西門子6ES71936AF000AA0總線適配器

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西門子變頻器參數設置的探討 本文從控制方式的選擇、加減速時間調整和轉動慣量設置等方面對西門子micromaster 440變頻器的參數設置進行了簡單的探討。實際上，該變頻器的設置有幾千個，只有系統地、合適地、準確地設置參數才能充分利用變頻器性能。 引言 近十多年來，隨著大規模集成電路、計算機控制技術以及現代控制理論的發展，特別是矢量控制技術的應用，使得交流變頻調速技術逐步具備了寬調速范圍、高穩速精度、快動態響應，以及在四象限作可逆運行等良好的技術性能，調速特性可與直流電氣傳動相媲美。在交流調速技術中，由于變頻調速的調速性能與可靠性等性能在不斷*，價格也在不斷降低，特別是它的節電效果明顯，實現交流電機調速極為方便，因此，在一切需要速度控制的場合，變頻器以其操作方便、體積小、控制性能高而獲得廣泛的應用。變頻器在使用中出現的一些問題，很多情況下都是因為變頻器參數設置不當引起的。西門子micromaster 440變頻器可設置的參數有幾千個，只有系統地、合適地、準確地設置參數才能充分利用變頻器性能。 1、控制方式選擇 變頻器控制方式的選擇由負荷的力矩特性所決定，電動機的機械負載轉矩特性根據下列關系式決定： p= t n/ 9550 式中：p--電動機功率(kw) t--轉矩(n·m) n--轉速(r/ min) 轉矩t與轉速n的關系根據負載種類大體可分為3種。 (1) 即使速度變化轉矩也不大變化的恒轉矩負載，此類負載如傳送帶、起重機、擠壓機、壓縮機等。 (2) 隨著轉速的降低，轉矩按轉速的平方減小的負載。此類負載如風機、各種液體泵等。 (3) 轉速越高，轉矩越小的恒功率負載。此類負載如軋機、機床主軸、卷取機等。 變頻器提供的控制方式有v/f控制、矢量控制、力矩控制。v/f控制中有線性v/f控制、拋物線特性v/f控制。將變頻器參數p1300設為0，變頻器工作于線性 v/f控制方式，將使調速時的磁通與勵磁電流基本不變。適用于工作轉速不在低頻段的一般恒轉矩調速對象。 將p1300設為2，變頻器工作于拋物線特性v/f控制方式，這種方式適用于風機、水泵類負載。這類負載的軸功率n近似地與轉速n的3次方成正比。其轉矩m近似地與轉速n的平方成正比。對于這種負載，如果變頻器的v/f特性是線性關系，則低速時電機的許用轉矩遠大于負載轉矩，從而造成功率因數和效率的嚴重下降。為了適應這種負載的需要，使電壓隨著輸出頻率的減小以平方關系減小，從而減小電機的磁通和勵磁電流，使功率因數保持在適當的范圍內。 可以進一步通過設置參數使v/f控制曲線適合負載特性。將p1312在0至250之間設置合適的值，具有起動提升功能。將低頻時的輸出電壓相對于線性的v/f曲線作適當的提高以補償在低頻時定子電阻引起的壓降導致電機轉矩減小的問題。適用于大起動轉矩的調速對象。 變頻器v/f控制方式驅動電機時，在某些頻率段，電機的電流、轉速會發生振蕩，嚴重時系統無法運行，甚至在加速過程中出現過電流保護，使得電機不能正常啟動，在電機輕載或轉矩慣量較小時更為嚴重。可以根據系統出現振蕩的頻率點，在v/f曲線上設置跳轉點及跳轉頻帶寬度，當電機加速時可以自動跳過這些頻率段，保證系統能夠正常運行。從p1091至p1094可以設定4個不同的跳轉點，設置p1101確定跳轉頻帶寬度。 有些負載在特定的頻率下需要電機提供特定的轉矩，用可編程的v/f控制對應設置變頻器參數即可得到所需控制曲線。設置p1320、p1322、p1324確定可編程的v/f 特性頻率座標，對應的p1321、p1323、p1325為可編程的v/f 特性電壓座標。 參數p1300設置為20，變頻器工作于矢量控制。這種控制相對*，調速范圍寬，低速范圍起動力矩高，精度高達0.01%，響應很快，高精度調速都采用svpwm矢量控制方式。 參數p1300設置為22，變頻器工作于矢量轉矩控制。這種控制方式是目前上的控制方式，其他方式是模擬直流電動機的參數，進行保角變換而進行調節控制的，矢量轉矩控制是直接取交流電動機參數進行控制，控制簡單，精確度高。 2、快速調試 在使用變頻器驅動電機前，必須進行快速調試。參數p0010設為1、p3900設為1，變頻器進行快速調試，快速調試完成后，進行了必要
并且發布一些控制信息來指導現場系統的運行。因此，他們對人機界面的直觀性和友好性要求較高，人機界面設計應該考慮以下原則。

1.以用戶為中心的基本設計原則

在系統的設計過程中，設計人員要抓住用戶的特征，發現用戶的需求。在系統整個開發過程中要不斷征求用戶的意見，向用戶咨詢。系統的 設計決策要結合用戶的工作和應用環境，必須理解用戶對系統的要求。的方法就是讓真實的用戶參與開發，這樣開發人員就能正確地了解 用戶的需求和目標，系統就會更加成功。

2．順序原則

即按照處理事件順序、訪問查看順序（如由整體到單項，由大到小，由上層到下層等）與控制工藝流程等設計監控管理和人機對話主界面及 其二級界面。

3．功能原則

即按照對象應用環境及場合具體使用功能要求，各種子系統控制類型、不同管理對象的同一界面并行處理要求和多項對話交互的同時性要求 等，設計分功能區分多級菜單、分層提示信息和多項對話欄并舉的窗口等的人機交互界面，從而使用戶易于分辨和掌握交互界面的使用規律和 特點，提高其友好性和易操作性。

4．*性原則

包括色彩的*，操作區域*，文字的*。即一方面界面顏色、形狀、字體與國家、或行業通用標準相*。另一方面界面顏色、 形狀、字體自成一體，不同設備及其相同設計狀態的顏色應保持*。界面細節美工設計的*性使運行人員看界面時感到舒適，從而不分散 他的注意力。對于新運行人員，或緊急情況下處理問題的運行人員來說，*性還能減少他們的操作失誤。

5．頻率原則

即按照管理對象的對話交互頻率高低設計人機界面的層次順序和對話窗口萊單的顯示位置等，提高監控和訪問對話頻率。

6．重要性原則

即按照管理對象在控制系統中的重要性和全局性水平，設計人機界面的主次菜單和對話窗口的位置和突顯性，從而有助于管理人員把握好控 制系統的主次，實施好控制決策的順序，實現*調度和管理。

7．面向對象原則

即按照操作人員的身份特征和工作性質，設計與之相適應和友好的人機界面。根據其工作需要，宜以彈出式窗口顯示提示、引導和幫助信息 ，從而提高用戶的交互水平和效率。

人機交互界面，無論是面向現場控制器還是面向上位監控管理，兩者是有密切內在的，他們監控和管理的現場設各對象是相同的，因此 許多現場設備參數在他們之間是共享和相互傳遞的。人機界面的標準化設計應是未來的發展方向，因為它確實體現了易憧、簡單、實用的基木 原則，充分表達了以人為本的設計理念。各種工控組態軟件和編程工具為制作精美的人機交互界面提供了*的支持手段，系統越大越復雜越 能體現其*性。
人機界面的設計過程可分為以下幾個步驟：

3.1 創建系統功能的外部模型設計模型主要是考慮軟件的數據結構、總體結構和過程性描述，界面設計一般只作為附屬品，只有對用戶的情況（包括年齡、性別、心理情況、文化程度、個性、種族背景等）有所了解，才能設計出有效的用戶界面；根據終端用戶對未來系統的假想(簡稱系統假想）設計用戶模型，zui終使之與系統實現后得到的系統映象（系統的外部特征）相吻合，用戶才能對系統感到滿意并能有效的使用它；建立用戶模型時要充分考慮系統假想給出的信息，系統映象必須準確地反映系統的語法和語義信息。總之，只有了解用戶、了解任務才能設計出好的人機界面。

3.2 確定為完成此系統功能人和計算機應分別完成的任務

任務分析有兩種途徑。一種是從實際出發，通過對原有處于手工或半手工狀態下的應用系統的剖析，將其映射為在人機界面上執行的一組類似的任務；另一種是通過研究系統的需求規格說明，導出一組與用戶模型和系統假想相協調的用戶任務。

逐步求精和面向對象分析等技術同樣適用于任務分析。逐步求精技術可把任務不斷劃分為子任務，直至對每個任務的要求都十分清楚；而采用面向對象分析技術可識別出與應用有關的所有客觀的對象以及與對象關聯的動作。

3.3 考慮界面設計中的典型問題

設計任何一個機界面，一般必須考慮系統響應時間、用戶求助機制、錯誤信息處理和命令方式四個方面。系統響應時間過長是交互式系統中用戶抱怨zui多的問題，除了響應時間的長短外，用戶對不同命令在響應時間上的差別亦很在意，若過于懸殊用戶將難以接受；用戶求助機制宜采用集成式，避免疊加式系統導致用戶求助某項指南而不得不瀏覽大量無關信息；錯誤和警告信息必須選用用戶明了、含義準確的術語描述，同時還應盡可能提供一些有關錯誤恢復的建議。此外，顯示出錯信息時，若再輔以聽覺（鈴聲）、視覺（顏色）刺激，則效果更佳；命令方式是菜單與鍵盤命令并存，供用戶選用。西門子6ES71936AF000AA0總線適配器

3.4 借助CASE工具構造界面原型，并真正實現設計模型軟件模型一旦確定，即可構造一個軟件原形，此時僅有用戶界面部分，此原形交用戶評審，根據反饋意見修改后再交給用戶評審，直至與用戶模型和系統假想*為止。一般可借助于用戶界面工具箱作。
1. 人機界面產品的定義

連接可編程序控制器（PLC）、變頻器、直流調速器、儀表等工業控制設備，利用顯示屏顯示，通過輸入單元（如觸摸屏、鍵盤、鼠標等）寫入工作參數或輸入操作命令，實現人與機器信息交互的數字設備，由硬件和軟件兩部分組成。HMI為英文Human-Machine Interface的縮寫。

2. 人機界面（HMI）產品的組成及工作原理

人機界面產品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數據存貯單元等，其中處理器的性能決定了HMI產品的性能高低，是HMI的核心單元。根據HMI的產品等級不同，處理器可分別選用8位、16位、32位的處理器。HMI軟件一般分為兩部分，即運行于HMI硬件中的系統軟件和運行于PC機Windows操作系統下的畫面組態軟件（如JB－HMI畫面組態軟件）。使用者都必須先使用HMI的畫面組態軟件制作“工程文件”，再通過PC機和HMI 產品的串行通訊口，把編制好的“工程文件”下載到HMI的處理器中運行。

3. 人機界面產品的基本功能及選型指標

基本功能：

設備工作狀態顯示，如指示燈、按鈕、文字、圖形、曲線等；

數據、文字輸入操作，打印輸出；

生產配方存儲，設備生產數據記錄；

簡單的邏輯和數值運算；

可連接多種工業控制設備組網。

選型指標：

顯示屏尺寸及色彩，分辨率；

HMI的處理器速度性能；

輸入方式：觸摸屏或薄膜鍵盤；

畫面存貯容量，注意廠商標注的容量單位是字節（byte）、還是位（bit）；

通訊口種類及數量，是否支持打印功能。

4. 人機界面產品分類

薄膜鍵輸入的HMI，顯示尺寸小于5.7?，畫面組態軟件免費，屬初級產品。如POP－HMI 小型人機界面；

觸摸屏輸入的HMI，顯示屏尺寸為5.7?～12.1?，畫面組態軟件免費，屬中級產品；

基于平板PC計算機的、多種通訊口的、高性能HMI，顯示尺寸大于10.4?，畫面組態軟件收費，屬產品。

5. 人機界面的使用方法

明確監控任務要求，選擇適合的HMI產品；

在PC機上用畫面組態軟件編輯“工程文件”；

測試并保存已編輯好的“工程文件” ；

PC機連接HMI硬件，下載“工程文件”到HMI中；

連接HMI和工業控制器（如PLC、儀表等），實現人機交互。