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上海朕锌电气设备有限公司
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西门子6AG4112-1GA00-0EX0
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电机在额定转速以上运行
1.1 弱磁运行
通常情况下，对于额定频率为50Hz的异步电机而言，在变频驱动时，可以按电机的转速分为恒转矩调速和恒功率调速两种模式：
§ 恒转矩调速段，额定转速以下（50Hz以下）
§ 恒功率调速段，电机弱磁运行，额定转速以上（50Hz以上）
在恒功率调速段，随着电机转速上升，输出转矩会下降，输出功率不变，以1LA7060-4AB10为例，电机的特性曲线如下：
<图1-1> 1LA7060-4AB10特性曲线
1.2 87Hz运行
一般情况下，功率在45kW以下的西门子异步电机可以适用87Hz应用。电机可以在不弱磁的情况下，在额定转速以上运行（变频器输出到87Hz）。以1LA7060-4AB10为例：
<图1-2> 1LA7060-4AB10电机铭牌
电机参数如下：
§ 230V 角形/ 50Hz，0.73A， 0.12kW， 1350rpm，功率因数0.75
§ 400V 星形/ 50Hz，0.42A， 0.12kW， 1350rpm，功率因数0.75
以G120变频器为例，在STARTER软件中配置电机87Hz应用如下：
§ 电机绕组必须使用角形接法
§ 输入角形接法的额定电机参数，并勾选87Hz运行：
<图1-3> 电机参数配置界面
§ 配置完成后，可在p0133参数中确认。
2 87Hz运行探讨
那么，为什么电机可以不弱磁，87Hz运行，并且电机绕组需要使用角形接法呢？下文对此做一个简单的探讨：
2.1 电机的定子电压
众所周知，交流电机运行时，电机中会形成旋转磁场，产生电磁力，驱动电机旋转。同时，旋转的磁场在定子绕组上产生感应电动势E。电动势E的大小与磁通量Φ和磁场的旋转速度n满足一下关系：
在忽略绕组压降的情况下，电机绕组上的相电压等于电机的反电势。
2.2 电机在不同的绕组接法时，相电压与线电压对应关系
角形接法时，线电压与相电压相等，线电流是相电流的倍；星形接法时，线电压是相电压的
倍，线电流与相电流相等。
<图2-2> 电机的绕组接法
2.3 87Hz应用，电机绕组角形接法
以1LA7060-4AB10为例，87Hz运行时：
§ 如果电机仍然使用星型接法，电机不弱磁运行到87Hz时，要求变频器的输出电压为690V。对于实际应用来说，一般变频器供电电网电压已经固定，变频器无法输出690V电压；此外，1LA7060-4AB10电机也无法在690V电压下运行。
§ 如果将电机绕组改为角形接法，电机不弱磁运行到87Hz，根据前述内容，此时要求变频器输出的电压为400V。变频器可在原供电电网下运行，只需满足角形接法时的额定电流要求即可。
2.4 87Hz应用注意事项：
§ 电机需要使用角形接法
§ 变频器的功率需要比电机额定功率大：
87Hz运行时，电机的功率为额定功率的 倍，以1LA7060-4AB10电机为例，等效的电机参数如下：
电机额定电压=
电机额定电流 = 0.73A
电机额定功率 =
电机功率因数 = 0.75
电机额定频率 = 87Hz
.2.1. S7-PLCSIM安装与使用：
2.3. S7-PLCSIM软件兼容性
3. S7-PLCSIM的使用
3.1. S7-PLCSIM特性
另外，S7-PLCSIM 还具备以下特性：
? 可以插入视图来访问：PLC的输入/ 输出/中间寄存器/定时器/计数器/数据块，支持符号地址访问方式
3.2. S7-PLCSIM调用
3.3. S7-PLCSIM简单示例
3.3.1. S7-PLCSIM界面：
3.3.2. S7-PLCSIM菜单
1. File菜单:
1) 录制事件：此时操作者的每一步操作都会被记录下来
2) 回放事件：此时操作者的每一步操作会依次被重现（现在为*2 个操作）
? Options 在此菜单下S7-PLCSIM可以先使用 Attach Symbols，导入step7项目的符号表，然后在监控的情况下使用。
3.4. S7-PLCSIM的常见问题
3.4.1. 问题：S7-PLCSIM与在线连接的**级
3.4.2. 问题：S7-PLCSIM与WinLC的区别
3.4.3. 问题：无法调用OB40
3.4.4. 问题：S7-PLCSIM仿真通信程序
3.4.5. 问题：S7-PLCSIM是否可以仿真定时器或定时中断功能
3.4.6. 问题：项目下载后，S7-PLCSIM 的SF点亮
在床上，吹着空调，正翻着朋友圈，AnyCall又来了，说一台张力辊变频器（630KW）报F027，不能直接复位，需断电，插拔CUVC板才可以复位。
那就先复位开车吧，都快深夜了，先撑到明天吧。没想到，这一撑就是几天过去了，也没出现问题，心想着能撑到检修时再处理。这天刚吃过午饭，刚想眯一会，生产**电话过来了，说生产线又停了，现在是厚板，再这么停下去，损失很大，要求一定要搞好了才开。这下没办法了，汇报我方**，需要8个小时修理时间，跟生产确认好计划后，就直奔现场。
经验就是这么积累出来的，不用多说，直接拆变频器吧。通知现场人员工具准备，必须8小时内把变频器拆出检查，清洗，并安装好和测试。
有了前几次的经验，大家拆得都很熟练了，2小时不到，就全部解体了，先测量了一下互感器，没发现什么问题，3组互感器阻值差不多。那就先把板子全清洗一遍再说，全部清洗完，放空调低下等晾干，差不多也到吃晚饭时间了，等填饱肚子过来直接安装。
安装之前，还是得先检查一下各元器件和板子。较后，在检查IGBT时，发现问题了：
一个IGBT模块是由2个IGBT并联组合的，在测量时，发现B相有一个IGBT模块中的一个IGBT直接导通了。
马上检查仓库备件，还好，仓库有2个库存，于是让人快马加鞭的去领过来，谁知，电话过来，说找到备件了，但是IGBT模块上没有标签和型号。这怎么办，不知道是不是同一型号啊，不管了，先拿过来再说，对比了一下，大小差不多，且仓库清单查到的库位就是这2个，应该不会有问题，先装上去再说。
经过2个多小时的安装，终于可以上电了。清点工具（别忘记在变频器里了），检查螺丝、垫片（没多也没少），通知上电。
伴随着断路器的合闸声，整流柜开始工作了，变频器也在自检，较后留在008状态，通知生产人员复位生产线，变频器进入011状态，点动测试，变频器频率慢慢上升，10HZ,20HZ,30HZ，应该没问题了，通知生产开车。拿出手机看了下时间，8小时不到，还算准时
- 有问题的IGBT
- IGBT测量
- 没有型号的IGBT对比
下面是一些修理时的照片
STEP7标准版并不包括S7-PLCSIM软件包及授权，需单独购买，STEP7 Professional 版包括了S7-PLCSIIM的软件包及授权，安装即可。在菜单Options中，可以激活S7-PLCSIM,此时再进行上传/下载/监控等操作就是针对S7-PLCSIM了，而不会对真实PLC进行操作（不论PLC是否联机）。
图2 1S7-PLCSIM 调用
不同S7-PLCSIM 软件版本与STEP7及操作系统之间的兼容性：图中的 X 表示兼容，- 表示不兼容
图2 2S7-PLCSIM 软件兼容性
S7-PLCSIM 可以模拟一个S7控制器，并且具备以下资源：
内存区域
描述
定时器
T0-T2047
M 存储器
131，072 BIT（16K BYTE）
I/O地址范围
131，072 BIT（16K BYTE）
过程映像区（可设置，每个扫描周期更新）
较大131，072 BIT（16K BYTE）
预设值：8192 BIT（1024 BYTE）
本地数据区（可设置）
较大64K BYTE
预设值：32K BYTE）
逻辑块和数据块
2048 FB/FC, 4095 DB
SFB
除SFB12, SFB13, SFB14, SFB15, SFB16, SFB19, SFB20, SFB21, SFB22 , SFB23, SFB41, SFB42, SFB43, SFB44, SFB46, SFB47, SFB48, SFB49, SFB60,SFB61, SFB62, SFB63, SFB64, SFB65 以外的SFB
SFC
除SFC7, SFC11, SFC12, SFC25, SFC35, SFC36, SFC37, SFC38, SFC48, SFC60, SFC61, SFC62, SFC65, SFC66, SFC67, SFC68, SFC69, SFC72, SFC73,SFC74, SFC81, SFC82, SFC83, SFC84, SFC87, SFC102, SFC103, SFC105,SFC106, SFC107, SFC108, SFC126, SFC127 以外的SFC
OB
除OB55, OB56,OB57, OB61, OB62, OB63,OB64, OB81, OB84, OB87, OB88 and OB90以外的OB
? 可以使定时器自动运行或手动控制它们，可以分别或统一复位定时器
? 可以更改CPU操作模式 (STOP, RUN, RUN-P)。并且S7-PLCSIM 提供了暂停模式，用户可停止程序的执行，而不影响仿真CPU中的状态
? S7-PLCSIM 提供了单周期扫描模式，可以方便调试
? 可以使用中断 OB 来测试程序逻辑
? 可以记录一系列事件（操作输入/输出/M存储器/定时器），并且可以回放记录的事件，可以用于自动程序测试
? 可以使用所有的 STEP 7 工具来监视和调试S7-PLCSIM所仿真的PLC(而不需要实际的硬件)
可以通过STEP7菜单Options-> Simulate Modules，激活S7-PLCSIM； 或者通过点击工具栏中的 图标，来激活S7-PLCSIM。
下图为S7-PLCSIM工作界面，
图3 1: S7-PLCSIM 视图
用户可以通过S7-PLCSIM菜单File > Save PLC As, 将当前模拟的PLC存储为一个文件，下次使用时可以通过File > Open PLC,直接打开此文件，而不需要下载过程，方便调试。对于S7-PLCSIM V5.4版本，可以在此设置多种下载方式，例如，MPI, DP, Ethernet。
2. View菜单:
用户可以通过View > Accumulators/Block Registers/Stacks来查看PLC内部的累加器/地址寄存器/状态字/堆栈资源
3. Insert菜单:
用户可以通过Insert >Input Variable插入变量（输入/ 输出/中间寄存器/定时器/计数器/数据块）方式来模拟各种工况。
4. PLC菜单:
用户可以通过PLC 菜单模拟真实PLC的上电/断电，内存复位操作，以及修改PLC的MPI地址(S7-PLCSIM V5.4版本以下)。
5. Execute菜单: (仅对部分内容作解释)
? Key Switch Position: RUN与RUN-P的区别，在RUN情况下，用户无法下载程序及修改S7-PLCSIM内部存储区；RUN-P情况下，用户可以下载程序及修改S7-PLCSIM内部存储区，在两者中任意一种情况下，用户程序都可以正常运行。
? Startup Switch Position: 用户可以选择当S7-PLCSIM由STOP模式转换到RUN模式时，执行的启动类型：Cold Start, 操作系统将调用OB102，用户程序从开始位置执行，存储在非保持区的用户数据被删除；Hot Start, 操作系统将调用OB101，并且用户程序从中断位置继续执行；Warm Start, 操作系统将调用OB100。
? Scan Mode: Single Scan S7-PLCSIM特有的扫描模式，程序仅执行一个周期，当用户通过Next Scan操作时，S7-PLCSIM 执行下一个扫描周期；Continuous Scan S7-PLCSIM 按照普通模式仿真真实PLC 扫描模式。
? Next Scan: 当用户可以使能S7-PLCSIM 执行下一个扫描周期
? Pause: 在不影响输出的情况下，中断当前仿真的程序，注意在暂停的情况下，可能会导致其它应用程序与S7-PLCSIM的**时或连接中断。
? Automatic Timers:定时器自动运行
? Manual Timers: 可以通过插入定时器窗口，手动设置定时器的值及时基。
? Reset Timers:用户可以复位所有/部分的定时器
? Trigger Error OB:
? Scan Cycle Monitoring: 用户可以在此设置允许的较大程序执行时间，如果程序执行**过此时间，S7-PLCSIM将进入停止状态。
6. Tools菜单:
? Record/Playback S7-PLCSIM主要用于模拟工况，而即使一个简单的工况也可能是由一定时间段内的各种触发事件组成的。如果重复调试某个工况，而完全依赖于手工操作模拟，是比较困难的。S7-PLCSIM可以解决这个难题：编程人员可以将手工模拟过程录制成一个事件文件，针对不同的工况，可以录制不同的事件文件。选择不同的事件文件，即可模拟不同的工况，而不必一次又一次地去手动输入。
图3 2: 录制事件
图3 3: 事件回放
问题：当S7-PLCSIM已经运行，并且计算机已经与真实PLC有正确的编程连接方式，此时点击在线监控或者下载程序，STEP7所访问的节点是S7-PLCSIM还是真实PLC呢？
解答：S7-PLCSIM的**级要**真实PLC在线连接的**级。也就是说，在S7-PLCSIM软件运行的情况下，所有的下载/上传/监控操作，都是针对S7-PLCSIM进行的，与真实PLC无关。有时计算机与真实PLC无法建立连接可能就是因为S7-PLCSIM正在运行，此时关闭S7-PLCSIM即可。
问题：S7-PLCSIM与WinLC有何区别？
解答：WinLC的特性相当于真实PLC的特性, 所以此问题请参考本文中S7-PLCSIM与真实PLC区别的章节。
问题：为什么在S7-PLCSIM菜单中无法触发OB40？
解答：S7-PLCSIM仿真真实的PLC,由于OB40与硬件组态关系密切，所以只有在下载了硬件组态后（或者Block文件夹下的SDB文件），在S7-PLCSIM菜单中才可以触发OB40。
问题：S7-PLCSIM是否可以仿真通信程序，例如：PTP通信，以太网通信？
解答：S7-PLCSIM无法仿真通信程序,此问题请参考本文中S7-PLCSIM与真实PLC区别的章节。
问题：S7-PLCSIM是否可以仿真定时器或定时中断功能？
解答：S7-PLCSIM的本质是一个在Windows环境下运行的应用程序，所以其执行状态与计算机的性能及系统资源使用状态都有着密切的联系。其仿真程序的扫描周期也实时受计算机负荷的影响，程序扫描周期可能会延长到几十个毫秒或者几百个毫秒。因此，当S7项目中的定时器时基定义非常小（例如10 毫秒）时，或者定时中断周期非常小（例如几个毫秒）时，S7-PLCSIM（受Windows运行机制及计算机性能影响）是无法在这么短的时间内完成应有相应的。对于真实的PLC, 由于其实时功能是由硬件来保证的，所以不存在上述问题（如果程序量比较大，程序扫描周期大于定时器的预设时间，这种情况下应当使用定时中断功能代替定时器的使用）。所以对于时序逻辑要求不严格的程序逻辑，可以使用S7-PLCSIM仿真的；对于时序逻辑要求严格的程序逻辑，使用S7-PLCSIM仿真是不可靠的。
问题：为什么项目下载后，S7-PLCSIM 的SF点亮，但程序仿真执行不受影响？
解答：这种情况多出现于向低版本的S7-PLCSIM 软件下载了其无法识别的新硬件组态。用户升级S7-PLCSIM的软件版本即可。