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上海晋营自动化科技有限公司
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概述
组态
SINAMICS DC MASTER 是用于基本应用和要求苛刻的直流应用的驱动器系统。许多不同领域和互补市场中的应用要求具有高等级的可扩缩性和变频器扩展能力。
为了能够确保多用性，SINAMICS DC MASTER 集中了大量的新功能：
SINAMICS 变频调速柜系列
SINAMICS DC MASTER 是 SINAMICS 驱动器家族中的一员。各个 SINAMICS 版本都基于一个公共的平台，特别是在接口、工具、操作控制以及方面。
所有的 SINAMICS 驱动器都支持TIA 体系，在工程设计、通讯和数据管理方面与西门子的SIMATIC、SIMOTION 和 SINUMERIK 自动化系统使用了相同的方式。在使用这些系统时，可以使用 SINAMICS 简单的生成自动化解决方案。
由于可以标准化、无缝的集成到西门子的自动化环境中，用户还可以更快速的进行整机自动化和驱动器技术的工程设计和试运行中。此外，还可以降低相关的培训成本，并且使产品支持、服务、维护和备件保存都得到了简化。
标配 PROFIBUS，可以选配 PROFINET
该设备标配了作为工业标准的 PROFIBUS。可以选配提供 PROFINET。使用外部适配器可以实现与其他现场总线系统的通讯。
控制装置的变化版
为了能够*化的满足与技术功能的接口和通讯性能相关的要求，可以选择标准或高级 CUD，或这两者组合。还可以使用两个 CUD 来提高技术上开环和闭环控制任务的性能。这就使该设备可以*化的广泛适应于驱动器技术和互补市场相关的要求——无论是在技术还是经济方面。
励磁电源供电符合要求
- 对于不带励磁的装置（从 60A 额定直流电流或更高电流供电）
- 对于带有 1Q 励磁的装置（带有集成的续流电路）
- 对于具有 2Q 励磁的装置，可以主动降低电流实现快速的励磁电流变化，并集成了励磁过压保护装置（从 60A 额定直流电流或更高电流）
对于从额定 1500A 或更高电流供电的装置，还可以在 1Q 或 2Q 版本中选择具有 85A 额定励磁电流的版本，取代 40A 励磁供电。
另外，如果应用情况需要的话，当然还可以连接外部励磁电源装置。
24 V DC 电子装置电源
直流变频器的电子装置电源现有两种版本可用：
- 连接 230 V/400 V AC 的版本或
- 连接 24V 直流的版本（带有极性接反保护）
使用 24V 供电，可以简单的实现 UPS 功能——因此可以提高工厂或系统的可用性。
上图显示的是 24V 直流电源 SITOP smart。
电源部分与地隔离
装置内部的电源部分电压感应功能对于电子装置来说是悬空的（电气隔离）。
因此，在将来没有必要通过断开/连接电机电缆来测量直流电机的绝缘电阻。为了确保工厂和系统的安全，以及避免电机受到严重的损坏，必须强制性的对直流电机的绝缘电阻进行定期检查。
自由函数块和驱动器控制图
装置标配了足够数量的自由函数块可用于各种应用。可以自由的使用来自驱动器控制图（DCC）的自由函数块扩展功能范围。这使驱动器可以*化的使用特殊应用——无论是在技术上还是经济上。
使用 SINAMICS 组件可以扩展功能性
通过将 SINAMICS 的补充模块与 DRIVE-CliQ 接口（高级 CUD）进行耦合可以获得附加的输入和输出。这样就提高了对工厂和系统进行工程设计时的灵活性，同时优化了成本。
可以进行单相连接
对于zui高 125A 和zui高 575 V交流的装置，甚至在只通过两根导线供电时，装置的功能也全都完整可用。这意味着，例如当对一个单相连接的变频器进行更新时，无需对现有机器或工厂进行变更 - 而且经过更新的驱动系统可以集成到的通讯概念里（TIA）。
涂层 PCB 和镀镍铜母线
可以选择双喷带涂层的 PCB 和镀镍铜母线提高用于高污染等级和气候压力环境中的可靠性 - 也可以用于具有更高环境压力的情况。
工作温度范围宽
由于保存和运输允许的温度范围达到 -40 ℃ 到 +70 ℃，所以使在高气候压力地区的应用更加简单。
SINAMICS DC MASTER 变频器
SINAMICS DC MASTER 系列变频器包括了DC Converter（直流变频器）和控制模块产品。
直流变频器（DC Converter）包括了用于连接三相供电系统的内置装置。这些都可用于电枢供电和可变速直流驱动器领域。该装置的额定直流电流范围为 15 到 3 000 A，可以通过并联直流变频器进一步提高。
根据实际应用情况，有针对二象限和四象限运行的装置。该设备由于集成了参数化装置具有自动功能，不需要任何附加设备进行参数化。所有与开环和闭环控制相关的功能，以及所有和辅助功能都由微处理器系统处理。设定值和实际值可以作为模拟量或数字量输入。
SINAMICS DC MASTER Control Module（直流主控制模块）是SIMOREG CM 的后续产品，主要用于对直流驱动器进行翻新和更新。
SINAMICS DC MASTER 转换器现有以下规格（自通风zui高到 125A）：
直流变频器 | 控制模块 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
额定直流电流 | ||||||
≤ 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 |
详细的尺寸图见 PDF 文件，可以在 DVD 光盘的目录 D 23.1 下找到 DXF 格式的文件，
优势
- 使用SINAMICS DC MASTER 系列丰富的产品，所需的培训时间更少、成本更低、产品使用了zui大数量的相同部件。
标准和无缝系列的SINAMICS DC MASTER 装置可以处理极宽范围的电流和电压。该系列设备设计用于连接三相线路供电。此外，该设备还可以连接zui高额定直流 125A 的单相线路供电。 - 功能和性能方面具有灵活的扩展能力。
产品丰富，有许多选件可以让直流转换器*化的满足客户需求 - 无论是在技术上还是经济上。不同的客户需求，包括接口的类型和数量以及计算性能和速度都可以通过选择标准 CUD、高级 CUD 或者组合使用来准确满足。 - 由于能够快速简单的更换组件，提高了工厂和系统的可用性。
可更换组件的设计使它们能够实现快速简单的更换。可以随时检查现有的备件，设备的序列号。 - 使用带有图形化 LCD 和纯文本显示屏的 AOP30 高级操作面板上的交互菜单可以方便的进行调试和参数化，还可以使用STARTER 调试工具进行获得 PC 支持（见“工具和工程设计”）。
- 在完整的生产过程中，所有组件都会受到全面的测试和检测。这就确保了高度的功能安全性。
- 使用如标准的 PROFIBUS 通讯接口和各种模拟和数字接口，可将它们轻松集成到自动化解决方案中；
应用
直流驱动器技术：高动态、坚固、经济有效
根据实际应用情况，直流驱动器经常是价格zui有利的驱动器解决方案。在可靠性、操作友好性和运行特性方面有许多优点。像过去一样，在许多工业领域都有充足的技术和经济原因仍然使用直流驱动器：
- 价格实惠的四象限运行
- 低速持续运行
- 即使低速情况下也能保证全转矩
- 高起动转矩
- 恒定功率下速度控制范围宽
- 空间要求低，重量轻
- 可靠性高
直流驱动器的主要应用包括：
- 滚轧机驱动器
- 划线机
- 挤出机和混捏机
- 压力机
- 升降机和起重机
- 索道和电梯
- 矿井提升机
- 测试台驱动器
功能
电枢电路上的闭环控制的功能 | |
速度设定值 | 速度设定值和附加设定值的来源可以通过进行合适的参数设置而自由选择：
可以实现放缩，因此 * 设定值（由主设定值和补充设定值形成）相当于zui高电机速度。 设定值可以通过参数或连接器输入限制在zui小值和zui大值之间。此外，在软件中提供了其它点，例如可以在斜坡函数发生器之前或者之后输入补充设定值。可以使用二进制选择“设定值启用功能”。在可参数化滤波器功能（PT1 元件）之后，总设定值会传输给速度控制器的设定值输入。在这种情况下，斜坡函数发生器也会激活。 |
实际速度 | 可以选择四个来源之一作为速度的实际值信号。
|
斜坡函数发生器 | 当在设定值输入上引入了一个阶跃变化时，斜坡函数发生器会采用恒定的上升率改变信号的设定值。斜坡上升时间和斜坡下降时间可以独立的进行选择。此外，斜坡函数发生器在斜坡时间开始结束时会有起始和结束舍位（加速限制）。 任何时候斜坡发生器都可以独立设置。 对于斜坡发生器倍数有三个参数可以设置；可以通过二元选择输入或串口（通过binector）进行选择。斜坡函数发生器参数可以在运行中切换。此外，通过一个连接器可以对参数组 1 的值应用倍增系数（通过一个连接器修改斜坡函数发生器数据）。在输入斜坡函数发生器倍数为 0 时，速度设定值直接从速度控制器输入。 |
速度控制器 | 速度控制器会对设定值和实际速度值进行对比，如果有偏差，就在电流控制器中输入一个合适电流设定值（原则：使用更低等级的电流控制器控制速度）。速度控制器被实现成了带有附加 D 组件（可以选择）的 PI 控制器。此外，可开关的下降功能可以参数化。所有的控制器参数都可以独立调整。Kp（增益）值可以根据连接器的信号（内部或外部）调整。 在这种情况下，速度控制器的 P 增益可以根据实际速度值、实际电流值、设定值-实际值的距离或卷筒直径调整。可以进行预控制，以便在速度控制环路上实现高动态性能。为了实现此目的，例如根据摩擦和驱动器的惯性运动，在速度控制器之后可以增加一个转矩控制信号。摩擦和惯性运动补偿使用自动优化运行来决定。 速度控制器的输出量可以在启用了该控制器后直接通过参数来调整。 根据参数化，可以将速度控制器旁路掉，并通过闭环转矩或电流控制来控制变频器。而且，还可以使用“前导/随动转换”选择功能在运行过程中在速度控制/转矩控制之间切换。该功能可以使用一个二元用户分配端子或串口选择作为二进制。转矩设定值通过可选择连接器输入，因此可以来自模拟用户可分配端子或串口。 在随后的驱动器状态中会激活一个限制控制器（转矩或电流控制运行）。在这种情况下，根据速度限制（可以使用参数选择），限制控制器可以干预控制，以防止驱动器以不受控的方式加速。进行干预时，驱动器速度会被限制在一个可调偏差内。 |
转矩限制 | 速度控制器的输出根据参数化的情况可以表达转矩设定值或者电流设定值。在转矩受控运行时，速度控制器输出使用机器通量 ϕ 进行了加权，并传输给电流限制级作为电流设定值。转矩控制主要应用在弱磁运行中，以便独立于速度限制zui大电机转矩。 现有以下功能：
zui低的量应始终能够有效的用作实际转矩限制使用。可以在转矩限制之后增加附加转矩设定值。 |
限流功能 | 在使用了转矩限制之后可以调整限流以保护变频器和电机。zui低的量应始终能够有效的用作实际限流值。 可以设置成以下限流值：
I2t 电源部分的监控：计算晶闸管的热态用于所有当前值。达到晶闸管限制温度时，装置会按照参数设置的功能做出响应，即变频器电流会下降到额定直流电流，或装置会关机并发出故障信息。该功能用于保护晶闸管。 |
电流控制器 | 电流控制器实现成了 PI 控制器，具有 P 增益和积分时间参数，两个参数可以独立设置。P 和 I 分量还可以停用（纯 P 控制器或纯 I 控制器）。实际电流值使用三相侧的电流互感器来感测，并通过一个负载电阻和模数转换之后的整流馈送给电流控制器。变频器相关电流的分辨率是 10 位。限流输出用于电流设定值。 电流控制器输出会把触发角传输给选通装置 - 预控制功能同时有效。 |
预控制 | 电流控制环上的预控制可以提高闭环控制的动态性能。这允许在电流控制环上有 6 到 9ms 的上升时间。预控制的有效性取决于电流设定值和电机的 EMF，确保了（对于间歇和连续电流或当转矩方向反向时）所需的触发角能够作为设定值快速的传输给选通装置。 |
自动倒车模块 | 与电流控制环相结合，自动倒车模块（仅适用于带有四象限驱动器的装置）可以确保改变转矩方向所需的所有运行和过程的逻辑序列。转矩方向还可以在需要通过参数停用。 |
选通装置 | 选通装置为与线路供电电压同步的电源部分晶闸管生成触发脉冲。同步与速度和电子器件供电无关，在电源部分感测。触发脉冲的时序由电流控制器和预控制的输出值限定。可以用参数设置触发角度限制。 在 45 到 65 Hz 频率范围上，选通装置会自动适应实际工频。 |
励磁电路上的闭环控制功能 | |
EMF 控制器 | EMF 控制器会对 EMF（感应电机电压）的设定值和实际值进行对比，并为励磁电流控制器输入设定值。因此，这允许弱磁控制，其取决于 EMF。 |
励磁电流控制器 | 励磁电流控制器是一个 PI 控制器 - 其中 Kp 及 Tn 可以独立设置它还可以作为纯 P 或纯 I 控制器运行。预控制功能与励磁电流控制器同时运行。其作为电流设定值和线路供电电压的函数计算和设置用于励磁电路的触发角度。预控制支持电流控制器，可以确保励磁电路具有适当的动态性能。 |
选通装置 | 选通装置为与位于励磁电路线路供电电压同步的电源部分晶闸管生成触发脉冲。同步在电源部分检测，因此与电子器件的电源无关。触发脉冲的时序由电流控制器和预控制的输出值限定。可以用参数设置触发角度限制。在 45 到 65 Hz 频率范围上，选通装置会自动适应实际线路供电电压。 |
驱动器组件之间的通讯 | |
DRIVE-CLiQ | SINAMICS 组件之间的通讯使用标准的内部 SINAMICS 接口 DRIVE-CLiQ（Drive Component Link with IQ的缩写，使用 IQ 连接驱动器组件）实现。这就把控制装置与所连接的驱动器组件（例如直流变频器、终端模块等）进行了耦合。 DRIVE-CLiQ 可以为所有 SINAMICS 驱动器提供标准数字接口。这就使驱动器功能可以实现模块化，并因此为提高了定制解决方案的灵活性（允许电源和智能性分开处理）。 DRIVE-CLiQ 硬件基于工业以太网标准，使用双绞线。DRIVE-CLiQ线路可以提供发送和接收信号功能，以及 24V 供电。 设定值和实际值、控制命令、状态反馈信号和驱动器组件的电子额定铭牌数据都通过 DRIVE-CLiQ 传输。DRIVE-CLiQ 电缆必须使用原装的西门子电缆。由于具有特殊的传输和阻尼特性，只有这些电缆能够确保系统功能良好。 |
SINAMICS Link | SINAMICS Link 使多个控制装置（2 到 64 个）可以直接交换数据。不需要更高等级的主设备。 以下控制装置支持 SINAMICS Link：
为了使用 SINAMICS Link，所有的控制装置都必须配备 CBE20 通讯板（选件 G20）。 此外，高级 CUD 还需要一块存储卡（选件 S01、S02）。通讯可以是同步（仅 CU320-2）或非同步的，也可以是两者的组合形式。每个参与的装置都可以发送和接收zui多 16 个过程数据字。 例如，SINAMICS Link 可以用于以下应用：
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