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概述
組態(tài)
SINAMICS DC MASTER 是用于基本應(yīng)用和要求苛刻的直流應(yīng)用的驅(qū)動器系統(tǒng)。許多不同領(lǐng)域和互補市場中的應(yīng)用要求具有高等級的可擴縮性和變頻器擴展能力。
為了能夠確保多用性，SINAMICS DC MASTER 集中了大量的新功能：
SINAMICS 變頻調(diào)速柜系列
SINAMICS DC MASTER 是 SINAMICS 驅(qū)動器家族中的一員。各個 SINAMICS 版本都基于一個公共的平臺，特別是在接口、工具、操作控制以及方面。
所有的 SINAMICS 驅(qū)動器都支持TIA 體系，在工程設(shè)計、通訊和數(shù)據(jù)管理方面與西門子的SIMATIC、SIMOTION 和 SINUMERIK 自動化系統(tǒng)使用了相同的方式。在使用這些系統(tǒng)時，可以使用 SINAMICS 簡單的生成自動化解決方案。
由于可以標(biāo)準化、無縫的集成到西門子的自動化環(huán)境中，用戶還可以更快速的進行整機自動化和驅(qū)動器技術(shù)的工程設(shè)計和試運行中。此外，還可以降低相關(guān)的培訓(xùn)成本，并且使產(chǎn)品支持、服務(wù)、維護和備件保存都得到了簡化。
標(biāo)配 PROFIBUS，可以選配 PROFINET
該設(shè)備標(biāo)配了作為工業(yè)標(biāo)準的 PROFIBUS。可以選配提供 PROFINET。使用外部適配器可以實現(xiàn)與其他現(xiàn)場總線系統(tǒng)的通訊。
控制裝置的變化版
為了能夠*化的滿足與技術(shù)功能的接口和通訊性能相關(guān)的要求，可以選擇標(biāo)準或高級 CUD，或這兩者組合。還可以使用兩個 CUD 來提高技術(shù)上開環(huán)和閉環(huán)控制任務(wù)的性能。這就使該設(shè)備可以*化的廣泛適應(yīng)于驅(qū)動器技術(shù)和互補市場相關(guān)的要求——無論是在技術(shù)還是經(jīng)濟方面。
勵磁電源供電符合要求
- 對于不帶勵磁的裝置（從 60A 額定直流電流或更高電流供電）
- 對于帶有 1Q 勵磁的裝置（帶有集成的續(xù)流電路）
- 對于具有 2Q 勵磁的裝置，可以主動降低電流實現(xiàn)快速的勵磁電流變化，并集成了勵磁過壓保護裝置（從 60A 額定直流電流或更高電流）
對于從額定 1500A 或更高電流供電的裝置，還可以在 1Q 或 2Q 版本中選擇具有 85A 額定勵磁電流的版本，取代 40A 勵磁供電。
另外，如果應(yīng)用情況需要的話，當(dāng)然還可以連接外部勵磁電源裝置。
24 V DC 電子裝置電源
直流變頻器的電子裝置電源現(xiàn)有兩種版本可用：
- 連接 230 V/400 V AC 的版本或
- 連接 24V 直流的版本（帶有極性接反保護）
使用 24V 供電，可以簡單的實現(xiàn) UPS 功能——因此可以提高工廠或系統(tǒng)的可用性。
上圖顯示的是 24V 直流電源 SITOP smart。
電源部分與地隔離
裝置內(nèi)部的電源部分電壓感應(yīng)功能對于電子裝置來說是懸空的（電氣隔離）。
因此，在將來沒有必要通過斷開/連接電機電纜來測量直流電機的絕緣電阻。為了確保工廠和系統(tǒng)的安全，以及避免電機受到嚴重的損壞，必須強制性的對直流電機的絕緣電阻進行定期檢查。
自由函數(shù)塊和驅(qū)動器控制圖
裝置標(biāo)配了足夠數(shù)量的自由函數(shù)塊可用于各種應(yīng)用。可以自由的使用來自驅(qū)動器控制圖（DCC）的自由函數(shù)塊擴展功能范圍。這使驅(qū)動器可以*化的使用特殊應(yīng)用——無論是在技術(shù)上還是經(jīng)濟上。
使用 SINAMICS 組件可以擴展功能性
通過將 SINAMICS 的補充模塊與 DRIVE-CliQ 接口（高級 CUD）進行耦合可以獲得附加的輸入和輸出。這樣就提高了對工廠和系統(tǒng)進行工程設(shè)計時的靈活性，同時優(yōu)化了成本。
可以進行單相連接
對于zui高 125A 和zui高 575 V交流的裝置，甚至在只通過兩根導(dǎo)線供電時，裝置的功能也全都完整可用。這意味著，例如當(dāng)對一個單相連接的變頻器進行更新時，無需對現(xiàn)有機器或工廠進行變更 - 而且經(jīng)過更新的驅(qū)動系統(tǒng)可以集成到的通訊概念里（TIA）。
涂層 PCB 和鍍鎳銅母線
可以選擇雙噴帶涂層的 PCB 和鍍鎳銅母線提高用于高污染等級和氣候壓力環(huán)境中的可靠性 - 也可以用于具有更高環(huán)境壓力的情況。
工作溫度范圍寬
由于保存和運輸允許的溫度范圍達到 -40 ℃ 到 +70 ℃，所以使在高氣候壓力地區(qū)的應(yīng)用更加簡單。
SINAMICS DC MASTER 變頻器
SINAMICS DC MASTER 系列變頻器包括了DC Converter（直流變頻器）和控制模塊產(chǎn)品。
直流變頻器（DC Converter）包括了用于連接三相供電系統(tǒng)的內(nèi)置裝置。這些都可用于電樞供電和可變速直流驅(qū)動器領(lǐng)域。該裝置的額定直流電流范圍為 15 到 3 000 A，可以通過并聯(lián)直流變頻器進一步提高。
根據(jù)實際應(yīng)用情況，有針對二象限和四象限運行的裝置。該設(shè)備由于集成了參數(shù)化裝置具有自動功能，不需要任何附加設(shè)備進行參數(shù)化。所有與開環(huán)和閉環(huán)控制相關(guān)的功能，以及所有和輔助功能都由微處理器系統(tǒng)處理。設(shè)定值和實際值可以作為模擬量或數(shù)字量輸入。
SINAMICS DC MASTER Control Module（直流主控制模塊）是SIMOREG CM 的后續(xù)產(chǎn)品，主要用于對直流驅(qū)動器進行翻新和更新。
SINAMICS DC MASTER 轉(zhuǎn)換器現(xiàn)有以下規(guī)格（自通風(fēng)zui高到 125A）：
直流變頻器 | 控制模塊 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
額定直流電流 | ||||||
≤ 30 | ≤ 280 | ≤ 600 | ≤ 850 | ≤ 1 200 | ≤ 3 000 | – |
尺寸 (W ×H ×D) | ||||||
268 × 385 × 221 | 268 × 385 × 252 | 268 × 625 × 275 | 268 × 700 × 311 | 268 × 785 × 435 | 453 × 883 × 505 | 271 × 388 × 253 |
詳細的尺寸圖見 PDF 文件，可以在 DVD 光盤的目錄 D 23.1 下找到 DXF 格式的文件，
優(yōu)勢
- 使用SINAMICS DC MASTER 系列豐富的產(chǎn)品，所需的培訓(xùn)時間更少、成本更低、產(chǎn)品使用了zui大數(shù)量的相同部件。
標(biāo)準和無縫系列的SINAMICS DC MASTER 裝置可以處理極寬范圍的電流和電壓。該系列設(shè)備設(shè)計用于連接三相線路供電。此外，該設(shè)備還可以連接zui高額定直流 125A 的單相線路供電。 - 功能和性能方面具有靈活的擴展能力。
產(chǎn)品豐富，有許多選件可以讓直流轉(zhuǎn)換器*化的滿足客戶需求 - 無論是在技術(shù)上還是經(jīng)濟上。不同的客戶需求，包括接口的類型和數(shù)量以及計算性能和速度都可以通過選擇標(biāo)準 CUD、高級 CUD 或者組合使用來準確滿足。 - 由于能夠快速簡單的更換組件，提高了工廠和系統(tǒng)的可用性。
可更換組件的設(shè)計使它們能夠?qū)崿F(xiàn)快速簡單的更換。可以隨時檢查現(xiàn)有的備件，設(shè)備的序列號。 - 使用帶有圖形化 LCD 和純文本顯示屏的 AOP30 高級操作面板上的交互菜單可以方便的進行調(diào)試和參數(shù)化，還可以使用STARTER 調(diào)試工具進行獲得 PC 支持（見“工具和工程設(shè)計”）。
- 在完整的生產(chǎn)過程中，所有組件都會受到全面的測試和檢測。這就確保了高度的功能安全性。
- 使用如標(biāo)準的 PROFIBUS 通訊接口和各種模擬和數(shù)字接口，可將它們輕松集成到自動化解決方案中；
應(yīng)用
直流驅(qū)動器技術(shù)：高動態(tài)、堅固、經(jīng)濟有效
根據(jù)實際應(yīng)用情況，直流驅(qū)動器經(jīng)常是價格zui有利的驅(qū)動器解決方案。在可靠性、操作友好性和運行特性方面有許多優(yōu)點。像過去一樣，在許多工業(yè)領(lǐng)域都有充足的技術(shù)和經(jīng)濟原因仍然使用直流驅(qū)動器：
- 價格實惠的四象限運行
- 低速持續(xù)運行
- 即使低速情況下也能保證全轉(zhuǎn)矩
- 高起動轉(zhuǎn)矩
- 恒定功率下速度控制范圍寬
- 空間要求低，重量輕
- 可靠性高
直流驅(qū)動器的主要應(yīng)用包括：
- 滾軋機驅(qū)動器
- 劃線機
- 擠出機和混捏機
- 壓力機
- 升降機和起重機
- 索道和電梯
- 礦井提升機
- 測試臺驅(qū)動器
功能
電樞電路上的閉環(huán)控制的功能 | |
速度設(shè)定值 | 速度設(shè)定值和附加設(shè)定值的來源可以通過進行合適的參數(shù)設(shè)置而自由選擇：
可以實現(xiàn)放縮，因此 * 設(shè)定值（由主設(shè)定值和補充設(shè)定值形成）相當(dāng)于zui高電機速度。 設(shè)定值可以通過參數(shù)或連接器輸入限制在zui小值和zui大值之間。此外，在軟件中提供了其它點，例如可以在斜坡函數(shù)發(fā)生器之前或者之后輸入補充設(shè)定值。可以使用二進制選擇“設(shè)定值啟用功能”。在可參數(shù)化濾波器功能（PT1 元件）之后，總設(shè)定值會傳輸給速度控制器的設(shè)定值輸入。在這種情況下，斜坡函數(shù)發(fā)生器也會激活。 |
實際速度 | 可以選擇四個來源之一作為速度的實際值信號。
|
斜坡函數(shù)發(fā)生器 | 當(dāng)在設(shè)定值輸入上引入了一個階躍變化時，斜坡函數(shù)發(fā)生器會采用恒定的上升率改變信號的設(shè)定值。斜坡上升時間和斜坡下降時間可以獨立的進行選擇。此外，斜坡函數(shù)發(fā)生器在斜坡時間開始結(jié)束時會有起始和結(jié)束舍位（加速限制）。 任何時候斜坡發(fā)生器都可以獨立設(shè)置。 對于斜坡發(fā)生器倍數(shù)有三個參數(shù)可以設(shè)置；可以通過二元選擇輸入或串口（通過binector）進行選擇。斜坡函數(shù)發(fā)生器參數(shù)可以在運行中切換。此外，通過一個連接器可以對參數(shù)組 1 的值應(yīng)用倍增系數(shù)（通過一個連接器修改斜坡函數(shù)發(fā)生器數(shù)據(jù)）。在輸入斜坡函數(shù)發(fā)生器倍數(shù)為 0 時，速度設(shè)定值直接從速度控制器輸入。 |
速度控制器 | 速度控制器會對設(shè)定值和實際速度值進行對比，如果有偏差，就在電流控制器中輸入一個合適電流設(shè)定值（原則：使用更低等級的電流控制器控制速度）。速度控制器被實現(xiàn)成了帶有附加 D 組件（可以選擇）的 PI 控制器。此外，可開關(guān)的下降功能可以參數(shù)化。所有的控制器參數(shù)都可以獨立調(diào)整。Kp（增益）值可以根據(jù)連接器的信號（內(nèi)部或外部）調(diào)整。 在這種情況下，速度控制器的 P 增益可以根據(jù)實際速度值、實際電流值、設(shè)定值-實際值的距離或卷筒直徑調(diào)整。可以進行預(yù)控制，以便在速度控制環(huán)路上實現(xiàn)高動態(tài)性能。為了實現(xiàn)此目的，例如根據(jù)摩擦和驅(qū)動器的慣性運動，在速度控制器之后可以增加一個轉(zhuǎn)矩控制信號。摩擦和慣性運動補償使用自動優(yōu)化運行來決定。 速度控制器的輸出量可以在啟用了該控制器后直接通過參數(shù)來調(diào)整。 根據(jù)參數(shù)化，可以將速度控制器旁路掉，并通過閉環(huán)轉(zhuǎn)矩或電流控制來控制變頻器。而且，還可以使用“前導(dǎo)/隨動轉(zhuǎn)換”選擇功能在運行過程中在速度控制/轉(zhuǎn)矩控制之間切換。該功能可以使用一個二元用戶分配端子或串口選擇作為二進制。轉(zhuǎn)矩設(shè)定值通過可選擇連接器輸入，因此可以來自模擬用戶可分配端子或串口。 在隨后的驅(qū)動器狀態(tài)中會激活一個限制控制器（轉(zhuǎn)矩或電流控制運行）。在這種情況下，根據(jù)速度限制（可以使用參數(shù)選擇），限制控制器可以干預(yù)控制，以防止驅(qū)動器以不受控的方式加速。進行干預(yù)時，驅(qū)動器速度會被限制在一個可調(diào)偏差內(nèi)。 |
轉(zhuǎn)矩限制 | 速度控制器的輸出根據(jù)參數(shù)化的情況可以表達轉(zhuǎn)矩設(shè)定值或者電流設(shè)定值。在轉(zhuǎn)矩受控運行時，速度控制器輸出使用機器通量 ? 進行了加權(quán)，并傳輸給電流限制級作為電流設(shè)定值。轉(zhuǎn)矩控制主要應(yīng)用在弱磁運行中，以便獨立于速度限制zui大電機轉(zhuǎn)矩。 現(xiàn)有以下功能：
zui低的量應(yīng)始終能夠有效的用作實際轉(zhuǎn)矩限制使用。可以在轉(zhuǎn)矩限制之后增加附加轉(zhuǎn)矩設(shè)定值。 |
限流功能 | 在使用了轉(zhuǎn)矩限制之后可以調(diào)整限流以保護變頻器和電機。zui低的量應(yīng)始終能夠有效的用作實際限流值。 可以設(shè)置成以下限流值：
I2t 電源部分的監(jiān)控：計算晶閘管的熱態(tài)用于所有當(dāng)前值。達到晶閘管限制溫度時，裝置會按照參數(shù)設(shè)置的功能做出響應(yīng)，即變頻器電流會下降到額定直流電流，或裝置會關(guān)機并發(fā)出故障信息。該功能用于保護晶閘管。 |
電流控制器 | 電流控制器實現(xiàn)成了 PI 控制器，具有 P 增益和積分時間參數(shù)，兩個參數(shù)可以獨立設(shè)置。P 和 I 分量還可以停用（純 P 控制器或純 I 控制器）。實際電流值使用三相側(cè)的電流互感器來感測，并通過一個負載電阻和模數(shù)轉(zhuǎn)換之后的整流饋送給電流控制器。變頻器相關(guān)電流的分辨率是 10 位。限流輸出用于電流設(shè)定值。 電流控制器輸出會把觸發(fā)角傳輸給選通裝置 - 預(yù)控制功能同時有效。 |
預(yù)控制 | 電流控制環(huán)上的預(yù)控制可以提高閉環(huán)控制的動態(tài)性能。這允許在電流控制環(huán)上有 6 到 9ms 的上升時間。預(yù)控制的有效性取決于電流設(shè)定值和電機的 EMF，確保了（對于間歇和連續(xù)電流或當(dāng)轉(zhuǎn)矩方向反向時）所需的觸發(fā)角能夠作為設(shè)定值快速的傳輸給選通裝置。 |
自動倒車模塊 | 與電流控制環(huán)相結(jié)合，自動倒車模塊（僅適用于帶有四象限驅(qū)動器的裝置）可以確保改變轉(zhuǎn)矩方向所需的所有運行和過程的邏輯序列。轉(zhuǎn)矩方向還可以在需要通過參數(shù)停用。 |
選通裝置 | 選通裝置為與線路供電電壓同步的電源部分晶閘管生成觸發(fā)脈沖。同步與速度和電子器件供電無關(guān)，在電源部分感測。觸發(fā)脈沖的時序由電流控制器和預(yù)控制的輸出值限定。可以用參數(shù)設(shè)置觸發(fā)角度限制。 在 45 到 65 Hz 頻率范圍上，選通裝置會自動適應(yīng)實際工頻。 |
勵磁電路上的閉環(huán)控制功能 | |
EMF 控制器 | EMF 控制器會對 EMF（感應(yīng)電機電壓）的設(shè)定值和實際值進行對比，并為勵磁電流控制器輸入設(shè)定值。因此，這允許弱磁控制，其取決于 EMF。 |
勵磁電流控制器 | 勵磁電流控制器是一個 PI 控制器 - 其中 Kp 及 Tn 可以獨立設(shè)置它還可以作為純 P 或純 I 控制器運行。預(yù)控制功能與勵磁電流控制器同時運行。其作為電流設(shè)定值和線路供電電壓的函數(shù)計算和設(shè)置用于勵磁電路的觸發(fā)角度。預(yù)控制支持電流控制器，可以確保勵磁電路具有適當(dāng)?shù)膭討B(tài)性能。 |
選通裝置 | 選通裝置為與位于勵磁電路線路供電電壓同步的電源部分晶閘管生成觸發(fā)脈沖。同步在電源部分檢測，因此與電子器件的電源無關(guān)。觸發(fā)脈沖的時序由電流控制器和預(yù)控制的輸出值限定。可以用參數(shù)設(shè)置觸發(fā)角度限制。在 45 到 65 Hz 頻率范圍上，選通裝置會自動適應(yīng)實際線路供電電壓。 |
驅(qū)動器組件之間的通訊 | |
DRIVE-CLiQ | SINAMICS 組件之間的通訊使用標(biāo)準的內(nèi)部 SINAMICS 接口 DRIVE-CLiQ（Drive Component Link with IQ的縮寫，使用 IQ 連接驅(qū)動器組件）實現(xiàn)。這就把控制裝置與所連接的驅(qū)動器組件（例如直流變頻器、終端模塊等）進行了耦合。 DRIVE-CLiQ 可以為所有 SINAMICS 驅(qū)動器提供標(biāo)準數(shù)字接口。這就使驅(qū)動器功能可以實現(xiàn)模塊化，并因此為提高了定制解決方案的靈活性（允許電源和智能性分開處理）。 DRIVE-CLiQ 硬件基于工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準，使用雙絞線。DRIVE-CLiQ線路可以提供發(fā)送和接收信號功能，以及 24V 供電。 設(shè)定值和實際值、控制命令、狀態(tài)反饋信號和驅(qū)動器組件的電子額定銘牌數(shù)據(jù)都通過 DRIVE-CLiQ 傳輸。DRIVE-CLiQ 電纜必須使用原裝的西門子電纜。由于具有特殊的傳輸和阻尼特性，只有這些電纜能夠確保系統(tǒng)功能良好。 |
SINAMICS Link | SINAMICS Link 使多個控制裝置（2 到 64 個）可以直接交換數(shù)據(jù)。不需要更高等級的主設(shè)備。 以下控制裝置支持 SINAMICS Link：
為了使用 SINAMICS Link，所有的控制裝置都必須配備 CBE20 通訊板（選件 G20）。 此外，高級 CUD 還需要一塊存儲卡（選件 S01、S02）。通訊可以是同步（僅 CU320-2）或非同步的，也可以是兩者的組合形式。每個參與的裝置都可以發(fā)送和接收zui多 16 個過程數(shù)據(jù)字。 例如，SINAMICS Link 可以用于以下應(yīng)用：
|
