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上海晉營(yíng)自動(dòng)化科技有限公司
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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(dòng)器系統(tǒng)。許多不同領(lǐng)域和互補(bǔ)市場(chǎng)中的應(yīng)用要求具有高等級(jí)的可擴(kuò)縮性和變頻器擴(kuò)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(dòng)器家族中的一員。各個(gè) SINAMICS 版本都基于一個(gè)公共的平臺(tái)，特別是在接口、工具、操作控制以及方面。
所有的 SINAMICS 驅(qū)動(dòng)器都支持TIA 體系，在工程設(shè)計(jì)、通訊和數(shù)據(jù)管理方面與西門子的SIMATIC、SIMOTION 和 SINUMERIK 自動(dòng)化系統(tǒng)使用了相同的方式。在使用這些系統(tǒng)時(shí)，可以使用 SINAMICS 簡(jiǎn)單的生成自動(dòng)化解決方案。
由于可以標(biāo)準(zhǔn)化、無縫的集成到西門子的自動(dòng)化環(huán)境中，用戶還可以更快速的進(jìn)行整機(jī)自動(dòng)化和驅(qū)動(dòng)器技術(shù)的工程設(shè)計(jì)和試運(yùn)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(hù)和備件保存都得到了簡(jiǎn)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(zhǔn)的 PROFIBUS。可以選配提供 PROFINET。使用外部適配器可以實(shí)現(xiàn)與其他現(xiàn)場(chǎng)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(zhǔn)或高級(jí) CUD，或這兩者組合。還可以使用兩個(gè) 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(dòng)器技術(shù)和互補(bǔ)市場(chǎng)相關(guān)的要求——無論是在技術(shù)還是經(jīng)濟(jì)方面。
勵(lì)磁電源供電符合要求
- 對(duì)于不帶勵(lì)磁的裝置（從 60A 額定直流電流或更高電流供電）
- 對(duì)于帶有 1Q 勵(lì)磁的裝置（帶有集成的續(xù)流電路）
- 對(duì)于具有 2Q 勵(lì)磁的裝置，可以主動(dòng)降低電流實(shí)現(xiàn)快速的勵(lì)磁電流變化，并集成了勵(lì)磁過壓保護(hù)裝置（從 60A 額定直流電流或更高電流）
對(duì)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(lì)磁電流的版本，取代 40A 勵(lì)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(lì)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(hù)）
使用 24V 供電，可以簡(jiǎn)單的實(shí)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(duì)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(jī)電纜來測(cè)量直流電機(jī)的絕緣電阻。為了確保工廠和系統(tǒng)的安全，以及避免電機(jī)受到嚴(yán)重的損壞，必須強(qiáng)制性的對(duì)直流電機(jī)的絕緣電阻進(jìn)行定期檢查。
自由函數(shù)塊和驅(qū)動(dòng)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(dòng)器控制圖（DCC）的自由函數(shù)塊擴(kuò)展功能范圍。這使驅(qū)動(dòng)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(jì)上。
使用 SINAMICS 組件可以擴(kuò)展功能性
通過將 SINAMICS 的補(bǔ)充模塊與 DRIVE-CliQ 接口（高級(jí) CUD）進(jìn)行耦合可以獲得附加的輸入和輸出。這樣就提高了對(duì)工廠和系統(tǒng)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)的靈活性，同時(shí)優(yōu)化了成本。
可以進(jìn)行單相連接
對(duì)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(shí)，裝置的功能也全都完整可用。這意味著，例如當(dāng)對(duì)一個(gè)單相連接的變頻器進(jìn)行更新時(shí)，無需對(duì)現(xiàn)有機(jī)器或工廠進(jìn)行變更 - 而且經(jīng)過更新的驅(qū)動(dòng)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(jí)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(yùn)輸允許的溫度范圍達(dá)到 -40 ℃ 到 +70 ℃，所以使在高氣候壓力地區(qū)的應(yīng)用更加簡(jiǎn)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(dòng)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(jìn)一步提高。
根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，有針對(duì)二象限和四象限運(yùn)行的裝置。該設(shè)備由于集成了參數(shù)化裝置具有自動(dòng)功能，不需要任何附加設(shè)備進(jìn)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(shí)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(duì)直流驅(qū)動(dòng)器進(jìn)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(xì)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(shì)
- 使用SINAMICS DC MASTER 系列豐富的產(chǎn)品，所需的培訓(xùn)時(shí)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(zhǔn)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(jì)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(kuò)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(jì)上。不同的客戶需求，包括接口的類型和數(shù)量以及計(jì)算性能和速度都可以通過選擇標(biāo)準(zhǔn) CUD、高級(jí) CUD 或者組合使用來準(zhǔn)確滿足。 - 由于能夠快速簡(jiǎn)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(jì)使它們能夠?qū)崿F(xiàn)快速簡(jiǎn)單的更換。可以隨時(shí)檢查現(xiàn)有的備件，設(shè)備的序列號(hào)。 - 使用帶有圖形化 LCD 和純文本顯示屏的 AOP30 高級(jí)操作面板上的交互菜單可以方便的進(jìn)行調(diào)試和參數(shù)化，還可以使用STARTER 調(diào)試工具進(jìn)行獲得 PC 支持（見“工具和工程設(shè)計(jì)”）。
- 在完整的生產(chǎn)過程中，所有組件都會(huì)受到全面的測(cè)試和檢測(cè)。這就確保了高度的功能安全性。
- 使用如標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)化解決方案中；
應(yīng)用
直流驅(qū)動(dòng)器技術(shù)：高動(dòng)態(tài)、堅(jiān)固、經(jīng)濟(jì)有效
根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，直流驅(qū)動(dòng)器經(jīng)常是價(jià)格zui有利的驅(qū)動(dòng)器解決方案。在可靠性、操作友好性和運(yùn)行特性方面有許多優(yōu)點(diǎn)。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(jì)原因仍然使用直流驅(qū)動(dòng)器：
- 價(jià)格實(shí)惠的四象限運(yùn)行
- 低速持續(xù)運(yùn)行
- 即使低速情況下也能保證全轉(zhuǎn)矩
- 高起動(dòng)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(dòng)器的主要應(yīng)用包括：
- 滾軋機(jī)驅(qū)動(dòng)器
- 劃線機(jī)
- 擠出機(jī)和混捏機(jī)
- 壓力機(jī)
- 升降機(jī)和起重機(jī)
- 索道和電梯
- 礦井提升機(jī)
- 測(cè)試臺(tái)驅(qū)動(dòng)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(jìn)行合適的參數(shù)設(shè)置而自由選擇：
可以實(shí)現(xiàn)放縮，因此 * 設(shè)定值（由主設(shè)定值和補(bǔ)充設(shè)定值形成）相當(dāng)于zui高電機(jī)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(diǎn)，例如可以在斜坡函數(shù)發(fā)生器之前或者之后輸入補(bǔ)充設(shè)定值。可以使用二進(jìn)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(huì)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(huì)激活。 |
實(shí)際速度 | 可以選擇四個(gè)來源之一作為速度的實(shí)際值信號(hào)。
|
斜坡函數(shù)發(fā)生器 | 當(dāng)在設(shè)定值輸入上引入了一個(gè)階躍變化時(shí)，斜坡函數(shù)發(fā)生器會(huì)采用恒定的上升率改變信號(hào)的設(shè)定值。斜坡上升時(shí)間和斜坡下降時(shí)間可以獨(dú)立的進(jìn)行選擇。此外，斜坡函數(shù)發(fā)生器在斜坡時(shí)間開始結(jié)束時(shí)會(huì)有起始和結(jié)束舍位（加速限制）。 任何時(shí)候斜坡發(fā)生器都可以獨(dú)立設(shè)置。 對(duì)于斜坡發(fā)生器倍數(shù)有三個(gè)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(jìn)行選擇。斜坡函數(shù)發(fā)生器參數(shù)可以在運(yùn)行中切換。此外，通過一個(gè)連接器可以對(duì)參數(shù)組 1 的值應(yīng)用倍增系數(shù)（通過一個(gè)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(shí)，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(huì)對(duì)設(shè)定值和實(shí)際速度值進(jìn)行對(duì)比，如果有偏差，就在電流控制器中輸入一個(gè)合適電流設(shè)定值（原則：使用更低等級(jí)的電流控制器控制速度）。速度控制器被實(shí)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(dú)立調(diào)整。Kp（增益）值可以根據(jù)連接器的信號(hào)（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(shí)際速度值、實(shí)際電流值、設(shè)定值-實(shí)際值的距離或卷筒直徑調(diào)整。可以進(jìn)行預(yù)控制，以便在速度控制環(huán)路上實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)性能。為了實(shí)現(xiàn)此目的，例如根據(jù)摩擦和驅(qū)動(dòng)器的慣性運(yùn)動(dòng)，在速度控制器之后可以增加一個(gè)轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)。摩擦和慣性運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償使用自動(dòng)優(yōu)化運(yùn)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(dòng)轉(zhuǎn)換”選擇功能在運(yùn)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(gè)二元用戶分配端子或串口選擇作為二進(jìn)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(dòng)器狀態(tài)中會(huì)激活一個(gè)限制控制器（轉(zhuǎn)矩或電流控制運(yùn)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(dòng)器以不受控的方式加速。進(jìn)行干預(yù)時(shí)，驅(qū)動(dòng)器速度會(huì)被限制在一個(gè)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(dá)轉(zhuǎn)矩設(shè)定值或者電流設(shè)定值。在轉(zhuǎn)矩受控運(yùn)行時(shí)，速度控制器輸出使用機(jī)器通量 ? 進(jìn)行了加權(quán)，并傳輸給電流限制級(jí)作為電流設(shè)定值。轉(zhuǎn)矩控制主要應(yīng)用在弱磁運(yùn)行中，以便獨(dú)立于速度限制zui大電機(jī)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(shí)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(hù)變頻器和電機(jī)。zui低的量應(yīng)始終能夠有效的用作實(shí)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(jì)算晶閘管的熱態(tài)用于所有當(dāng)前值。達(dá)到晶閘管限制溫度時(shí)，裝置會(huì)按照參數(shù)設(shè)置的功能做出響應(yīng)，即變頻器電流會(huì)下降到額定直流電流，或裝置會(huì)關(guān)機(jī)并發(fā)出故障信息。該功能用于保護(hù)晶閘管。 |
電流控制器 | 電流控制器實(shí)現(xiàn)成了 PI 控制器，具有 P 增益和積分時(shí)間參數(shù)，兩個(gè)參數(shù)可以獨(dú)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(shí)際電流值使用三相側(cè)的電流互感器來感測(cè)，并通過一個(gè)負(fù)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(huì)把觸發(fā)角傳輸給選通裝置 - 預(yù)控制功能同時(shí)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(dòng)態(tài)性能。這允許在電流控制環(huán)上有 6 到 9ms 的上升時(shí)間。預(yù)控制的有效性取決于電流設(shè)定值和電機(jī)的 EMF，確保了（對(duì)于間歇和連續(xù)電流或當(dāng)轉(zhuǎn)矩方向反向時(shí)）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(dòng)倒車模塊 | 與電流控制環(huán)相結(jié)合，自動(dòng)倒車模塊（僅適用于帶有四象限驅(qū)動(dòng)器的裝置）可以確保改變轉(zhuǎn)矩方向所需的所有運(yùn)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(cè)。觸發(fā)脈沖的時(shí)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(huì)自動(dòng)適應(yīng)實(shí)際工頻。 |
勵(lì)磁電路上的閉環(huán)控制功能 | |
EMF 控制器 | EMF 控制器會(huì)對(duì) EMF（感應(yīng)電機(jī)電壓）的設(shè)定值和實(shí)際值進(jìn)行對(duì)比，并為勵(lì)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(lì)磁電流控制器 | 勵(lì)磁電流控制器是一個(gè) PI 控制器 - 其中 Kp 及 Tn 可以獨(dú)立設(shè)置它還可以作為純 P 或純 I 控制器運(yùn)行。預(yù)控制功能與勵(lì)磁電流控制器同時(shí)運(yùn)行。其作為電流設(shè)定值和線路供電電壓的函數(shù)計(jì)算和設(shè)置用于勵(lì)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(lì)磁電路具有適當(dāng)?shù)膭?dòng)態(tài)性能。 |
選通裝置 | 選通裝置為與位于勵(lì)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(cè)，因此與電子器件的電源無關(guān)。觸發(fā)脈沖的時(shí)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(huì)自動(dòng)適應(yīng)實(shí)際線路供電電壓。 |
驅(qū)動(dòng)器組件之間的通訊 | |
DRIVE-CLiQ | SINAMICS 組件之間的通訊使用標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)器組件）實(shí)現(xiàn)。這就把控制裝置與所連接的驅(qū)動(dòng)器組件（例如直流變頻器、終端模塊等）進(jìn)行了耦合。 DRIVE-CLiQ 可以為所有 SINAMICS 驅(qū)動(dòng)器提供標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口。這就使驅(qū)動(dòng)器功能可以實(shí)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(zhǔn)，使用雙絞線。DRIVE-CLiQ線路可以提供發(fā)送和接收信號(hào)功能，以及 24V 供電。 設(shè)定值和實(shí)際值、控制命令、狀態(tài)反饋信號(hào)和驅(qū)動(dòng)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(gè)控制裝置（2 到 64 個(gè)）可以直接交換數(shù)據(jù)。不需要更高等級(jí)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(jí) CUD 還需要一塊存儲(chǔ)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(gè)參與的裝置都可以發(fā)送和接收zui多 16 個(gè)過程數(shù)據(jù)字。 例如，SINAMICS Link 可以用于以下應(yīng)用：
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