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通過將 S7-1200 連接到移動無線網(wǎng)絡，可將控制器轉變?yōu)橥ㄓ眯瓦h程控制站（RTU - 遠程終端）。

• 因為可以使用現(xiàn)有的移動無線網(wǎng)絡，無需很高的網(wǎng)絡基礎設施成本就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)連接
• 機器維護，無需至終端客戶的 IT 網(wǎng)絡的復雜集成
• 集中管理遠程自動化解決方案，從而降低維護與運輸成本

CP 1242-7 經(jīng)過專門設計，滿足自動化解決方案中遠程控制系統(tǒng)的要求：

• 能夠可靠連接到控制中心并對數(shù)據(jù)進行緩沖，從而避免數(shù)據(jù)丟失
• 使用 STEP 7 直接進行組態(tài)，調試十分快速

• 可在很廣地理區(qū)域范圍內(nèi)進行數(shù)據(jù)交換并實現(xiàn)自動化解決方案的集中數(shù)據(jù)監(jiān)視
• 針對沒有固定位置的移動式機器/車輛建立性或臨時性通信鏈路
• 以符合 IT 信息安全要求的方式從全球遠程訪問終端用戶的機器設備
• 無需網(wǎng)絡基礎設施即可連接難于訪問的外部站點

眾多不同領域中都可實現(xiàn)這種應用：

• 水/污水處理廠 - 泵/閥門控制器
• 交通與運輸 - 交通信號燈控制、照明控制
• 電力工程 - 變電站的監(jiān)視、量表讀數(shù)
• 機械工程 - 對全球范圍內(nèi)使用的機器設備進行集中遠程維護
• 風能 - 風力渦輪機的狀況監(jiān)視
• 自動售貨機廠商 - 飲料自動售貨機的監(jiān)視與控制

CP 1242-7 提供了 S7-1200 系統(tǒng)設計的所有優(yōu)點：

• 堅固耐用的緊湊型塑料外殼
• 易于接觸的連接和診斷元件，用前擋板保護
• 可拆卸的連接端子
• 可簡便安裝到 S7-1200 的安裝導軌上
• 3 針插入式端子排，用于連接外部 24 V DC 電源
• 用于 GSM/GPRS 天線的 SMA 接線

CP 1242-7 可插到 S7-1200 左側的系統(tǒng)接口中。電源由該模塊頂部的一個 3 針端子排提供。天線插孔和 SIM 卡插槽位于模塊底部，通過下面的前蓋加以保護。

與“Telecontrol Server Basic”軟件結合使用，CP 1242-7 可成為一個基于移動無線通信的遠程控制系統(tǒng)。

可連續(xù)（或根據(jù)需要）將外部站連接到控制中心。一個上位控制中心系統(tǒng)可通過 OPC 與所有站交換數(shù)據(jù)。 一個裝有 STEP 7 的 PC 可通過控制中心連接到任何站以進行維護。

采用 CP 1242-7 實現(xiàn) GSM/GPRS 通信 / 通過 SMS 實現(xiàn)報警

操作模式

CP 1242-7 可用于兩種操作方式：

遠程控制器

在這種模式下，通過中央遠程控制器處理控制中心與其他遠程控制站之間的通訊。 將 CP 1242-7 連接到遠程控制器。 “Telecontrol Server Basic”軟件將數(shù)據(jù)轉發(fā)至控制站或其他遠程控制站并對其進行監(jiān)控。

GPRS Direct

在這種模式下，CP 1242-7 直接與控制中心或其他遠程控制站通訊。 與遠程控制模式相比，該模式不需要遠程控制器或附加軟件。如果確保使用的地址可以達到站的通訊伙伴，則可以選擇這種模式。為了確保符合該條件，在正常情況下，必須使用經(jīng)常被稱為機器對機器 (M2M) 的特殊網(wǎng)絡運營商。

組態(tài)

使用 STEP 7 組態(tài)所有必需的信息（供應商數(shù)據(jù)、訪問權限、操作模式）。 組態(tài) CP 1242-7 需要 STEP 7 Basic V11 或更高版本。

也可以在運行時中重新組態(tài)數(shù)據(jù)。為此，提供有一個專門的庫功能。

數(shù)據(jù)緩存

通過數(shù)據(jù)緩沖橋接移動無線網(wǎng)絡中短時間的連接失敗。在連接恢復后，將緩沖的數(shù)據(jù)打上時間戳并發(fā)送。

時間同步

可以根據(jù)操作模式設置 CP 1242-7 的時間同步機制。

如果在控制中心中使用遠程控制器，控制中心將時間轉發(fā)至所有分站。 如果沒有使用 Telecontrol Server Basic，則可以通過 NTP 器執(zhí)行同步。

CPU 程序可以使用該時間來設置站的內(nèi)部時間。

功能庫

以下功能的功能庫可用于 CP 1242-7：

• 數(shù)據(jù)交換：發(fā)送和接收功能能夠實現(xiàn)與其他站或控制中心的數(shù)據(jù)交換。
• 發(fā)送/接收文本消息
• 組態(tài):在借助功能塊的操作過程中，可以執(zhí)行重新組態(tài)

診斷/遠程維護

在 STEP 7 中，可以建立通過 GPRS/因特網(wǎng)至遠程 S7-1200 站（帶 CP 1242-7）的在線連接。連接建立后，用于遠程維護（下載、診斷）的全部常見在線功能都可以使用。

• 數(shù)字量輸入和輸出（DI 和 DQ）在外形尺寸上與標準模塊相當。
• 功能安全性按照 IEC 61158 進行了認證。
• 適合安全等級高達 SIL 3（根據(jù) IEC 62061）和 PL（根據(jù) ISO 13849）的應用。
• 無縫嵌入到 Safety Integrated 設計中
• 調試期間，可借助于有關模塊的中央背板總線上插槽的性標識，從系統(tǒng)自動分配 F 地址。無需使用模塊上的 DIP 開關進行設置。
• 更換模塊時自動傳輸 F 地址，無需重新分配。

全集成自動化 (TIA)

安全技術 (Safety Integrated) 是全集成自動化的組件，它將安全自動化與標準自動化進行全面集成。

當今，標準自動化（傳統(tǒng)的 PLC）和安全自動化（機電結構）仍彼此分開的，這兩種自動化正合并為一個統(tǒng)一的集成系統(tǒng)。西門子是自動化技術領域中的全面供應商，可將安全技術融入標準自動化系統(tǒng)中，并進行系統(tǒng)范圍內(nèi)的集成。

用于 12 脈沖運行的 SINAMICS DC MASTER

對于 12 脈沖運行的情況，兩部 SINAMICS DC MASTER 轉換器提供 30 度偏移的電壓。該組態(tài)會降低諧波。每部 SINAMICS DC MASTER 傳輸總電流的一半。其中一部 SINAMICS DC MASTER 裝置使用閉環(huán)速度控制運行，另一部使用閉環(huán)電流控制運行。進行了點對點連接，用于從第一部 SINAMICS DC MASTER 向第二部傳輸電流設置值。

用于 12 脈沖運行的直流電路中需要平波電抗器。

計算平波電抗器

• 兩部變頻器都需要平波電抗器。電抗器包含有一個 2 值電抗器；這意味著電抗器的自感可以限定兩個電流值。
• 電抗器根據(jù)直流電抗器電流的 rms 值確定熱規(guī)格。

計算所需的自感

1. 0.2 × I_dN (L_D1) 時的電抗器電感

2. I_dmax (L_D2) 時的電抗器電感

• 50 Hz 線路頻率下的電感

L_D1 = 0.296 × 10^-3 × V_di/(0.2 × I_dN)

L_D2 = 0.296 × 10^-3 × V_di/(0.33 × I_dmax)

• 60 Hz 線路頻率下的電感

L_D1 = 0.24 × 10^-3 × V_di/(0.2 × I_dN)

L_D2 = 0.24 × 10^-3 × V_di/(0.33 × I_dmax)

L = 電感，[H]

I_dN 直流電機的額定直流電流的一半

I_dmax 直流電機的大電流的一半

V_di = 1.35 × V_N

V_N 額定電源電壓

12 脈沖運行

EMC 符合性安裝說明

這些安裝說明沒有聲明包含所有的裝置細節(jié)和版本信息，也沒有聲明考慮到了全部可能的運行情況和應用情況。

對于針對您的特定應用沒有獲得足夠的詳細信息無法處理的情況，可以向西門子地區(qū)辦事處的聯(lián)絡人員咨詢其他信息或具體的問題。

這些安裝說明的內(nèi)容不會形成或修改之前或現(xiàn)有的合同、協(xié)議或法律關系。特定的銷售合同表達了西門子 AG 公司總體義務。西門子 AG 公司只接受合同中規(guī)定的擔保。這些安裝說明中包含的任何聲明不構成新的擔保條款，也不會對現(xiàn)有的擔保條款造成改動。

有關 EMC 的基本信息

什么是 EMC

EMC 是“電磁兼容性”的縮寫，描述了一件設備在電磁環(huán)境中能夠良好工作，而且不對環(huán)境中的其他設備造成不可接受的干擾的能力。因此，各種裝置都應該相互干擾。

根據(jù) EMC 指令，SINAMICS DC MASTER 裝置根本不能表述成裝置，二只能描述成設計用于安裝在整個系統(tǒng)或整個工廠中的“組件”。但是為了澄清，在許多情況下使用了“裝置”（unit）這一統(tǒng)稱。

干擾輻射和抗干擾

EMC 取決于裝置在環(huán)境中表現(xiàn)出的兩種特性：干擾輻射和抗干擾性電氣裝置可以是干擾源（發(fā)射器），也可以是潛在的敏感設備（接收器）。

當現(xiàn)有的干擾源不會破壞潛在的敏感設備的功能時，才能確保滿足電磁兼容性。

有些設備甚至可能同時是干擾源和潛在的敏感設備：例如，變頻器裝置的電源部分應該被視為一個干擾源，而控制裝置可以被看做是潛在的敏感設備。

產(chǎn)品標準 EN 61800-3

對“變速驅動系統(tǒng)”的電磁兼容性要求在產(chǎn)品標準 EN 61800-3 進行了說明。變速驅動系統(tǒng)（或電力驅動系統(tǒng) PDS）由驅動變頻器和電機（含電纜）組成。被驅動機器不構成驅動系統(tǒng)的一部分。EN 61800-3 標準定義了與驅動系統(tǒng)位置有關的不同極限值，稱為第一和第二環(huán)境。

住宅建筑物或驅動系統(tǒng)直接連接到公共低壓供電而沒有使用中間變壓器的場所定義為第一環(huán)境。

第二環(huán)境一詞是指居住區(qū)以外的所有場所。它們基本上都是通過自己的變壓器由中壓電網(wǎng)供電的工業(yè)生產(chǎn)區(qū)域。

第一和第二環(huán)境的定義

根據(jù)所處位置和驅動系統(tǒng)所需電力，標準 EN 61800-3 Ed.2 中定義了四個不同類別：

類別 C1： 額定電壓 < 1 000 V 的驅動系統(tǒng)，可在第一環(huán)境中不受限制地使用。

類別 C2：額定電壓 < 1 000 V 的定速驅動系統(tǒng)，在第二環(huán)境中使用。如果驅動系統(tǒng)由合格的人員進行購買和安裝，也可以在第一環(huán)境中使用。必須要遵守制造商提供的警告信息和安裝說明。

類別 C3：額定電壓 < 1 000 V 的驅動系統(tǒng)，只能在第二環(huán)境中使用。

類別 C4：額定電壓 ≥ 1000 V 或額定電流 ≥ 400 A，可在第二環(huán)境中的復雜系統(tǒng)中使用的驅動系統(tǒng)。

下圖顯示了四個類別是如何分配用于第一和第二環(huán)境的：

類別 C1 到 C4 的定義

SINAMICS DC MASTER 裝置幾乎總是可以用在第二環(huán)境中（類別 C3 和 C4）。

當用在 C2 類的系統(tǒng)中時，需要配備無線干擾抑制濾波器和換相電抗器。

SINAMICS DC MASTER 滿足 EN 61800-3 標準中有關第二環(huán)境的抗干擾要求，因而也滿足要求更低的第一環(huán)境要求。

標準 EN 55011

某些條件下，要求滿足標準EN 55011。它限定了工業(yè)和住宅環(huán)境中干擾發(fā)射的極限值。在標準化的條件下，在線路通電連接上測得的傳導干擾值被稱為干擾電壓；而測得的電磁輻射干擾被稱為無線干擾。

該標準定義了“A1和敗癇1極限值，對于干擾電壓來說，它們是指”150 kHz - 30 MHz 的范圍；而對于無線干擾來說，是 30 MHz - 2 GHz 范圍。由于 SINAMICS DC MASTER 變頻器裝置用在工業(yè)一個用中，它們受極限值“A1”限制。為了達到極限值“A1”， SINAMICS DC MASTER 裝置必須配備外部無線干擾抑制濾波器和換相電抗器。

SINAMICS DC MASTER，工業(yè)應用

工業(yè)應用要求裝置能夠表現(xiàn)出極高等級的抗干擾性，但是相比之下載干擾輻射等級方面的要求要低得多。

SINAMICS DC MASTER 變頻器裝置時電動驅動器（如接觸器和開關）的組件。合格的人員必須把它們整合到驅動系統(tǒng)中才能使用，系統(tǒng)低標準也要包含變頻器裝置、電機電纜和電機。大多數(shù)情況下還需要換相電抗器和保險。因此，是否需要遵守極限值由正確已安裝組件決定。將干擾輻射等級限制在極限值“A1內(nèi)不僅需要變頻器本身，至少還需要無線干擾抑制濾波器和換相電抗器。”沒有無線干擾抑制濾波器，SINAMICS DC MASTER 變頻器裝置的干擾輻射等級會超過EN 55011 規(guī)定的極限值“A1”。

如果驅動器形成了工廠或系統(tǒng)的組成部分，它初不需要滿足任何干擾輻射要求。但是，EMC 法規(guī)沒有規(guī)定工廠或系統(tǒng)作為一個整體必須與自己的環(huán)境電磁兼容。

如果工廠或系統(tǒng)中所有的控制組件（例如 PLC）都表現(xiàn)出適合工業(yè)應用的抗干擾等級，則沒有必要讓每個驅動器都符合限制值“A1”。

無接地線供電

在一些工業(yè)領域中為了提高工廠的可用性，會使用無接地線供電（IT 線供電）。在發(fā)生接地故障時，沒有故障電流，工廠可以繼續(xù)生產(chǎn)。但是，與無線干擾抑制濾波器相配合，在發(fā)生故障時，故障電流會引起驅動器關斷，或者甚至損壞無線干擾抑制濾波器。因此，產(chǎn)品標準沒有對這種線路供電定義任何極限值。從經(jīng)濟角度看，在供電變壓器的接地的原邊應該考慮必要的 EMC 符合性。

EMC 的規(guī)劃

如果兩部裝置不電磁兼容性，您可以降低干擾源的干擾發(fā)射等級或者提高潛在的敏感設備的抗干擾等級。

干擾源一般是高功耗的電力電子裝置。要降低它們的干擾輻射等級，需要復雜的濾波器。潛在的敏感設備通常是控制裝置或傳感器，包括它們的求值電路。提高低額定功率的裝置的抗干擾能力涉及的成本更低一些。這意味著從經(jīng)濟的角度看，提高抗干擾性對于工業(yè)應用來說比降低干擾輻射等級是成本更有利的方案。例如，要維持 EN 55011 的極限值等級 A1，150 到 500 kHz 之間線路供電連接點無線干擾電壓可以大達到79 dB (μV)，而在500 kHz 到 30 MHz 之間，大值可達到 73 dB (μV) (9 或 4.5 mV)。

在工業(yè)應用中，裝置間的 EMC 應該基于仔細的平衡干擾輻射等級和抗干擾等級。

獲得 EMC 符合性經(jīng)濟有效的措施是在物理上對干擾源和潛在的敏感設備進行隔離——假定您在機器/工廠的設計階段就考慮到了這種方案。首先，有必要確定是否使用的設備是潛在的干擾源或者潛在的敏感設備。在這種情況下，例如變頻器裝置和接觸器可以被算作干擾源。而潛在的敏感設備包括 PLC、編碼器、傳感器等等。

控制機柜中的組件（干擾源和潛在敏感設備）必須進行物理隔離，通過隔板，或者在必要情況下把它們安裝在金屬外殼里。

符合 EMC 的驅動器安裝（安裝說明）

一般信息

不僅僅是驅動器會工作在各種各樣的環(huán)境中，而且所使用的電氣組件（控制和開關模式電源等等）在抗干擾能力和干擾輻射等級方面差別也會很大，這就意味著對各種安裝準則都需要進行部分的折中。因此，假定進行獨立的測量，就可能根據(jù)實際情況對 EMC 規(guī)定有一定的偏離。

為了確保您用在惡劣的電氣環(huán)境中的控制機柜能夠實現(xiàn)電磁兼容性（EMC），在建設和設計階段就應該遵守相關的法律團體要求的標準，以及以下列出的 EMC 規(guī)定。

規(guī)定 1 到 10 普遍有效。規(guī)定 11 到 15 必須遵守，以便滿足干擾輻射標準。

針對符合 EMC 的安裝的規(guī)定

規(guī)定 1
控制機柜的所有金屬部件都要通過大面積接觸互聯(lián)進行良好的電氣連接（不得在漆面上噴涂?。Ｈ绻斜匾?，應使用接觸圈或鋸齒墊圈。機柜門必須使用短的接地條連接到機柜上（在頂部、中間和底部）。

規(guī)定 2
在機柜中以及相鄰機柜（適用情況下）中的接觸器、繼電器、電磁閥、機電運行時間計數(shù)器等等必須配備阻尼組合裝置，如 RC 元件、變阻器、二極管等等。保護電路必須直接連接到專門的線圈上。

規(guī)定 3
信號線 ¹⁾ 應該盡可能的在機柜內(nèi)只從一個高度走線。

規(guī)定 4
同一電路中的非屏蔽線（進出導線）必須可能的情況下進行絞合，或盡量減小它們的距離，以防止形成不必要的框架天線形狀。

規(guī)定 5
在機柜地的兩端連接備用線(地 ²⁾)。這可以獲得額外的屏蔽效果。

規(guī)定 6
避免不必要的電纜過長。這樣可以降低耦合電容和自感。

規(guī)定 7
如果電纜走線靠近控制機柜地，可以大大降低串擾。因此，不要隨意在機柜內(nèi)走線，而應該盡量靠近外殼或安裝板。這也是用于備用線。

規(guī)定 8
信號線和電力線必須物理隔離（防止出現(xiàn)耦合通路！）。必須遵守小距離 20cm 的原則。

如果對編碼器線和電機線無法進行物理隔離，則必須使用隔板或金屬導管對編碼器線進行去耦合。隔板和金屬導管必須進行多點接地。

規(guī)定 9
數(shù)字信號線屏蔽應在兩端接地（源和目的端），確保大接觸面積和良好的導電性。在屏蔽連接之間出現(xiàn)不良的等電位聯(lián)結時，可以另外用一根截面積至少為10 mm² 的等電位聯(lián)結導線與屏蔽線并聯(lián)，以便降低屏蔽線電流。一般來說，屏蔽也可以多點連接到機柜外殼（地）。屏蔽可以甚至可以在控制機柜外連接多次。

應該避免使用薄片型屏蔽，它們的效果至少比編織屏蔽低 5 倍。

規(guī)定 10
如果等電位聯(lián)結良好，模擬信號線的屏蔽可以在兩端連接到地上（必須接觸面積大、導電性良好?。?。如果所有金屬部件都通過良好的電氣連接互聯(lián)了，而電子組件都從獨立的電源供電，則可以假定等電位聯(lián)結良好。

在一端連接屏蔽可以防止耦合低頻和電容性干擾（例如 50H在低頻干擾）。在這種情況下，屏蔽應該連接到控制機柜上；還可以使用獨立的電線連接屏蔽。

規(guī)定 11
確保無線干擾抑制濾波器的位置靠近可疑的干擾源。濾波器必須固定在機柜外殼、安裝盤等位置上，并大面積接觸。進線和出現(xiàn)必須物理隔離。

規(guī)定 12
必須使用無線干擾抑制濾波器，以便滿足等級 A1 的極限值。其他負載必須連接上游濾波器（線路側）。

使用的控制方式以及控制柜其它方面的布線決定了是否需要額外安裝線路濾波器。

規(guī)定 13
勵磁電路中必須包含換相電抗器，用于控制勵磁電源。

規(guī)定 14
變頻器的電樞電路中必須包含換相電抗器。

規(guī)定 15
電機線不必加屏蔽。在線路供電饋線和電機線之間至少必須流出 20cm 間隙。如果有必要，應該使用金屬隔板。

下圖所示的機柜設計設計用于幫助用戶熟悉 EMC 關鍵部件。該實例沒有聲明給出了所有可能的機柜組件或設計方案。

其它細節(jié)圖顯示了總圖中沒有清晰顯示的細節(jié)，它們也可能在抑制機柜的干擾/干擾輻射等級以及處理不同的屏蔽連接技術方面發(fā)揮作用。

換相電抗器和無線干擾濾波器的布置

另一個截面圖顯示了無線干擾抑制濾波器和換相電抗器是如何布置在 SINAMICS DC MASTER 里面的。必須遵守電抗器和濾波器的安裝順序規(guī)定。線路側和裝置側的濾波器電纜必須物理隔離。

了解如何為半導體保護裝置選擇保險的信息，請參考標題為“線路熔斷器”的部分。

機柜設計舉例——使用了高電流 850 A 的SINAMICS DC MASTER

對機柜的電纜入口加屏蔽

控制柜內(nèi)部的屏蔽

用于 SINAMICS DC MASTER 勵磁電源部分的無線干擾抑制濾波器

無線電干擾抑制濾波器

屏蔽連接

屏蔽連接

(1) 銅母線上的連接端子，大電纜直徑 15 mm

(2) 銅母線上的安裝端子，大電纜直徑 10 mm

(3) 裸金屬電梳型/鋸齒母線上的金屬管或電纜扎匝

(4)  電纜支撐軌上的安裝卡，帶金屬背板

變頻器裝置組件的布置

電抗器和無線干擾濾波器的布置

(1) 勵磁電路中的換相電感根據(jù)額定電機勵磁電流確定規(guī)格。

(2) 電樞電路中的換相電抗器根據(jù)額定電機電樞電流確定規(guī)格。
線路電流是直流電流的 0.82 倍。

(3) 用于電樞電路中的無線干擾抑制濾波器根據(jù)額定電機電樞電流確定規(guī)格。
線路電流是直流電流的 0.82 倍。

(4) 用于勵磁電路的無線干擾抑制濾波器根據(jù)額定電機勵磁電流確定規(guī)格。

(5) 電子裝置電源本身不需要無線干擾抑制濾波器。
電流消耗在 400 V 時為 1A，230V 時為 2A。

(6) 如果電樞電路、勵磁電路和電子裝置電源的電源電壓相同，則用于勵磁和電子裝置電源的電壓可以從用于電樞電路的無線干擾濾波器后面提取。

¹⁾信號定義為：
數(shù)字信號線：
脈沖編碼器信號線，
串口，如 PROFIBUS-DP 或
模擬信號線，如 ± 10 V 設定值線。

²⁾一般來說，“地”是指所有可以連接到保護導線上的金屬導電部件，例如機柜外殼、電機外殼或地基地等等。

用于 12 脈沖運行的 SINAMICS DC MASTER

對于 12 脈沖運行的情況，兩部 SINAMICS DC MASTER 轉換器提供 30 度偏移的電壓。該組態(tài)會降低諧波。每部 SINAMICS DC MASTER 傳輸總電流的一半。其中一部 SINAMICS DC MASTER 裝置使用閉環(huán)速度控制運行，另一部使用閉環(huán)電流控制運行。進行了點對點連接，用于從第一部 SINAMICS DC MASTER 向第二部傳輸電流設置值。

用于 12 脈沖運行的直流電路中需要平波電抗器。

計算平波電抗器

• 兩部變頻器都需要平波電抗器。電抗器包含有一個 2 值電抗器；這意味著電抗器的自感可以限定兩個電流值。
• 電抗器根據(jù)直流電抗器電流的 rms 值確定熱規(guī)格。

計算所需的自感

1. 0.2 × I_dN (L_D1) 時的電抗器電感

2. I_dmax (L_D2) 時的電抗器電感

• 50 Hz 線路頻率下的電感

L_D1 = 0.296 × 10^-3 × V_di/(0.2 × I_dN)

L_D2 = 0.296 × 10^-3 × V_di/(0.33 × I_dmax)

• 60 Hz 線路頻率下的電感

L_D1 = 0.24 × 10^-3 × V_di/(0.2 × I_dN)

L_D2 = 0.24 × 10^-3 × V_di/(0.33 × I_dmax)

L = 電感，[H]

I_dN 直流電機的額定直流電流的一半

I_dmax 直流電機的大電流的一半

V_di = 1.35 × V_N

V_N 額定電源電壓

12 脈沖運行

EMC 符合性安裝說明

這些安裝說明沒有聲明包含所有的裝置細節(jié)和版本信息，也沒有聲明考慮到了全部可能的運行情況和應用情況。

對于針對您的特定應用沒有獲得足夠的詳細信息無法處理的情況，可以向西門子地區(qū)辦事處的聯(lián)絡人員咨詢其他信息或具體的問題。

這些安裝說明的內(nèi)容不會形成或修改之前或現(xiàn)有的合同、協(xié)議或法律關系。特定的銷售合同表達了西門子 AG 公司總體義務。西門子 AG 公司只接受合同中規(guī)定的擔保。這些安裝說明中包含的任何聲明不構成新的擔保條款，也不會對現(xiàn)有的擔保條款造成改動。

有關 EMC 的基本信息

什么是 EMC

EMC 是“電磁兼容性”的縮寫，描述了一件設備在電磁環(huán)境中能夠良好工作，而且不對環(huán)境中的其他設備造成不可接受的干擾的能力。因此，各種裝置都應該相互干擾。

根據(jù) EMC 指令，SINAMICS DC MASTER 裝置根本不能表述成裝置，二只能描述成設計用于安裝在整個系統(tǒng)或整個工廠中的“組件”。但是為了澄清，在許多情況下使用了“裝置”（unit）這一統(tǒng)稱。

干擾輻射和抗干擾

EMC 取決于裝置在環(huán)境中表現(xiàn)出的兩種特性：干擾輻射和抗干擾性電氣裝置可以是干擾源（發(fā)射器），也可以是潛在的敏感設備（接收器）。

當現(xiàn)有的干擾源不會破壞潛在的敏感設備的功能時，才能確保滿足電磁兼容性。

有些設備甚至可能同時是干擾源和潛在的敏感設備：例如，變頻器裝置的電源部分應該被視為一個干擾源，而控制裝置可以被看做是潛在的敏感設備。

產(chǎn)品標準 EN 61800-3

對“變速驅動系統(tǒng)”的電磁兼容性要求在產(chǎn)品標準 EN 61800-3 進行了說明。變速驅動系統(tǒng)（或電力驅動系統(tǒng) PDS）由驅動變頻器和電機（含電纜）組成。被驅動機器不構成驅動系統(tǒng)的一部分。EN 61800-3 標準定義了與驅動系統(tǒng)位置有關的不同極限值，稱為第一和第二環(huán)境。

住宅建筑物或驅動系統(tǒng)直接連接到公共低壓供電而沒有使用中間變壓器的場所定義為第一環(huán)境。

第二環(huán)境一詞是指居住區(qū)以外的所有場所。它們基本上都是通過自己的變壓器由中壓電網(wǎng)供電的工業(yè)生產(chǎn)區(qū)域。

第一和第二環(huán)境的定義

根據(jù)所處位置和驅動系統(tǒng)所需電力，標準 EN 61800-3 Ed.2 中定義了四個不同類別：

類別 C1： 額定電壓 < 1 000 V 的驅動系統(tǒng)，可在第一環(huán)境中不受限制地使用。

類別 C2：額定電壓 < 1 000 V 的定速驅動系統(tǒng)，在第二環(huán)境中使用。如果驅動系統(tǒng)由合格的人員進行購買和安裝，也可以在第一環(huán)境中使用。必須要遵守制造商提供的警告信息和安裝說明。

類別 C3：額定電壓 < 1 000 V 的驅動系統(tǒng)，只能在第二環(huán)境中使用。

類別 C4：額定電壓 ≥ 1000 V 或額定電流 ≥ 400 A，可在第二環(huán)境中的復雜系統(tǒng)中使用的驅動系統(tǒng)。

下圖顯示了四個類別是如何分配用于第一和第二環(huán)境的：

類別 C1 到 C4 的定義

SINAMICS DC MASTER 裝置幾乎總是可以用在第二環(huán)境中（類別 C3 和 C4）。

當用在 C2 類的系統(tǒng)中時，需要配備無線干擾抑制濾波器和換相電抗器。

SINAMICS DC MASTER 滿足 EN 61800-3 標準中有關第二環(huán)境的抗干擾要求，因而也滿足要求更低的第一環(huán)境要求。

標準 EN 55011

某些條件下，要求滿足標準EN 55011。它限定了工業(yè)和住宅環(huán)境中干擾發(fā)射的極限值。在標準化的條件下，在線路通電連接上測得的傳導干擾值被稱為干擾電壓；而測得的電磁輻射干擾被稱為無線干擾。

該標準定義了“A1和敗癇1極限值，對于干擾電壓來說，它們是指”150 kHz - 30 MHz 的范圍；而對于無線干擾來說，是 30 MHz - 2 GHz 范圍。由于 SINAMICS DC MASTER 變頻器裝置用在工業(yè)一個用中，它們受極限值“A1”限制。為了達到極限值“A1”， SINAMICS DC MASTER 裝置必須配備外部無線干擾抑制濾波器和換相電抗器。

SINAMICS DC MASTER，工業(yè)應用

工業(yè)應用要求裝置能夠表現(xiàn)出極高等級的抗干擾性，但是相比之下載干擾輻射等級方面的要求要低得多。

SINAMICS DC MASTER 變頻器裝置時電動驅動器（如接觸器和開關）的組件。合格的人員必須把它們整合到驅動系統(tǒng)中才能使用，系統(tǒng)低標準也要包含變頻器裝置、電機電纜和電機。大多數(shù)情況下還需要換相電抗器和保險。因此，是否需要遵守極限值由正確已安裝組件決定。將干擾輻射等級限制在極限值“A1內(nèi)不僅需要變頻器本身，至少還需要無線干擾抑制濾波器和換相電抗器。”沒有無線干擾抑制濾波器，SINAMICS DC MASTER 變頻器裝置的干擾輻射等級會超過EN 55011 規(guī)定的極限值“A1”。

如果驅動器形成了工廠或系統(tǒng)的組成部分，它初不需要滿足任何干擾輻射要求。但是，EMC 法規(guī)沒有規(guī)定工廠或系統(tǒng)作為一個整體必須與自己的環(huán)境電磁兼容。

如果工廠或系統(tǒng)中所有的控制組件（例如 PLC）都表現(xiàn)出適合工業(yè)應用的抗干擾等級，則沒有必要讓每個驅動器都符合限制值“A1”。

無接地線供電

在一些工業(yè)領域中為了提高工廠的可用性，會使用無接地線供電（IT 線供電）。在發(fā)生接地故障時，沒有故障電流，工廠可以繼續(xù)生產(chǎn)。但是，與無線干擾抑制濾波器相配合，在發(fā)生故障時，故障電流會引起驅動器關斷，或者甚至損壞無線干擾抑制濾波器。因此，產(chǎn)品標準沒有對這種線路供電定義任何極限值。從經(jīng)濟角度看，在供電變壓器的接地的原邊應該考慮必要的 EMC 符合性。

EMC 的規(guī)劃

如果兩部裝置不電磁兼容性，您可以降低干擾源的干擾發(fā)射等級或者提高潛在的敏感設備的抗干擾等級。

干擾源一般是高功耗的電力電子裝置。要降低它們的干擾輻射等級，需要復雜的濾波器。潛在的敏感設備通常是控制裝置或傳感器，包括它們的求值電路。提高低額定功率的裝置的抗干擾能力涉及的成本更低一些。這意味著從經(jīng)濟的角度看，提高抗干擾性對于工業(yè)應用來說比降低干擾輻射等級是成本更有利的方案。例如，要維持 EN 55011 的極限值等級 A1，150 到 500 kHz 之間線路供電連接點無線干擾電壓可以大達到79 dB (μV)，而在500 kHz 到 30 MHz 之間，大值可達到 73 dB (μV) (9 或 4.5 mV)。

在工業(yè)應用中，裝置間的 EMC 應該基于仔細的平衡干擾輻射等級和抗干擾等級。

獲得 EMC 符合性經(jīng)濟有效的措施是在物理上對干擾源和潛在的敏感設備進行隔離——假定您在機器/工廠的設計階段就考慮到了這種方案。首先，有必要確定是否使用的設備是潛在的干擾源或者潛在的敏感設備。在這種情況下，例如變頻器裝置和接觸器可以被算作干擾源。而潛在的敏感設備包括 PLC、編碼器、傳感器等等。

控制機柜中的組件（干擾源和潛在敏感設備）必須進行物理隔離，通過隔板，或者在必要情況下把它們安裝在金屬外殼里。

符合 EMC 的驅動器安裝（安裝說明）

一般信息

不僅僅是驅動器會工作在各種各樣的環(huán)境中，而且所使用的電氣組件（控制和開關模式電源等等）在抗干擾能力和干擾輻射等級方面差別也會很大，這就意味著對各種安裝準則都需要進行部分的折中。因此，假定進行獨立的測量，就可能根據(jù)實際情況對 EMC 規(guī)定有一定的偏離。

為了確保您用在惡劣的電氣環(huán)境中的控制機柜能夠實現(xiàn)電磁兼容性（EMC），在建設和設計階段就應該遵守相關的法律團體要求的標準，以及以下列出的 EMC 規(guī)定。

規(guī)定 1 到 10 普遍有效。規(guī)定 11 到 15 必須遵守，以便滿足干擾輻射標準。

針對符合 EMC 的安裝的規(guī)定

規(guī)定 1
控制機柜的所有金屬部件都要通過大面積接觸互聯(lián)進行良好的電氣連接（不得在漆面上噴涂?。?。如果有必要，應使用接觸圈或鋸齒墊圈。機柜門必須使用短的接地條連接到機柜上（在頂部、中間和底部）。

規(guī)定 2
在機柜中以及相鄰機柜（適用情況下）中的接觸器、繼電器、電磁閥、機電運行時間計數(shù)器等等必須配備阻尼組合裝置，如 RC 元件、變阻器、二極管等等。保護電路必須直接連接到專門的線圈上。

規(guī)定 3
信號線 ¹⁾ 應該盡可能的在機柜內(nèi)只從一個高度走線。

規(guī)定 4
同一電路中的非屏蔽線（進出導線）必須可能的情況下進行絞合，或盡量減小它們的距離，以防止形成不必要的框架天線形狀。

規(guī)定 5
在機柜地的兩端連接備用線(地 ²⁾)。這可以獲得額外的屏蔽效果。

規(guī)定 6
避免不必要的電纜過長。這樣可以降低耦合電容和自感。

規(guī)定 7
如果電纜走線靠近控制機柜地，可以大大降低串擾。因此，不要隨意在機柜內(nèi)走線，而應該盡量靠近外殼或安裝板。這也是用于備用線。

規(guī)定 8
信號線和電力線必須物理隔離（防止出現(xiàn)耦合通路?。?。必須遵守小距離 20cm 的原則。

如果對編碼器線和電機線無法進行物理隔離，則必須使用隔板或金屬導管對編碼器線進行去耦合。隔板和金屬導管必須進行多點接地。

規(guī)定 9
數(shù)字信號線屏蔽應在兩端接地（源和目的端），確保大接觸面積和良好的導電性。在屏蔽連接之間出現(xiàn)不良的等電位聯(lián)結時，可以另外用一根截面積至少為10 mm² 的等電位聯(lián)結導線與屏蔽線并聯(lián)，以便降低屏蔽線電流。一般來說，屏蔽也可以多點連接到機柜外殼（地）。屏蔽可以甚至可以在控制機柜外連接多次。

應該避免使用薄片型屏蔽，它們的效果至少比編織屏蔽低 5 倍。

規(guī)定 10
如果等電位聯(lián)結良好，模擬信號線的屏蔽可以在兩端連接到地上（必須接觸面積大、導電性良好?。Ｈ绻薪饘俨考纪ㄟ^良好的電氣連接互聯(lián)了，而電子組件都從獨立的電源供電，則可以假定等電位聯(lián)結良好。

在一端連接屏蔽可以防止耦合低頻和電容性干擾（例如 50H在低頻干擾）。在這種情況下，屏蔽應該連接到控制機柜上；還可以使用獨立的電線連接屏蔽。

規(guī)定 11
確保無線干擾抑制濾波器的位置靠近可疑的干擾源。濾波器必須固定在機柜外殼、安裝盤等位置上，并大面積接觸。進線和出現(xiàn)必須物理隔離。

規(guī)定 12
必須使用無線干擾抑制濾波器，以便滿足等級 A1 的極限值。其他負載必須連接上游濾波器（線路側）。

使用的控制方式以及控制柜其它方面的布線決定了是否需要額外安裝線路濾波器。

規(guī)定 13
勵磁電路中必須包含換相電抗器，用于控制勵磁電源。

規(guī)定 14
變頻器的電樞電路中必須包含換相電抗器。

規(guī)定 15
電機線不必加屏蔽。在線路供電饋線和電機線之間至少必須流出 20cm 間隙。如果有必要，應該使用金屬隔板。

下圖所示的機柜設計設計用于幫助用戶熟悉 EMC 關鍵部件。該實例沒有聲明給出了所有可能的機柜組件或設計方案。

其它細節(jié)圖顯示了總圖中沒有清晰顯示的細節(jié)，它們也可能在抑制機柜的干擾/干擾輻射等級以及處理不同的屏蔽連接技術方面發(fā)揮作用。

換相電抗器和無線干擾濾波器的布置

另一個截面圖顯示了無線干擾抑制濾波器和換相電抗器是如何布置在 SINAMICS DC MASTER 里面的。必須遵守電抗器和濾波器的安裝順序規(guī)定。線路側和裝置側的濾波器電纜必須物理隔離。

了解如何為半導體保護裝置選擇保險的信息，請參考標題為“線路熔斷器”的部分。

機柜設計舉例——使用了高電流 850 A 的SINAMICS DC MASTER

對機柜的電纜入口加屏蔽

控制柜內(nèi)部的屏蔽

用于 SINAMICS DC MASTER 勵磁電源部分的無線干擾抑制濾波器

無線電干擾抑制濾波器

屏蔽連接

屏蔽連接

(1) 銅母線上的連接端子，大電纜直徑 15 mm

(2) 銅母線上的安裝端子，大電纜直徑 10 mm

(3) 裸金屬電梳型/鋸齒母線上的金屬管或電纜扎匝

(4)  電纜支撐軌上的安裝卡，帶金屬背板

變頻器裝置組件的布置

電抗器和無線干擾濾波器的布置

(1) 勵磁電路中的換相電感根據(jù)額定電機勵磁電流確定規(guī)格。

(2) 電樞電路中的換相電抗器根據(jù)額定電機電樞電流確定規(guī)格。
線路電流是直流電流的 0.82 倍。

(3) 用于電樞電路中的無線干擾抑制濾波器根據(jù)額定電機電樞電流確定規(guī)格。
線路電流是直流電流的 0.82 倍。

(4) 用于勵磁電路的無線干擾抑制濾波器根據(jù)額定電機勵磁電流確定規(guī)格。

(5) 電子裝置電源本身不需要無線干擾抑制濾波器。
電流消耗在 400 V 時為 1A，230V 時為 2A。

(6) 如果電樞電路、勵磁電路和電子裝置電源的電源電壓相同，則用于勵磁和電子裝置電源的電壓可以從用于電樞電路的無線干擾濾波器后面提取。

¹⁾信號定義為：
數(shù)字信號線：
脈沖編碼器信號線，
串口，如 PROFIBUS-DP 或
模擬信號線，如 ± 10 V 設定值線。

²⁾一般來說，“地”是指所有可以連接到保護導線上的金屬導電部件，例如機柜外殼、電機外殼或地基地等等。

不同性能范圍的標準 CPU 可用于 SIMATIC S7-400：

• CPU 412-1 和 CPU 412-2:
  用于中等性能范圍的小型設備。
• CPU 414-2, CPU 414-3, CPU 414-3 PN/DP:
  用于具有對編程、處理速度和通訊有額外要求的中型設備。
• CPU 416-2, CPU 416-3, CPU 416-3 PN/DP:
  滿足高端性能要求。
• CPU 417-4 DP:
  滿足高端的性能要求。

CPU 412-1 和 CPU 412-2 的特點:

• 功能強大的處理器：
  CPU 對每個二進制指令的執(zhí)行時間可短到 0.75 μs。
• CPU 412-1:288 KB RAM (其中，程序和數(shù)據(jù)各使用 144 KB); 
  CPU 412-2:512 KB RAM (其中，程序和數(shù)據(jù)各使用 256 KB); 
  快速 RAM 用于執(zhí)行部分用戶程序
• 靈活擴展：
  高 65536 個數(shù)字量以及 4096 個模擬量輸入/輸出。
• MPI多點接口：
  通過 MPI，可將多 32 個站連成簡單網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)傳輸速率高達 12 Mbit/s。CPU 可與通訊總線（C 總線）和 MPI 的站之間建立多 16 個連接。
• 模式選擇開關：
  波動開關設計。
• 診斷緩沖區(qū)：
  后的120個故障和中斷事件保存在一個環(huán)形緩沖器中，用于進行診斷?？梢詫斎霐?shù)目進行設定。
• 實時時鐘：
  日期和時間附加在 CPU 的診斷消息后面。
• 存儲卡：
  用于擴展內(nèi)置的裝載存儲器。存儲在裝載存儲器中的信息包括S7-400參數(shù)數(shù)據(jù)以及程序，因此需要2倍的存儲空間。其結果是：
  • 內(nèi)置裝載存儲器的容量顯著提高，因此，基本上不需要存儲器卡。

CPU 412-2 還具有：

• PROFIBUS-DP 接口和組合的MPI/DP 接口：
  通過 PROFIBUS DP 主站接口，可以實現(xiàn)分布式自動化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。對用戶來說,分布式I/O單元可作為一個集中式單元來處理(相同的組態(tài)、編址和編程).
• 組合式配置：
  SIMATIC S5和SIMATIC S7可以作為PROFIBUS主站符合EN 50 170規(guī)范。

CPU 414F-3 PN/DP 是可滿足中等性能范圍中有較高要求的 CPU。他們可以滿足對程序容量和處理速度有較高要求的應用．故障安全型自動化系統(tǒng)設計，可提高工廠的安全需求。

集成 PROFIBUS DP 接口使其能夠作為主站或從站直接連接到 PROFIBUS DP 現(xiàn)場總線。

可通過 IF 964-DP 接口模塊連接一個附加的 DP 主站系統(tǒng)。

對于 CPU 414F-3 PN/DP 的 PROFINET 接口，其交換機功能允許外部訪問兩個 PROFINET 端口。除分層網(wǎng)絡拓撲結構之外，還可以在新型 S7-400 控制器中創(chuàng)建總線形結構。

注：
只能使用 6ES7964-2AA04-0AB0 接口模塊。

CPU 414-3 PN/DP 的配置如下：

• 功能強大的處理器： 
  CPU 執(zhí)行每條二進制指令時間僅為 0.045 μs。
• 4 MB RAM（其中程序和數(shù)據(jù)各使用 2 MB）；
  用于執(zhí)行用戶程序的快速 RAM。
• 靈活擴展：
  多達 131072 點數(shù)字量和 81932 點模擬量輸入/輸出。
• MPI 多點接口： 
  通過 MPI，可在高達 12 Mbit/s 的數(shù)據(jù)傳輸速率下，建立包含多 32 個站的簡單網(wǎng)絡。 CPU 可與通信總線（C 總線）和 MPI 的站建立多 32 個連接。
• 模式選擇開關：
  撥動開關設計。
• 診斷緩沖區(qū)：
  后的故障和中斷事件保存在一個環(huán)形緩沖器中，用于進行診斷?？梢詫斎霐?shù)目進行設定。
• 實時時鐘： 
  日期和時間附加在 CPU 的診斷消息后面。
• 存儲卡：
  用于對集成的裝載存儲器進行擴展。存儲在裝載存儲器中的信息包括 S7-400 參數(shù)數(shù)據(jù)以及程序，因此需要 2 倍的存儲空間。其結果是：
  
  • 內(nèi)置的裝載存儲器不能滿足大程序量的要求，因此需要存儲卡。可使用 RAM 和 FEPROM 卡。
• PROFIBUS-DP 接口和組合的MPI/DP 接口：
  通過 PROFIBUS DP 主站接口，可以實現(xiàn)分布式自動化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。對用戶來說,分布式I/O單元可作為一個集中式單元來處理(相同的組態(tài)、編址和編程).
  混合組態(tài)：SIMATIC S5和SIMATIC S7可以作為PROFIBUS主站符合EN 50170規(guī)范。
• 附加模塊插槽：
  可用 IF 964-DP 接口子模板進行連接到一個附加的 PROFIBUS DP 主站系統(tǒng)。
• PROFINET 接口，帶 2 個端口（交換機）：
  
  • PROFINET I/O，可連接 256 個 IO 設備
  • PROFINET CBA（基于組件的自動化）