻值(P0305)正确无误。
5、确保电动机的冷却风道通畅，电动机不过载。
6、增加斜坡时间。
7、减少“提升”的数值。
故障复位：
在排除所有问题之后，可以给变频器复拉，可以采用以下三种方法中的一种：a.重新给变频器加上电源电压。 b.按下BOP或AOP上复位按钮。 c.通过输入数字3(缺省设置值)。
相关故障代码：F0041 电动机定子电阻自动检测故障
故障排除方法：1、检查电动机是否与变频器经验案例; 2、检查输入变频器的电动机数据是否正确。
西门子变频器应用中出现问题的解决方案
1）信号线及控制线应选用屏蔽线，这样对防止干扰有利。当线路较长时，例如距离跃100 m，导线截面应放大些。信号线及控制线不要与动力线放置在同一电缆沟或桥架中，以免相互干扰，好穿管放置，这样更合适。
2）传输信号以选用电流信号为主，因电流信号不容易衰减，亦不容易受干扰。实际应用中传感器输出的信号是电压信号，可以通过变换器将电压信号变换成电流信号。
3）变频器闭环控制一般都是正作用的，即输入信号大，输出量亦大（例如中央空调制冷工作时及一般压力、流量、温度等控制时）。但亦有反作用的，即输入信号大，输出量反小（例如中央空调在制热工作时以及供热站的取暖热水泵）。闭环控制如图1所示。
4）在闭环控制时能选用压力信号的，就不要选用流量信号。这是因为压力信号传感器价格低，安装容易，工作量小，调试方便。但工艺过程有流量配比要求的，且要求时，那就必须选用流量控制器，并根据实际的压力、流量、温度、介质、速度等来选用合适的流量计（例如电磁式、靶式、涡街式、孔板式等）。
5）变频器内置的PLC、PID功能适合用于信号变动量较小、较稳定的系统。但由于内置的PLC、PID功能在工作时只调时间常数，所以难以得到较为满意的过度过程要求，而且调试比较费时。
另外这种调节不是智能的，故一般不经常采用，而是选用外置的智能化的PID 调节器。例如日本富士PXD 系列、厦门安东等，十分方便。使用时只要设置SV（上限值），工作时有PV（运行值）指示，又是智能化，保证具有佳的过渡过程条件，使用较为理想。关于PLC，可按控制量的性质、点数、数字量、模拟量、信号处理等要求，选用外置PLC 的各种，例如西门子的S7-400、S7-300、S7-200等。
6）信号变换器在变频器外围电路中亦被经常用到，一般由霍尔元件加电子线路组成。按信号变换和处理方式可分为电压变电流、电流变电压、直流变交流、交流变直流、电压变频率、电流变频率、一进多出、多进一出、信号叠加、信号分路等各种变换器。例如深圳的圣斯尔CE-T 系列电量隔离传感器/变送器，应用十分方便。国内类似产品不少，用户可按需要自行选择应用。
7）变频器在应用时往往要配外围电路，其方式常有：
（1）由自制继电器等控制元件组成的逻辑功能电路；
（2）买现成的单元外置电路（例如日本三菱公司的）；
（3）选用简易可编程控制器LOGO（国外、国内都有此产品）；
（4）使用变频器不同功能时，可选用功能卡（例如日本三垦变频器）；
（5）选用中小型可编程序控制器。
8）多台水泵并联恒压供水（例如城市自来水厂的清水泵、中大型水泵站、供热水中心站等）的变频技术改造方案常见的有以下两种。
按使用经验，方案（1）节省初投资，但节能效果差。起动时先起动变频器至50 Hz 后，再起动工频，后转入节能控制。供水系统中只有采用变频器拖动的水泵，压力略小些，系统存在湍流现象，有损耗。
方案（2）投资较大，但比方案（1）多节能20%，猿台泵压力一致，无湍流损耗，效果更佳。
西门子变频器应用时的12个技巧问题
9）多台水泵并联恒压供水时采用信号串联方式只用一个传感器，其优点如下。
（1）节省成本。只要一套传感器及PID，如图4所示。
（2）因只有一个控制信号，所以输出频率一致，即同频率，这样压力亦一致，不存在湍流损耗。
（3）恒压供水时，当流量变化，泵的开动台数通过PLC 控制随之变化。少时1 台，中等量时2台，较大量时3 台。当变频器不工作停机时，电路（电流）信号是通路的（有信号流入，无输出电压、频率）。
（4）更有利的是，因为系统只有一个控制信号，即使3 台泵投入不同，但工作频率却相同（即同步），压力亦一致，这样湍流损耗为零，亦即损耗小，所以节电效果佳。
10）减小基底（基本频率）是提高起动转矩有效的方式。原理分析如下。
（2）为什么减小基底频率提高起动转矩是有效的呢？具体如表1 所列。
由表1知，由于起动转矩大幅度提高，所以一些难以起动的设备，例如挤出机、清洗机、甩干机、混料机、涂料机、混合机、大型风机、水泵、罗茨鼓风机等均能顺利起动了。这比通常提高起动频率进行起动效果明显。使用此法再配合由重载变轻载措施，提高电流保护到大值，几乎一切设备都能起动了。因此说采用减小基底频率来提高起动转矩是有效的，亦是方便的办法。
（3）在应用此条件时基底频率减小不一定非要一下降至30 Hz。可采用每5 Hz逐步进行下降，下降到达的频率只要能起动系统就行。
（4）基底频率下限不要低于30 Hz。从转矩看，下限越低转矩越大。但亦要考虑，电压上升过快，动态du/dt过大时对IGBT有损伤。实际使用结果是，在50 Hz下降到30 Hz 的范围时可安全放心地使用此提升转矩的措施。
（5）有人担心，例如下降基底频率为30 Hz 时电压已达380 V。那么当正常工作有可能需要达到50 Hz 时，是否输出电压跃380 V，这样电动机受不了，回答是这样的现象是不会发生的。
（6）有人担心如下降基底为30 Hz 时，电压已达380 V。那么正常工作有可能需要达50 Hz 时输出频率是否可达额定频率50 Hz，回答是输出频率当然可以达到50 Hz。
（7）以上（5）（6）两条由软件编写过程决定。使用过程已证实了，这两点尽可放心。
11）动压、静压、全压三者间关系如下：
（1）静压是水泵出水口压力直至高点时所需压力（扬程），一般每10 m高水柱是1 kg水压。
（圆）动压是水流动过程中，液体与管壁、阀门（调节阀、制回阀、减压阀等）、同一断面不同层存在的流速差所引起的阻力所造成的压力降，这部分计算很困难，按实际经验，动压臆20%（大时）静压值。
（猿）全压越（静压+动压）臆1.2 静压。
（源）水泵一定要设定下限频率约在30 Hz，否则易把封闭管内水抽空。因大量空气溶入水中，待起动水泵时，易产生气室，形成高压危险。
12）经验值与经济值介绍如下：
应用变频器对各种设备来说实现节电是可行的，这已有很多现实案例证实。
（1）经验值是较保守的，而且有较大富裕度，不是经济的，有潜力可挖。使用经验值时按现场实际布置，使用工况参数，要有一定的变动，以不影响正常使用为下限条件。这是有可能实现节能的前提。
（圆）经济值是以满足系统下限条件为原则，把经验值适度下降，挖掘潜力来实现节能功效。若使用工况参数不变，节能从何说起？况且变频器本身不是能源的发生器械（发电机、蓄电池、太阳能），其自身效率很高，在97豫耀98%，但还存在损耗，为2豫耀3豫。
