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與 SINAMICS V90 相連時的轉矩-轉速特性

確定動態(tài)過載能力

功能概述

允許在運行時超過裝置額定銘牌上指定的額定直流（大允許連續(xù)直流電流）。但是超過的程度和持續(xù)時間要受到特定的限制，這在下面進行詳細說明。

過載電流的上限是 1.8 倍的額定直流電流。高過載持續(xù)時間取決于過載電流的時間特性，以及該裝置的過載歷史，還取決于具體的設備情況。

每次過載都必定跟隨有欠載（過載相的負載電流小于額定直流電流）。一旦達到高允許過載持續(xù)時間，負載電流必須返回到至少值 ≤ 額定直流電流。

通過對電源部分進行熱監(jiān)視可以確定動態(tài)過載持續(xù)時間（I²t 監(jiān)視）。I²t 監(jiān)視使用實際負載電流的時間特性計算環(huán)境溫度以上晶閘管損耗層溫度上升的替代值的時間特性。在這種情況下，要把具體的設備特性（例如熱阻和時間常數(shù)）加入到計算中。當轉換器打開時，計算過程從初始值開始，該初始值在關斷/線路供電故障之前確定。在設置參數(shù)時必須把環(huán)境條件（環(huán)境溫度和安裝高度）考慮進來。

計算獲得的替代消耗層溫度上升超過允許值時，I²t監(jiān)視會發(fā)出響應。作為響應，有兩種選擇可以被參數(shù)化：

• 電樞電流設置值下降到額定直流電流報警，或
• 設備關機故障

可以禁用 I²t 監(jiān)視功能。在這種情況下，電樞電流高限制為額定直流電流。

動態(tài)過載能力的組態(tài)

組態(tài)單包含以下信息：

• 長負載持續(xù)時間t_an從低溫電源部分和指定恒定負載時算起，
• 長零電流間隔t_ab（長冷卻時間）直到電源部分達到“低溫”熱狀態(tài)，以及
• 極限特性的磁場，用于確定熱穩(wěn)定、過載間歇運行期間的過載能力（周期性工作循環(huán)）

備注：如果計算獲得的替代損耗層溫度上升不超過高允許值的 5%，則認為電源部分處于“低溫”狀態(tài)。該狀態(tài)可以使用二進制可分配輸出查詢。

帶過載間歇運行時具有極限特性的磁場結構

具有極限特性的磁場是指具有總持續(xù)時間 300s 的間歇過載運行的負載循環(huán)。這種負載循環(huán)包括兩個時間部分——基本負載持續(xù)時間（電樞電流實際值 ≤ 額定直流電流）和過載持續(xù)時間（電樞電流實際值 ≥ 額定直流電流）。

每個極限特性會把一個特定裝置的大基本負載電流表示成針對小負載持續(xù)時間（極限基本負載電流）的過載系數(shù)（極限基本負載電流，按額定直流電流的 a% 計算）。對于負載循環(huán)的剩余持續(xù)時間，大允許過載電流通過過載系數(shù)確定。如果對于所需的過載系數(shù)沒有指定極限特性，則要遵守針對下一個高過載系數(shù)的極限特性。

極限特性的勵磁對于 300s 負載循環(huán)有效。使用基本計算算法，負載循環(huán)可以長于或短于 300s 的負載循環(huán)持續(xù)時間組態(tài)?，F(xiàn)在使用兩個基本任務顯示。

基本任務1 和 2 的特性舉例

基本任務 1

• 已知：
  裝置、循環(huán)持續(xù)時間、過載系數(shù)、過載持續(xù)時間
• 求：
  （?。┗矩撦d持續(xù)時間和大基本負載電流

SINAMICS DC MASTER 裝置的并聯(lián)

SINAMICS DC MASTER 裝置可以通過并聯(lián)來增加額定功率。必須滿足一下輔助條件：

在 CUD 上配備傳輸觸發(fā)脈沖以及建立更高等級通訊所需的硬件和插頭。

多可以并聯(lián) 6 部設備。多部裝置并聯(lián)時，主裝置應該放置在中間，以便信號連接方便。主從裝置之間從總線到總線的長并聯(lián)接口線長度：15 m。

同樣，每部SINAMICS DC MASTER 裝置需要獨立的換相電抗器（u_K 小 2 %），以便平均分配電流。電抗器公差差異決定的電流分配。對于無降級（電流下降）運行，推薦公差 5% 或更好。

只允許具有相同額定直流電流的裝置并聯(lián)。
裝置并聯(lián)時，允許的輸出電流為（維持輔助條件時）：

I_max = n × I_{N(SINAMICS DC MASTER)}

n = SINAMICS DC MASTER 裝置的數(shù)量

冗余運行（“（n+m）運行”模式）

SINAMICS DC MASTER 裝置還可以用在冗余配置中，作為特殊的并聯(lián)運行模式。在此運行模式下，如果一臺裝置故障（例如電源部分的保險燒斷），其他 SINAMICS DC MASTER 裝置可以維持運行。正確組態(tài)好和互聯(lián)好之后，電樞電路和勵磁電路都可以冗余運行。

當一個裝置故障時，其他SINAMICS DC MASTER 裝置還可以正常運行、持續(xù)工作不會中斷。在組態(tài)系統(tǒng)時，需要特別注意在冗余應用中，只須滿足 n 個裝置的額定功率（而不是 n+m 個裝置）。

在發(fā)生故障時，主裝置的功能會自動轉移。這樣一來，無論是主裝置的電源部分故障還是從裝置的電源部分故障，系統(tǒng)都會繼續(xù)運行。（可以根據(jù)要求提供冗余運行時的 MTBF 數(shù)據(jù)。）

SINAMICS DC MASTER 裝置并聯(lián)時的電樞電路連接示意圖

(1) 需要相同的 1U1/1V1/1W1 相序。

(2) 需要相同的 1C1/1D1 相序。

(3) 裝置使用（8 針）屏蔽跳線（UTP CAT5 型，符合ANSI/EIA/TIA 568 標準）連接，與 PC 網(wǎng)絡技術中使用的網(wǎng)線相同?？梢灾苯訌奈鏖T子購買標準的 5m 長線電纜（訂貨號：6RY1707-0AA08）。n 個裝置并聯(lián)需要 (n-1) 條電纜。必須激活連接在總線首端和末端所連接的裝置/設備上的總線終端。

(4) 這些熔斷器只能用在 850A 及以下的設備上。

(5) 只適用于 850A 及以下四象限運行的裝置。

框架規(guī)格 FSA 的電源濾波器

通過使用下面所示的 B 級進線濾波器，可使用不帶集成濾波器的 230 V SINAMICS V20 變頻器以及一根 5 m 屏蔽輸出電纜來實現(xiàn) EN 61800-3 類別 C1。請注意，框架型號 FSB 和 FSC 的 230 V 濾波變頻器可在使用 25 m 屏蔽輸出電纜但不使用外部濾波器的情況下達到 EN 61800-3 類別 C2。

通過使用下面所示的 B 級進線濾波器，可使用帶或不帶集成濾波器的 400 V SINAMICS V20 變頻器以及一根 25 m 屏蔽輸出電纜來實現(xiàn) EN 61800-3 類別 C2。

經(jīng)濟實用 – 眾多集成功能可用來降低機器成本

集成的控制模式

SINAMICS V90 驅(qū)動器具有各種集成控制模式，滿足廣泛應用的要求：

• 脈沖串輸入位置控制模式 (PTI)
• 內(nèi)部位置控制模式 (IPos)
• 速度控制模式
• 轉矩控制 
  

集成的定位功能

• 可以輸入位置、速度和加速度設定值
• 集成參考功能
• 前饋和反饋或者將用于選擇位置的數(shù)字量輸入進行組合
• 來自外部數(shù)字量輸入的定位步使能信號
• 及相對定位。

可使用 PLC 實現(xiàn)點到點定位，無需定位功能。

適用于所有框架規(guī)格的集成式制動電阻器

• 所有框架規(guī)格都集成有制動電阻器，用于耗散高速制動時的再生功率。
• 大多數(shù)應用無需使用額外制動電阻器就能實現(xiàn)。
  

集成抱閘開關

• 集成抱閘開關 – 如果使用帶有抱閘的電機，則可將抱閘直接連接到驅(qū)動器。
• 無需使用外部繼電器，就可連接抱閘。
  

的伺服性能 – 快速，平穩(wěn)，定位精確

自動調(diào)諧

自動控制回路參數(shù)?？梢栽谡{(diào)試系統(tǒng)時以及在運行中切換負載時使用此功能。這樣，廣泛應用中的機器設備就可以實現(xiàn)高動態(tài)性能和平穩(wěn)運行。

自動抑制機器共振

激活此功能后，變頻器會識別機械共振頻率并使用濾波器自動抑制這些頻率。運行期間的振動和噪音降低。
這樣就能確保機器具有較高動態(tài)響應，同時振動減小。

1 MHz 脈沖串設定值和 20 位編碼器分辨率

• 命令脈沖串輸入的工作頻率高達 1 MHz
• 值編碼器，20 位分辨率
• 定位精度高，轉速波紋低
  

的系統(tǒng)性能

在保持系統(tǒng)平穩(wěn)運行的同時，可實現(xiàn)快速加速和制動，確保較高的機器生產(chǎn)力。

• 變頻器和電機具有 300 % 過載能力
• 電機扭矩波動小
• 電機和變頻器完美相互協(xié)調(diào)

系統(tǒng)一覽

• 與使用外部網(wǎng)絡部件相比，組裝成本和安裝空間降低
• 由于無需組態(tài)，可以實現(xiàn)快速調(diào)試
• 只需插入 CSM 便可靈活地擴展網(wǎng)絡

CSM 1277 是一種具有緊湊、模塊化設計的工業(yè)以太網(wǎng)交換機，適合在 SIMATIC S7-1200 中使用。CSM 1277 可用于增加 SIMATIC S7-1200 的以太網(wǎng)接口，以便與操作員面板、編程設備、其他控制器或辦公環(huán)境同時通訊。

CSM 1277 和 SIMATIC S7-1200 控制器可用于以較低成本實現(xiàn)簡單自動化網(wǎng)絡。

CSM 1277 緊湊型交換機模塊具有 SIMATIC S7-1200 設計的所有優(yōu)點：

• 緊湊型設計；
  堅固的塑料外殼，包括：
  • 4 個 RJ45 接口，用于連接到工業(yè)以太網(wǎng)
  • 3 針插入式端子排，用于從上面連接外部 24 V DC 電源
  • LED 指示燈，用于工業(yè)以太網(wǎng)端口的診斷和狀態(tài)指示
• 可簡便安裝到 S7-1200 的安裝導軌上
• 無風扇，低維護
• 模塊可以不通過編程設備進行更換

• 增加 SIMATIC S7-1200 的以太網(wǎng)接口
• 通過三個另外節(jié)點來設計小型、局域工業(yè)以太網(wǎng)
• 通過自動檢測和自動交叉功能來自動檢測數(shù)據(jù)傳輸速率
• 用于診斷和狀態(tài)顯示的 LED

網(wǎng)絡拓撲結構和網(wǎng)絡組態(tài)

可使用 CSM 1277 緊湊型交換機模塊來實現(xiàn)各種網(wǎng)絡拓撲結構。

• 將 SIMATIC S7-1200 連接在總線形拓撲結構中：
  SIMATIC S7-1200 的至少一個 RJ45 接口保持閑置，例如，用于連接一個編程設備 (PG)
• 樹/星型拓撲中，SIMATIC S7-1200 至上級網(wǎng)絡的連接：
  SIMATIC S7-1200 至少有 2 個 RJ45 端口未用，可以用來連接，例如，編程設備/操作面板（PG/OP）
• 帶有一臺 SIMATIC S7-1200 和三個其它以太網(wǎng)節(jié)點的小型局域網(wǎng)絡設計

組態(tài)

CSM 1277 緊湊型交換機模塊是一種非網(wǎng)管型交換機，無需進行組態(tài)。

故障診斷

下列信息可通過裝置上的 LED 顯示：

• 功率
• 端口狀態(tài)
• 數(shù)據(jù)通訊

采用 CSM 1277 實現(xiàn)線性拓撲

CP 1242-7 通信處理器用于將 SIMATIC S7-1200 連接到全球普遍采用的 GSM/GPRS 移動無線網(wǎng)絡，它具有以下特性：

• 在 S7-1200 控制器之間和/或 S7-1200 控制器與帶有 Internet 連接的控制中心之間進行全球范圍的無線數(shù)據(jù)交換
• 基于通用無線分組業(yè)務 (General Packet Radio Service，GPRS)，移動無線業(yè)務進行通信，數(shù)據(jù)傳輸速率高達 86 Kb/s（下行鏈路）和 43 Kb/s（上行鏈路）
• 帶有固定 IP 地址和具有標準移動電話合約的動態(tài) IP 地址的 GPRS 模式
• 基于網(wǎng)絡時間協(xié)議 (Network Time Protocol，NTP) 的時間同步
• 通過語音呼叫或文本消息建立按需連接
• 發(fā)送和接收文本消息
• LED 指示燈布局清晰，可進行快速、方便的診斷
• 具有 S7-1200 設計形式的緊湊工業(yè)外殼，可安裝到標準安裝導軌上
• 可使用 STEP 7 方便地組態(tài)，調(diào)試十分快速

與“Telecontrol Server Basic”軟件結合使用，CP 1242-7 成為一個具有其它性質(zhì)的遠程控制系統(tǒng)：

• 通過一個 OPC 接口，可將多 5000 個遠程控制站連接到控制中心
• 發(fā)生連接故障時，在子站中進行數(shù)據(jù)緩沖
• 對子站進行集中狀態(tài)監(jiān)視
• 不存在特定供應商，用于固定 IP 地址
• 通過 Internet，可使用 STEP 7 遠程訪問子站

• 塊保護：
  通過密碼保護用戶程序，未經(jīng)授權無法訪問。
• 集成 HMI : 
  對于 HMI 設備，用戶只需指定數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)目標。數(shù)據(jù)將由程序自動循環(huán)傳輸。
• 集成通信功能：
  • 編程器/OP 通信
  • 全局數(shù)據(jù)通信
  • S7 基本通信
  • S7 通信
• 通過網(wǎng)絡更新固件
• 通過 TCP/IP、UDP 和 ISO-on-TCP (RFC1006) 進行開放式通信
• 在基于組件的自動化中實現(xiàn)分布式智能系統(tǒng) (PROFINET)
• 通過集成的 web 器獲得附加診斷功能

可參數(shù)化的特性

可使用 STEP 7 工具“Hardware Configuration”對 S7-400（包括 CPU）的性能和響應進行編程，如：

• MPI 多點接口：
  • 定義站地址。
  • 啟動/循環(huán)行為。
  • 定義大循環(huán)時間和通信負荷。
• 地址分配： 
  I/O 模塊的編址。
• 保持區(qū)域：
  定義具有保持特性的位存儲器、計數(shù)器、定時器、數(shù)據(jù)塊和時鐘存儲器的數(shù)量。
• 過程映像，局部數(shù)據(jù)的大小。
• 診斷緩存區(qū)的長度。
• 保護等級： 
  定義程序和數(shù)據(jù)訪問授權。
• 系統(tǒng)診斷： 
  定義診斷報文的處理及范圍。
• 循環(huán)中斷： 
  設定周期。
• PROFINET 接口
• 通過 NTP 協(xié)議對時間同步進行參數(shù)化

顯示功能與信息功能

• 狀態(tài)和故障指示燈：
  LED 可指示出內(nèi)部和外部故障和運行狀態(tài)，如 RUN（運行）、STOP（停止）、調(diào)試和測試功能等。
• 測試功能： 
  可使用編程設備顯示程序執(zhí)行中的信號狀態(tài)，不考慮用戶程序而修改過程變量，輸出堆棧存儲器的內(nèi)容，運行各個程序步驟，并禁用程序組件。
• 信息功能： 
  用戶可獲取有關 CPU 的存儲器容量和運行模式以及 RAM 和裝載存儲器的當前利用率方面的信息。

通信

中央控制器與故障安全 ET 200 模塊之間的安全通信和標準通信是通過 PROFIBUS DP 和/或 PROFINET 完成的。通過特別開發(fā)的 PROFIBUS profile PROFIsafe，可以在標準數(shù)據(jù)報文中傳輸帶有安全功能的用戶數(shù)據(jù)。無需其它硬件組件（例如專用安全總線）。必要的軟件已經(jīng)或者作為擴展集成在硬件組件之中，或者作為認證軟件塊重載至CPU內(nèi)。

操作模式

F-CPU 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中以及故障安全信號模塊中。

信號模塊采用差異分析方法和測試信號注入技術實現(xiàn)輸出和輸入信號的監(jiān)控。

借助周期性自檢、指令檢測、程序邏輯檢測和程序順序流檢測等方法，CPU可以檢測控制器是否工作正常。此外，通過“活躍標志（sign-of-life）”請求，還可以對I/O進行檢測。

若判定系統(tǒng)中存在故障，則將該系統(tǒng)切換至安全狀態(tài)。

CPU 414F-3 PN/DP 的運行不需要 F 運行版授權。

編程

CPU 414F-3 PN/DP 的編程方法與 SIMATIC S7 系統(tǒng)的編程方法相同． 使用現(xiàn)場實證過的編程工具，例如STEP 7，創(chuàng)建用于非故障安全工廠區(qū)段的用戶程序。

選件包 SIMATIC S7 Distributed Safety (Classic) 和SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12)

STEP 7 選件包“SIMATIC S7 Distributed Safety”(Classic) 或 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12) 用于對與安全型程序段進行編程。選件包中包括所有用來創(chuàng)建 F 程序的所有功能和塊。

具有安全功能的 F 程序以 F_FBD 或 F-LAD 方式進行連接，或利用 F 功能庫中的特殊功能數(shù)據(jù)塊進行連接。使用 F FBD 或 F LAD 可提供跨系統(tǒng)的統(tǒng)一表示，因而簡化系統(tǒng)的組態(tài)和編程以及驗收測試。無需借助額外的功具，程序員就可以完全專注于編制安全相關的應用程序。

CPU 412-5H 擁有：

• 功能強大的處理器：
  CPU 處理每條二進制指令的時間小于 31.25 ns。
• 1 MB RAM（512 KB 用于程序，512 KB 用于數(shù)據(jù)）；
  裝載存儲器用于存儲 S7-400H F/FH 自動化系統(tǒng)的用戶程序和參數(shù)設置數(shù)據(jù)；高速 RAM 用于用戶程序的順控相關部分
• 存儲卡：
  用于擴展內(nèi)置裝載存儲器。除程序本身之外，裝載存儲器中所含的信息還包括 S7-400H F/FH 的組態(tài)數(shù)據(jù)，這就是要在存儲器中占據(jù)雙倍空間的原因。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。
    提供有 RAM 和 FEPROM 卡（FEPROM 用于在斷開電源時保存數(shù)據(jù)）。
• 靈活的擴展選件：
  多達 131,072 點數(shù)字量和 81,932 點模擬量輸入/輸出。
• 組合 MPI/PROFIBUS DP 接口：
  MPI 可用來建立一個 32 個節(jié)點的簡單網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)傳輸速率 187.5 Kbit/s。CPU 可以與通信總線（C 總線）上的節(jié)點和 MPI 上的節(jié)點建立多 64 個連接。 
  PROFIBUS-DP主站接口能夠被用來建立一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化。對用戶來說，分布式 I/O 作為集中式 I/O 來處理（相同的組態(tài)、編址和編程）。
• PROFIBUS DP 接口：
  通過 PROFIBUS DP 接口，可以實現(xiàn)冗余、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 作為集中式 I/O 來處理（相同的組態(tài)、編址和編程）。
• PROFINET 接口，帶 2 個端口（交換機）：
  支持系統(tǒng)冗余和 MRP（介質(zhì)冗余協(xié)議）
• 模式選擇開關：
  撥動開關設計。
• 診斷緩沖區(qū)：
  后的 120 個報警和中斷事件保存在一個環(huán)形緩沖區(qū)中，用于進行診斷。
• 實時時鐘：
  CPU 提供帶日期和時間的診斷報告。