6SE7021-3TP60 – Biến tần Simovert Siemens

Download tài liệu SINAMICS SIMOVERT

➢ SINAMICS SIMOVERT Catalogue

6SE7021-3TP60 Simovert Masterdrives, bộ biến đổi tần số hàng đầu từ Siemens, cùng các thiết bị điều khiển động cơ AC tiên tiến khác, chính là chìa khóa mở ra cánh cửa nâng tầm hiệu suất và độ tin cậy cho hệ thống sản xuất công nghiệp của bạn, một giải pháp ưu việt mà thanhthienphu.vn tự hào mang đến.

Hãy cùng khám phá sức mạnh tiềm ẩn bên trong thiết bị này, biến những thách thức về vận hành, chi phí và an toàn thành lợi thế cạnh tranh vượt trội, đồng thời làm chủ công nghệ điều khiển hiện đại với biến tần Siemens và các giải pháp tự động hóa tích hợp.

1. Thông tin chi tiết về sản phẩm 6SE7021-3TP60

2. Cấu tạo sản phẩm 6SE7021-3TP60

• Khối Công suất (Power Module): Đây là trái tim của biến tần, bao gồm mạch chỉnh lưu (Rectifier) chuyển đổi AC thành DC, mạch DC trung gian (DC Link) với các tụ điện dung lượng lớn để làm phẳng điện áp DC, và mạch nghịch lưu (Inverter) sử dụng các linh kiện bán dẫn công suất cao như IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) để tạo ra điện áp AC ba pha với tần số và biên độ thay đổi cung cấp cho động cơ. Khối công suất của 6SE7021-3TP60 được thiết kế với tản nhiệt hiệu quả, đảm bảo hoạt động ổn định ngay cả khi chịu tải nặng và trong điều kiện nhiệt độ môi trường cao. Module phanh (Braking Unit) tích hợp giúp tiêu tán năng lượng tái sinh từ động cơ trong quá trình hãm, bảo vệ biến tần và hệ thống.
• Khối Điều khiển (Control Unit – CUVC): Bộ não của biến tần, chứa vi xử lý mạnh mẽ thực hiện các thuật toán điều khiển phức tạp như Vector Control, điều khiển U/f, xử lý tín hiệu từ các cảm biến và bộ mã hóa, quản lý các ngõ vào/ra (I/O), và thực hiện các chức năng logic, bảo vệ. Khối điều khiển CUVC (Control Unit Vector Control) trên 6SE7021-3TP60 cung cấp hiệu suất điều khiển vượt trội, đặc biệt là trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao về tốc độ và mô-men xoắn.
• Bảng Mạch Giao tiếp và Mở rộng: Bao gồm các cổng kết nối tiêu chuẩn như RS485 cho giao thức USS, các terminal cho ngõ vào/ra analog và digital. Đặc biệt, thiết kế module cho phép dễ dàng lắp thêm các bo mạch mở rộng (Option Boards) để bổ sung các giao thức truyền thông công nghiệp phổ biến như Profibus DP (qua module CBP2), DeviceNet, CANopen, hoặc tăng cường số lượng I/O, tích hợp các chức năng an toàn nâng cao (Safety Integrated). Sự linh hoạt này giúp 6SE7021-3TP60 dễ dàng hòa nhập vào các hệ thống tự động hóa hiện có hoặc tương lai.
• Vỏ Máy và Hệ thống Làm mát: Vỏ máy được làm từ vật liệu chắc chắn, đạt cấp độ bảo vệ IP20, bảo vệ các linh kiện bên trong khỏi bụi bẩn và va đập nhẹ. Hệ thống quạt làm mát thông minh tự động điều chỉnh tốc độ dựa trên nhiệt độ hoạt động, vừa đảm bảo hiệu quả tản nhiệt, vừa tiết kiệm năng lượng và giảm tiếng ồn.

3. Các tính năng chính của sản phẩm 6SE7021-3TP60

• Điều khiển Vector Control (VC) và Sensorless Vector Control (SLVC): Đây là công nghệ điều khiển cốt lõi, cho phép biến tần điều khiển chính xác cả tốc độ và mô-men xoắn của động cơ không đồng bộ, ngay cả ở tốc độ rất thấp hoặc bằng không.
• Điều khiển U/f (Tỷ lệ Điện áp/Tần số): Phương pháp điều khiển cơ bản, đơn giản và hiệu quả cho các ứng dụng không yêu cầu cao về đáp ứng động học như bơm, quạt thông gió, hoặc khi điều khiển nhiều động cơ song song từ một biến tần. 6SE7021-3TP60 cung cấp các đường đặc tính U/f linh hoạt (tuyến tính, bậc hai, tùy chỉnh) để tối ưu hóa cho từng loại tải.
• Chức năng Tiết kiệm Năng lượng Tự động: Biến tần tự động tối ưu hóa điện áp đầu ra dựa trên tải thực tế của động cơ, đặc biệt hiệu quả với các tải có mô-men thay đổi như bơm và quạt ly tâm. Tính năng này giúp giảm đáng kể lượng điện năng tiêu thụ, trực tiếp cắt giảm chi phí vận hành cho doanh nghiệp. Nhiều nghiên cứu và ứng dụng thực tế đã chứng minh tiềm năng tiết kiệm lên đến 30-50% năng lượng khi sử dụng biến tần cho bơm, quạt so với các phương pháp điều khiển truyền thống như dùng van tiết lưu hay damper.
• Tích hợp Bộ điều khiển PID: Cho phép biến tần tự động duy trì một thông số quy trình (như áp suất, lưu lượng, nhiệt độ) ở một giá trị mong muốn (setpoint) bằng cách điều chỉnh tốc độ động cơ. Loại bỏ sự cần thiết của bộ điều khiển PID rời bên ngoài, đơn giản hóa hệ thống và giảm chi phí lắp đặt.
• Khả năng Lập trình Linh hoạt với Function Blocks: Thông qua phần mềm cấu hình, người dùng có thể dễ dàng tạo ra các logic điều khiển phức tạp bằng cách kết nối các khối chức năng (Function Blocks) có sẵn như AND, OR, Timer, Counter, Comparator… Điều này mang lại khả năng tùy biến cao, giúp biến tần thích ứng với các yêu cầu điều khiển đặc thù của từng ứng dụng mà không cần đến PLC bên ngoài cho các tác vụ đơn giản.
• Chức năng Bảo vệ Toàn diện: 6SE7021-3TP60 tích hợp đầy đủ các chức năng bảo vệ động cơ và biến tần, bao gồm bảo vệ quá dòng, quá áp, thấp áp, quá nhiệt (biến tần và động cơ qua cảm biến PTC/KTY), mất pha đầu vào/đầu ra, chạm đất, quá tải động cơ (I2t)… Đảm bảo an toàn cho thiết bị và hệ thống, giảm thiểu rủi ro sự cố và kéo dài tuổi thọ thiết bị.
• Khả năng Truyền thông Mạng Mạnh mẽ: Hỗ trợ giao thức USS qua cổng RS485 tiêu chuẩn, dễ dàng kết nối với HMI hoặc PLC Siemens Simatic. Khả năng mở rộng với các module truyền thông Profibus DP, DeviceNet, CANopen cho phép tích hợp liền mạch vào các hệ thống điều khiển và giám sát cấp cao hơn, thu thập dữ liệu vận hành và thực hiện điều khiển từ xa.
• Tích hợp Module Phanh và Bộ lọc EMC: Module phanh tích hợp giúp xử lý năng lượng tái sinh hiệu quả. Bộ lọc EMC lớp A tích hợp sẵn giúp giảm nhiễu điện từ phát ra từ biến tần, đáp ứng các tiêu chuẩn về tương thích điện từ, đảm bảo sự ổn định của các thiết bị điện tử khác trong nhà máy.

4. Hướng dẫn kết nối sản phẩm 6SE7021-3TP60 với phần mềm

Chuẩn bị:

Máy tính: Cài đặt hệ điều hành Windows tương thích với phiên bản phần mềm DriveMonitor hoặc STARTER bạn sử dụng.

Phần mềm: Tải và cài đặt phần mềm Siemens DriveMonitor hoặc STARTER từ trang web của Siemens hoặc các nguồn đáng tin cậy.

Cáp kết nối:

• Kết nối qua cổng RS232 (X300 trên CUVC): Cần một cáp chuyển đổi USB-to-RS232 (nếu máy tính không có cổng COM) và một cáp null-modem RS232 DB9 cái-cái.
• Kết nối qua giao thức USS (trên terminal RS485): Cần một bộ chuyển đổi USB-to-RS485 và kết nối dây đúng theo sơ đồ chân của biến tần (thường là chân P+ và N-). Phương pháp này cho phép kết nối nhiều biến tần trên cùng một bus.
• Kết nối qua Profibus (nếu có module CBP/CBP2): Cần một card giao tiếp Profibus cho PC (ví dụ: CP 5611, CP 5711) và cáp Profibus tiêu chuẩn.

Nguồn cấp: Đảm bảo biến tần 6SE7021-3TP60 được cấp nguồn điều khiển (thường là 24VDC hoặc qua nguồn nội bộ nếu có) để bo mạch điều khiển hoạt động. Không nhất thiết phải cấp nguồn động lực 3 pha khi chỉ cấu hình.

Các bước kết nối (Ví dụ với DriveMonitor/STARTER qua RS232):

Kết nối vật lý:

• Nối cáp null-modem RS232 vào cổng X300 trên bo mạch điều khiển CUVC của biến tần 6SE7021-3TP60.
• Nối đầu còn lại của cáp RS232 vào bộ chuyển đổi USB-to-RS232 (nếu cần), sau đó cắm vào cổng USB của máy tính.
• Ghi nhớ cổng COM ảo mà bộ chuyển đổi USB-to-RS232 tạo ra (kiểm tra trong Device Manager của Windows).

Mở phần mềm DriveMonitor/STARTER: Khởi chạy ứng dụng trên máy tính.

Thiết lập giao diện kết nối PC/PG Interface:

• Trong phần mềm (thường là menu Options hoặc Settings), tìm mục “Set PG/PC Interface”.
• Chọn giao diện tương ứng với cổng COM bạn đang sử dụng (ví dụ: PC/PPI cable (COMx) hoặc tương tự cho kết nối RS232 qua DriveMonitor; hoặc chọn giao diện phù hợp nếu dùng STARTER và bộ chuyển đổi khác).
• Cấu hình các thông số kết nối nếu cần (Baud rate, Parity…). Đối với kết nối trực tiếp RS232 trên X300, thường là 9600 hoặc 19200 Baud, 8 data bits, Even parity, 1 stop bit. Tham khảo tài liệu của biến tần để biết thông số mặc định.

Thiết lập kết nối với biến tần:

• Trong DriveMonitor/STARTER, tạo một project mới hoặc mở project có sẵn.
• Sử dụng chức năng “Accessible Nodes” hoặc “Connect Online” để phần mềm quét và tìm kiếm biến tần đang kết nối.
• Nếu cấu hình đúng, phần mềm sẽ hiển thị biến tần 6SE7021-3TP60 (hoặc địa chỉ của nó trên bus nếu dùng USS/Profibus).

Tải cấu hình (Upload) hoặc Nạp cấu hình (Download):

• Sau khi kết nối thành công, bạn có thể tải cấu hình hiện tại từ biến tần lên máy tính để xem xét, chỉnh sửa hoặc sao lưu (Upload).
• Sau khi chỉnh sửa hoặc tạo cấu hình mới trên phần mềm, bạn có thể nạp cấu hình đó xuống biến tần (Download). Cẩn trọng khi download, đảm bảo cấu hình phù hợp để tránh vận hành sai hoặc gây nguy hiểm.

Giám sát và Chẩn đoán: Sử dụng các chức năng online của phần mềm để theo dõi các thông số vận hành thời gian thực (tốc độ, dòng điện, điện áp…), xem lịch sử lỗi, trạng thái I/O, và thực hiện các bài kiểm tra cơ bản.

5. Cách lập trình sản phẩm 6SE7021-3TP60

Các phương pháp lập trình/cấu hình:

1. Qua Bảng điều khiển BOP (Basic Operator Panel) hoặc AOP (Advanced Operator Panel): Nếu biến tần được trang bị màn hình và các nút bấm, bạn có thể truy cập và thay đổi trực tiếp các tham số. Phương pháp này phù hợp cho các cài đặt cơ bản hoặc điều chỉnh nhanh tại chỗ.
2. Qua Phần mềm DriveMonitor hoặc STARTER: Đây là phương pháp mạnh mẽ và được khuyến nghị nhất, cung cấp giao diện đồ họa trực quan, cho phép truy cập toàn bộ tham số, cấu hình khối chức năng, sao lưu/phục hồi, giám sát và chẩn đoán lỗi.

Quy trình cấu hình cơ bản (Sử dụng phần mềm):

Kết nối: Thực hiện kết nối giữa PC và biến tần như hướng dẫn ở Mục 5.

Nhập thông số động cơ: Đây là bước cực kỳ quan trọng. Cần nhập chính xác các thông số ghi trên nhãn động cơ (Motor Nameplate) vào các tham số tương ứng trong biến tần (ví dụ: P100=Loại động cơ, P101=Điện áp định mức, P102=Dòng điện định mức, P103=Tần số định mức, P104=Tốc độ định mức, P105=Công suất định mức…).

Thực hiện nhận dạng động cơ (Motor Identification/Commissioning): Sau khi nhập thông số, cần thực hiện quy trình tự động nhận dạng động cơ (tham số P115). Biến tần sẽ thực hiện các phép đo để xác định các đặc tính điện của động cơ (điện trở stator, điện cảm…). Quá trình này rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất điều khiển, đặc biệt là với chế độ Vector Control. Có hai chế độ nhận dạng:

• Nhận dạng tĩnh (Standstill): Động cơ không quay, chỉ đo các thông số điện.
• Nhận dạng động (Rotating): Biến tần sẽ tự động quay động cơ (cần tháo tải hoặc đảm bảo an toàn) để đo thêm các thông số liên quan đến chuyển động. Chế độ này cho kết quả tối ưu nhất.

Chọn Phương pháp Điều khiển (P100): Lựa chọn phương pháp phù hợp với ứng dụng (U/f, SLVC, VC có Encoder).

Cấu hình Ngõ vào/ra (I/O):

• Setpoint (Tín hiệu đặt tốc độ): Xác định nguồn tín hiệu đặt (ví dụ: ngõ vào analog AI1 cho tín hiệu 4-20mA, truyền thông Profibus, giá trị cố định Fixed Frequency…). Cấu hình các tham số liên quan đến tỷ lệ (scaling) cho tín hiệu analog (P471-P476).
• Lệnh Điều khiển (Start/Stop, Reverse…): Xác định nguồn lệnh điều khiển (ví dụ: ngõ vào digital DI1 cho lệnh Start/Stop, DI2 cho lệnh đảo chiều, qua truyền thông…).
• Ngõ ra (Relay, Analog Output): Cấu hình chức năng cho các ngõ ra (ví dụ: Relay 1 báo lỗi, Relay 2 báo biến tần đang chạy, AO1 xuất tín hiệu tốc độ thực tế…).

Cài đặt Giới hạn và Bảo vệ:

• Thời gian tăng/giảm tốc (Acceleration/Deceleration Time – P462, P464): Đặt thời gian để động cơ tăng tốc từ 0 lên tốc độ tối đa và ngược lại.
• Giới hạn tốc độ (Min/Max Speed – P452, P453): Đặt giới hạn tốc độ hoạt động cho phép.
• Giới hạn dòng điện (Current Limit – P282): Đặt giới hạn dòng tối đa biến tần cung cấp cho động cơ.
• Cài đặt bảo vệ quá tải động cơ (I2t – P106, P107): Cài đặt mức bảo vệ nhiệt cho động cơ.

Cấu hình Nâng cao (Sử dụng Khối Chức năng – BICO):

• Công nghệ BICO (Binector Connector Technology): Đây là điểm mạnh của Masterdrives. Cho phép kết nối đầu ra (Output) của một khối chức năng này với đầu vào (Input) của một khối chức năng khác một cách linh hoạt.
• Ví dụ: Bạn có thể lấy tín hiệu tốc độ thực tế (một Connector) làm đầu vào cho một khối so sánh (Comparator Block), nếu tốc độ vượt ngưỡng đặt thì kích hoạt đầu ra của khối so sánh (một Binector), và kết nối Binector này tới một ngõ ra Relay để bật đèn cảnh báo.
• Sử dụng DriveMonitor/STARTER, bạn có thể kéo thả và kết nối các khối chức năng (Timers, Counters, Logic gates, Math blocks, PID controller…) để tạo ra các logic điều khiển phức tạp mà không cần PLC ngoài.

Lưu cấu hình: Sau khi hoàn tất cài đặt, lưu cấu hình vào bộ nhớ không mất điện của biến tần (EEPROM – thường qua tham số P051 hoặc chức năng Save trong phần mềm) và sao lưu vào máy tính.

6. Khắc phục một số lỗi thường gặp trên 6SE7021-3TP60

F001 (Overcurrent): Lỗi Quá dòng

• Nguyên nhân có thể: Ngắn mạch đầu ra (pha-pha hoặc pha-đất), thời gian tăng tốc (P462) quá ngắn, tải quá nặng hoặc bị kẹt cơ khí, thông số động cơ (P101-P105) cài đặt sai, nhận dạng động cơ (P115) chưa thực hiện hoặc lỗi, hỏng module công suất IGBT.
• Khắc phục sơ bộ: Kiểm tra cáp động cơ và động cơ xem có bị ngắn mạch/chạm đất không. Tăng thời gian tăng tốc. Kiểm tra tải cơ khí. Kiểm tra lại thông số động cơ và thực hiện lại nhận dạng động cơ. Nếu lỗi vẫn xảy ra, có thể module công suất đã hỏng -> Liên hệ dịch vụ kỹ thuật.

F002 (Overvoltage): Lỗi Quá áp DC Link

• Nguyên nhân có thể: Điện áp nguồn đầu vào quá cao, thời gian giảm tốc (P464) quá ngắn khiến năng lượng tái sinh từ động cơ về quá lớn, điện trở hãm (braking resistor) không được kết nối hoặc bị hỏng/không đủ công suất (nếu dùng), hỏng mạch đo lường điện áp DC link.
• Khắc phục sơ bộ: Kiểm tra điện áp nguồn cung cấp. Tăng thời gian giảm tốc. Kiểm tra kết nối và tình trạng điện trở hãm (nếu có), tính toán lại công suất điện trở hãm nếu cần.

F006 (Undervoltage): Lỗi Thấp áp DC Link

• Nguyên nhân có thể: Điện áp nguồn đầu vào quá thấp hoặc bị sụt áp đột ngột, mất pha đầu vào, lỗi trong mạch chỉnh lưu hoặc mạch sạc tụ DC link.
• Khắc phục sơ bộ: Kiểm tra điện áp và chất lượng nguồn cung cấp 3 pha. Kiểm tra cầu chì, aptomat, contactor cấp nguồn cho biến tần.

F008 (Drive Overtemperature): Lỗi Quá nhiệt Biến tần

• Nguyên nhân có thể: Nhiệt độ môi trường quá cao, quạt làm mát bị hỏng hoặc bị kẹt, khe thông gió bị tắc nghẽn, biến tần hoạt động quá tải trong thời gian dài.
• Khắc phục sơ bộ: Kiểm tra nhiệt độ môi trường xung quanh. Vệ sinh bộ tản nhiệt và khe thông gió. Kiểm tra hoạt động của quạt làm mát, thay thế nếu cần. Giảm tải hoặc xem xét sử dụng biến tần công suất lớn hơn nếu tình trạng quá tải thường xuyên xảy ra.

F011 (Motor Overtemperature – I2t): Lỗi Quá nhiệt Động cơ (Tính toán)

• Nguyên nhân có thể: Động cơ hoạt động quá tải trong thời gian dài, thông số bảo vệ nhiệt động cơ (P106, P107) cài đặt không đúng, điều kiện làm mát động cơ kém.
• Khắc phục sơ bộ: Kiểm tra tải cơ khí xem có bị kẹt hay quá nặng không. Kiểm tra lại thông số P106, P107 dựa trên dữ liệu động cơ. Đảm bảo động cơ được làm mát tốt (quạt trên động cơ hoạt động, không bị bụi bẩn che lấp).

F023 (Fault External): Lỗi Tín hiệu Ngoài

• Nguyên nhân có thể: Tín hiệu lỗi từ một thiết bị bên ngoài được kết nối vào một ngõ vào số (Digital Input) đã được cấu hình là chân báo lỗi ngoài (External Fault).
• Khắc phục sơ bộ: Kiểm tra thiết bị bên ngoài đang gửi tín hiệu lỗi (ví dụ: rơ le nhiệt động cơ, cảm biến an toàn…).

F051/F052 (Motor Stall / Motor Blocked): Động cơ bị kẹt / bị khóa

• Nguyên nhân có thể: Tải cơ khí quá lớn khiến động cơ không thể quay hoặc bị dừng đột ngột, cài đặt giới hạn mô-men xoắn quá thấp.
• Khắc phục sơ bộ: Kiểm tra tải cơ khí. Tăng giới hạn mô-men xoắn nếu cần thiết và phù hợp với ứng dụng.

7. Nâng tầm Hệ thống của bạn cùng 6SE7021-3TP60 và Thanh Thiên Phú

Bạn là kỹ sư điện đang tìm kiếm giải pháp điều khiển động cơ tin cậy và hiệu quả? Bạn là quản lý kỹ thuật muốn tối ưu hóa chi phí vận hành và nâng cao năng suất nhà máy? Hay bạn là chủ doanh nghiệp mong muốn đầu tư vào công nghệ hiện đại để tăng cường lợi thế cạnh tranh? 6SE7021-3TP60 Simovert Masterdrives chính là câu trả lời bạn đang tìm kiếm, và thanhthienphu.vn là đối tác tin cậy để biến mong muốn đó thành hiện thực.

Đừng để những thiết bị cũ kỹ, hao tốn năng lượng và thường xuyên trục trặc cản trở sự phát triển của bạn. Đã đến lúc trải nghiệm sự khác biệt mà công nghệ điều khiển Vector Control tiên tiến, độ bền huyền thoại từ Siemens và sự linh hoạt vượt trội của 6SE7021-3TP60 mang lại:

• Hiệu suất đỉnh cao: Điều khiển chính xác tốc độ và mô-men, đáp ứng mọi yêu cầu ứng dụng khắt khe.
• Tiết kiệm năng lượng vượt trội: Giảm đáng kể chi phí điện năng nhờ các thuật toán tối ưu hóa thông minh.
• Độ tin cậy tuyệt đối: Thiết kế bền bỉ, hoạt động ổn định trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, giảm thiểu thời gian dừng máy.
• An toàn tối đa: Tích hợp đầy đủ các chức năng bảo vệ biến tần và động cơ.
• Linh hoạt tích hợp: Dễ dàng kết nối và mở rộng với các hệ thống tự động hóa khác qua nhiều chuẩn giao tiếp.

Liên hệ ngay với thanhthienphu.vn để được tư vấn miễn phí và nhận báo giá tốt nhất cho biến tần 6SE7021-3TP60 Simovert Masterdrives:

• Hotline: 08.12.77.88.99 (Hỗ trợ 24/7)
• Website: thanhthienphu.vn (Tham khảo thêm thông tin sản phẩm và dịch vụ)
• Địa chỉ: 20 đường 29, Khu phố 2, Phường Cát Lái, Thành phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh.

Hãy để thanhthienphu.vn đồng hành cùng bạn trên con đường chinh phục những đỉnh cao mới trong tự động hóa công nghiệp với 6SE7021-3TP60 Simovert Masterdrives!

• 6SE7021-8TP60
• 6SE7026-0ED61
• 6SE7027-2TD61
• 6SE7032-3EP85-0AA0