西门子变频器工程应用与故障处理实例 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周志敏，纪爱华 等 著

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• 西门子变频器
• 变频器应用
• 变频器故障
• 电气工程
• 工业控制
• 自动化
• PLC
• 驱动技术
• 维修实例
• 电力电子

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111422822

版次：1

商品编码：11265557

品牌：机工出版

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-06-01

用纸：胶版纸

页数：192

内容简介

　　《西门子变频器工程应用与故障处理实例》结合西门子变频器在我国的应用现状，在简要介绍了变频器基础知识及西门子变频器应用知识的基础上，系统地讲述了西门子变频调速系统工程设计、变频调速系统电磁兼容性工程设计、变频调速系统参数设置与调试、西门子变频调速系统工程应用实例、西门子变频器故障信息及故障处理实例等内容。《西门子变频器工程应用与故障处理实例》题材新颖实用，内容丰富，深入浅出，文字通俗，具有很高的实用价值。
　　《西门子变频器工程应用与故障处理实例》可供电气传动、自动控制、电气自动化及家电等领域从事变频调速技术研究开发、设计、应用和维修的工程技术人员，高等学院、职业技术学院的电气传动、工业自动化等专业的师生阅读参考。

目录

前言
第1章 概述
1.1 变频器的基础知识
1.1.1 变频器的基本原理与一般分类
1.1.2 变频器的结构
1.1.3 变频器的控制方式及分类
1.1.4 PWM方式
1.2 西门子变频器简介
1.2.1 西门子变频器的分类
1.2.2 西门子变频器的特性
1.2.3 西门子变频器的特点及应用领域

第2章 变频调速系统工程设计
2.1 变频器的选择
2.1.1 变频器的选型
2.1.2 变频器功率的选取
2.2 变频器选用件的特点和应用
2.2.1 变频调速系统的制动选件
2.2.2 电抗器和滤波器选件

第3章 变频调速系统电磁兼容性工程设计
3.1 变频器的电磁兼容性
3.1.1 变频器电磁兼容性的分析
3.1.2 变频调速系统电磁兼容性设计规则
3.2 变频器谐波的产生及抑制对策
3.2.1 变频器谐波的产生和危害
3.2.2 谐波干扰的抑制对策
3.3 变频系统的电磁干扰及抑制措施
3.3.1 变频系统的电磁干扰源及传播途径
3.3.2 变频调速系统中的抗电磁干扰措施
3.3.3 变频调速系统中的共模噪声及抑制
3.3.4 变频器周边控制回路的抗干扰措施
3.3.5 变频器软件抗干扰

第4章 变频调速系统的参数设置与调试
4.1 变频器的参数设置
4.1.1 变频器的参数
4.1.2 变频器的频率给定
4.1.3 变频器压频比的正确设置
4.1.4 变频器起停与加减速过程
4.1.5 变频器多功能端子的应用
4.1.6 变频器转矩的提升功能
4.1.7 变频器的直流制动功能
4.1.8 西门子变频器的参数设置实例
4.2 变频调速系统的调试
4.2.1 变频调速系统的调试条件
4.2.2 变频器的操作
4.2.3 变频器的调试

第5章 西门子变频调速系统工程的应用实例
实例1 SIMOVERTMV中压变频器在鼓风机上的应用
实例2 ECO变频器在疏水泵上的应用
实例3 MM440变频器在给水泵上的应用
实例4 MASTERDRIVE6SE变频器在起重机上的应用
实例5 ER440变频器在联动生产线上的应用
实例6 S7-PLC基于PROFIBUS-DP 与Master系列变频器通信
实例7 S7-300/400基于PROFIBUS-DP与6SE70系列变频器通信
实例8 MMV系列变频器的远程控制及数据通信
实例9 ECO系列变频器的远程监控机数据通信

第6章 西门子变频器故障信息及故障处理实例
6.1 西门子变频器的故障信息
6.2 西门子变频器的故障检修实例
参考文献

前言/序言

《工业自动化控制系统集成实战》 内容简介： 本书旨在为读者提供一套全面、系统且高度实践化的工业自动化控制系统集成指南。它深入剖析了现代工业自动化控制系统的设计、实施、调试与维护全过程，特别侧重于如何将各种独立的自动化设备与仪表，如PLC、HMI、变频器、伺服系统、传感器、执行器等，有机地整合为一个高效、稳定、智能的整体解决方案。本书强调理论与实践相结合，通过大量真实项目案例的分析与解构，帮助读者掌握解决实际工程问题的能力，提升在工业自动化领域的专业技能。 第一部分：工业自动化控制系统基础理论与架构 本部分将为读者打下坚实的理论基础，系统介绍工业自动化控制系统的基本概念、发展历程、核心技术以及典型架构。 1.1 工业自动化的演进与趋势： 从最初的继电器控制，到PLC的普及，再到如今的 DCS、SCADA、MES、IoT 等技术的融合，我们将梳理工业自动化控制系统的发展脉络，并展望其未来的发展趋势，如智能化、网络化、柔性化生产等。重点介绍工业4.0、工业互联网等概念对控制系统集成提出的新要求。 1.2 核心控制元件详解： 1.2.1 可编程逻辑控制器（PLC）： 详细介绍PLC的硬件构成（CPU、I/O模块、电源、通讯模块）、软件编程（梯形图、指令表、结构化文本、功能块图）、指令系统、扫描周期、中断等核心概念。重点讲解不同品牌PLC（如西门子、罗克韦尔、三菱、欧姆龙等）的选型要点、编程风格差异以及在不同应用场景下的适用性。 1.2.2 人机界面（HMI）： 深入探讨HMI在人机交互中的作用，包括屏幕设计原则、图形元素的使用、变量的绑定、报警管理、趋势图的绘制、数据记录与报表生成等。分析不同HMI软件（如西门子WinCC、Pro-face GP-Pro EX、Allen-Bradley FactoryTalk View等）的功能特点和集成方法。 1.2.3 变频器（VFD）： 重点介绍变频器的基本原理、主要参数设置（如频率、电压、转矩补偿、PID控制参数等）、多种控制方式（V/f控制、矢量控制、转矩控制）的适用性。分析变频器在电机驱动中的节能效果和性能提升。 1.2.4 伺服系统： 阐述伺服系统的组成（伺服驱动器、伺服电机、编码器）、工作原理、与变频器的区别，以及在精密运动控制中的应用。介绍伺服系统的选型、参数设置和编程指令。 1.2.5 传感器与执行器： 涵盖各类常用工业传感器（如温度、压力、流量、液位、位置、光电、接近、编码器等）的工作原理、选型原则、接线方式及信号类型（模拟量、开关量）。介绍常用执行器（如电磁阀、气缸、液压缸、电机、继电器等）的选型、驱动方式及在控制系统中的作用。 1.3 工业通信网络： 系统介绍各种主流的工业通信协议，包括串行通信（RS-232, RS-485）、现场总线（Profibus, Profinet, Modbus, DeviceNet, CC-Link等）以及以太网通信（Ethernet/IP, TCP/IP, EtherCAT等）。重点讲解各协议的特点、拓扑结构、通信速率、通信方式以及在不同自动化系统集成中的应用场景。强调网络规划、布线规范和故障排除的重要性。 1.4 控制系统架构模型： 介绍典型的控制系统架构，如金字塔模型（现场层、控制层、管理层）以及ISA-95标准模型。分析不同层级之间的信息流转和功能划分，帮助读者理解整体系统的构成和相互关系。 第二部分：工业自动化控制系统集成设计与实施 本部分将聚焦于实际工程项目中的系统集成过程，从需求分析到方案设计，再到硬件选型、软件开发和现场实施。 2.1 项目需求分析与方案设计： 2.1.1 需求调研与技术规格书编制： 学习如何通过与客户沟通，深入了解工艺流程、生产目标、性能要求、安全规范等，并将其转化为详细的技术规格书，为后续的设计提供依据。 2.1.2 系统架构设计： 根据项目需求，设计合理的控制系统架构，包括PLC选型、网络拓扑、HMI界面布局、各设备之间的接口定义等。考虑系统的可扩展性、可靠性和维护性。 2.1.3 硬件选型与配置： 基于技术规格书，精确选型PLC、HMI、传感器、执行器、变频器、伺服系统、通信模块等。重点讲解如何根据信号类型、数量、精度、环境要求、通信协议等因素进行综合考虑。 2.1.4 软件方案设计： 规划PLC程序结构、HMI画面设计、报警管理逻辑、数据采集与存储策略、通信驱动配置等。 2.2 PLC程序开发与调试： 2.2.1 程序结构设计与模块化编程： 强调程序的可读性、可维护性和复用性，介绍程序块（OB, FB, FC, DB）的使用，以及如何进行功能划分和模块化开发。 2.2.2 常用编程指令与逻辑实现： 深入讲解各种逻辑指令（AND, OR, NOT）、定时器、计数器、比较指令、数学指令、数据处理指令等，以及如何运用它们实现复杂的控制逻辑，例如顺序控制、联锁控制、PID控制等。 2.2.3 异常处理与安全机制： 设计程序中的错误检测、报警处理、紧急停机逻辑，确保系统的安全稳定运行。 2.2.4 仿真与离线调试： 介绍如何利用PLC仿真软件进行程序逻辑的离线验证，减少现场调试的风险和时间。 2.3 HMI画面开发与交互设计： 2.3.1 HMI画面布局与导航设计： 遵循人机工程学原则，设计直观易懂的HMI画面，提供清晰的操作引导和信息反馈。 2.3.2 变量绑定与数据联动： 将PLC中的数据变量与HMI中的显示元素、控制元件进行有效绑定，实现数据的实时显示和远程控制。 2.3.3 报警系统设计与管理： 配置报警触发条件、报警级别、报警显示方式、报警历史记录等，确保操作人员及时了解设备状态和异常信息。 2.3.4 趋势图与数据记录： 利用HMI的趋势图功能实时监控关键工艺参数的变化，并配置数据记录功能，为生产优化和故障分析提供依据。 2.4 现场集成与调试： 2.4.1 设备安装与布线： 讲解设备安装的规范要求、线缆的选择与敷设、接地与屏蔽措施，确保电气连接的可靠性和抗干扰能力。 2.4.2 通信网络配置与测试： 配置PLC、HMI、变频器等设备在工业网络上的IP地址、站地址、通信参数，并进行通信联通性测试。 2.4.3 参数配置与校准： 对变频器、伺服系统、传感器等设备进行关键参数的设置与调整，以及对测量仪表进行校准，保证设备的正常工作。 2.4.4 系统联调与功能验证： 逐项验证控制逻辑、HMI功能、报警处理、通信功能等，确保整个系统按照设计要求协同工作。 2.4.5 性能优化与稳定性测试： 在现场对系统进行长时间运行测试，观察系统稳定性，并根据实际运行情况进行参数优化。 第三部分：工业自动化控制系统维护与故障处理 本部分将侧重于在系统投入运行后，如何进行日常维护、预防性维护，以及如何快速有效地诊断和解决各种系统故障。 3.1 系统维护策略与计划： 3.1.1 日常检查与巡检： 建立完善的设备日常检查表，包括电气连接、设备外观、指示灯状态、运行声音等。 3.1.2 预防性维护： 讲解定期清洁、润滑、紧固、更换易损件等措施，以降低故障发生的概率。 3.1.3 软件备份与更新： 强调对PLC程序、HMI画面、设备参数进行定期备份，并制定合理的软件更新策略。 3.2 常见故障现象与诊断方法： 3.2.1 PLC系统故障： 涵盖CPU故障、I/O模块故障、电源模块故障、通信故障等，介绍故障指示灯的含义、诊断工具的使用（如PLC监控软件、诊断寄存器）以及相应的处理方法。 3.2.2 HMI系统故障： 包括触摸屏失灵、画面显示异常、数据刷新延迟、通信中断等，讲解如何通过检查HMI设置、通信连接、变量绑定等进行排查。 3.2.3 变频器故障： 详细分析过载、过压、欠压、过流、过温、通信异常等常见变频器故障代码的含义，以及如何通过参数设置、负载检查、电机检查等手段进行诊断。 3.2.4 伺服系统故障： 讲解编码器故障、过载、过温、通信异常、指令执行错误等伺服故障的诊断与排除。 3.2.5 传感器与执行器故障： 针对不同类型的传感器和执行器，讲解其常见的故障现象（如信号不准、无信号、动作异常等）以及简单的测量判断方法。 3.2.6 通信网络故障： 介绍通信中断、数据错误、通讯速率不匹配等网络故障的诊断，包括检查线缆、接口、通信参数、网络负载等。 3.3 故障案例分析与实战指导： 本书将精选一系列典型的工业自动化控制系统故障案例，涵盖不同行业和应用场景。通过对这些案例的深入剖析，读者将学习到： 故障发生的根本原因分析： 追溯故障的源头，不仅仅是解决表面现象。 系统化的故障排除流程： 遵循逻辑性的诊断步骤，避免盲目操作。 高效的故障诊断工具与技巧： 熟练运用万用表、示波器、通信分析仪、PLC编程软件的在线监视等工具。 关键部件的替换与维修： 掌握常见备件的选型与更换方法。 故障预防与改进措施： 从故障中学习，总结经验，提出改进建议，避免类似故障再次发生。 3.4 系统升级与改造： 在系统运行一段时间后，可能面临功能扩展、性能提升或技术更新的需求。本部分将介绍系统升级改造的流程，包括需求分析、方案设计、兼容性评估、旧系统迁移、新系统集成以及上线后的测试与验证。 第四部分：进阶应用与智能化拓展 本部分将带领读者探索工业自动化控制系统的更高级应用，以及如何结合新兴技术实现系统的智能化升级。 4.1 PID控制算法的深入应用与优化： 除了基本的PID参数整定，本部分还将介绍高级PID控制策略，如自适应PID、模糊PID、串级PID等，以及它们在复杂工艺控制中的应用。 4.2 运动控制系统集成： 深入讲解多轴联动、插补运动、电子齿轮、凸轮等高级运动控制功能，以及如何与PLC、伺服系统协同工作，实现复杂机械设备的精确运动控制。 4.3 状态监测与预测性维护（PdM）： 介绍如何利用传感器数据、运行日志等信息，构建设备状态监测系统，实现对设备早期故障的预警，为预测性维护提供数据支持。 4.4 工业物联网（IIoT）与云平台集成： 探讨如何将自动化控制系统接入工业物联网，实现设备数据的云端采集、存储、分析和可视化，以及远程监控与诊断。 4.5 机器学习与人工智能在自动化中的应用： 初步介绍机器学习、深度学习等AI技术在工业自动化中的应用潜力，如智能故障诊断、生产过程优化、质量检测等。 附录 常用工业通信协议对照表 常见传感器信号类型及接口定义 PLC常用指令速查表 变频器常用参数说明 工业安全操作规程 目标读者： 本书适合从事工业自动化控制系统设计、集成、调试、维护的工程师、技术人员，以及相关专业的在校学生和爱好者。读者最好具备一定的电气、自动化基础知识。 通过学习本书，读者将能够独立完成中小型工业自动化项目的集成任务，有效处理各类系统故障，并为进一步向更高级的自动化和智能化方向发展打下坚实基础。

评分☆☆☆☆☆

在我眼中，一本好的技术书籍不仅仅是知识的堆砌，更应该是一种经验的传承和智慧的启迪。我之所以对《西门子变频器工程应用与故障处理实例》抱有浓厚兴趣，是因为我渴望从中学习到一些“秘籍”——那些不是在书本上能轻易找到的，而是通过无数次实践总结出来的宝贵经验。我设想书中会有一些深入剖析变频器内部工作原理的章节，解释那些看似复杂的技术参数背后的逻辑，以及它们如何影响变频器的性能。我也期待能够了解到一些在特殊工况下，例如高温、潮湿、多粉尘等恶劣环境下，如何对西门子变频器进行有效防护和维护的策略。更重要的是，我希望书中能分享一些关于如何提高变频器使用寿命、降低能耗以及优化电气设计的实用建议，这些都能直接转化为我工作中的效益和成果。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题让我联想到那些能够提升我工作效率和解决实际问题的实用工具书。作为一名长期从事设备维护和调试的工程师，我深知变频器在使用过程中难免会出现各种各样的问题，从简单的参数设置错误到复杂的硬件损坏，都需要工程师具备扎实的理论知识和丰富的实践经验才能有效应对。我原以为这本书会为我提供一个系统的故障诊断框架，通过逐步排除法，帮助我快速定位问题的根源。我设想书中会包含大量的图表和流程图，直观地展示故障排除的步骤，并提供一些常用的检测方法和工具的使用技巧。例如，在遇到电机过载报警时，这本书是否会指导我如何检查电机本身、传动系统以及负载情况？在遇到通讯故障时，又该如何排查线路、通讯模块或者PLC端的设置？这些都是我非常关心的问题，也是这本书最能体现其价值的地方。

评分☆☆☆☆☆

当拿到这本书时，我的第一反应是它或许会提供一些关于西门子变频器最新技术发展趋势的洞察。我一直对西门子在工业自动化领域的前沿技术保持着高度关注，包括其在伺服驱动、PLC集成、以及工业物联网（IIoT）方面的最新进展。我设想这本书会探讨如何将西门子变频器与更高级别的自动化系统进行无缝集成，例如通过EtherNet/IP、PROFINET等工业以太网协议实现高效的数据交换和远程监控。我也期待书中能够触及一些关于变频器在节能诊断、预测性维护方面的应用，比如如何通过分析变频器的运行数据来预测潜在的故障，从而提前进行维护，避免 unplanned downtime。此外，对于一些新兴的应用领域，如新能源汽车制造、智能仓储等，我希望能看到西门子变频器在这些领域的创新应用和解决方案，从而为我的工作带来新的思路和启发。

评分☆☆☆☆☆

我之前接触过几本关于变频器应用的图书，但都侧重于理论讲解，实际案例的分享相对较少，而我作为一线工程师，更渴望的是那些能够直接指导实践的经验。我原以为这本书最大的亮点在于其“工程应用”和“故障处理”这两个关键词，这意味着它应该会像一本宝典一样，详细列举各种西门子变频器在实际工程项目中可能遇到的问题，并提供清晰、可操作的故障诊断和排除步骤。我设想书中会包含各种报警代码的详细解释，以及每种报警可能对应的硬件或软件原因，并且会给出相应的维修指导，甚至是一些经验性的“土办法”，能够快速解决现场的燃眉之急。我尤其期待书中能分享一些“疑难杂症”的案例，比如那些难以复现、诊断周期长的故障，以及作者是如何凭借丰富的经验和专业的工具最终找到问题的根源并予以解决的。这种贴近实战的分享，对于提升现场工程师的故障排除能力至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题让我对接下来的内容充满了期待。作为一名在自动化领域摸爬滚打多年的工程师，我深知变频器在现代工业生产中的核心地位，尤其是西门子这个品牌，其产品的稳定性和先进性更是业内有目共睹。我原本以为，这本书会详细介绍西门子变频器在各种典型工业场景下的实际应用案例，比如在起重、输送、风机、水泵等不同行业的应用细节，分析不同型号变频器在不同负载特性下的选型考量，以及如何通过参数设置优化节能效果，提升生产效率。我甚至设想书中会包含一些针对特定应用的定制化解决方案，例如如何在高动态响应要求的场合下实现精准的位置控制，或者如何在复杂电磁干扰环境下保证变频器稳定运行的策略。再者，对于一些常见的控制模式，如V/f控制、矢量控制、转矩控制等，我也期待能看到深入的原理剖析和在实际应用中的具体配置指南，特别是关于如何根据负载类型和工艺要求选择最合适的控制模式。

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很实用的一本书，不错！

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电机参数：变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。

评分☆☆☆☆☆

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。

评分☆☆☆☆☆

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。

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西门子变频器（图1）

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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超规模的发展，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完美结合。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,以及西门子变频器最为成功的一个系列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超越了富士变频器成为中国市场的第一品牌。现在西门子在中国市场上的主要机型就是MM420，MM440.6SE70系列。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。

评分☆☆☆☆☆

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超规模的发展，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完美结合。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,以及西门子变频器最为成功的一个系列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超越了富士变频器成为中国市场的第一品牌。现在西门子在中国市场上的主要机型就是MM420，MM440.6SE70系列。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。