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電源單元和冷卻

SIMOREG 6RA70 變頻器是全數字化的緊湊型設備，它連接到三相交流電源上。 這些變頻器輪流被用于變速 DC 驅動的轉子電路和勵磁電路。 額定直流電流范圍擴展為 15A 至 3000A，并可通過并聯 SIMOREG 變頻器進行擴展。

單象限變頻器或四象限變頻器可適應于各種具體的應用要求 由于變頻器配有一個集成的參數化面板，它們是自主單元，不需要任何其它的參數化設備。 由兩個微處理系統來處理所有的開環和閉環控制任務以及監視和輔助功能。 設定值和實際值可使用模擬形式或數字形式。

SIMOREG 6RA70 變頻器的設計具有緊湊而節省空間的特點。 包含閉環控制板的電子箱安裝在變頻器門上。 電子箱同時還具有容納其它與過程相關擴展功能和串行接口板的空間。 這種設計使得維修極為簡單，因為單獨的部件可容易操作。

外部信號（數字量 I/O，模擬量 I/O，脈沖編碼器等）由插入式端子連接。 變頻器軟件保存在閃存中。 軟件升級包可通過基本單元的串行接口方便下載。

電源單元： 轉子和勵磁電路

轉子電路是一個三相橋連接：

在變頻器中，用作單相限驅動的全控 B6C 三相連接

在變頻器中，用作四相限驅動的 2 個全控 (B6) A (B6) C 三相連接。

轉子電路是一個半控 B2HZ 單相橋連接：

從 15 到 1200 A 的變頻器

轉子和勵磁電路的額定直流電流單元，電源單元是由相互隔離的晶閘管電路板構成的。 因此，散熱片處于浮動電位。

對于額定電流 ≥ 1500 A 的變頻器，轉子和勵磁電路的電源單元是由圓片形晶閘管和處于電壓電位的散熱片構成的。 電源單元的所有連接母排前置。

冷卻

額定直流電流為 125 A 或以下的變頻器為自冷卻，但是額定直流電流為 210 A 或更高的變頻器須強制空氣冷卻(風扇裝置)。

參數化裝置

PMU 簡單操作員面板

所有單元在變頻器門均安裝有一個 PMU 面板。 PMU 包括一個 5 位，7 段的顯示器，3 個作為狀態指示的 LED 和 3 個參數化按鍵。

PMU 同時還具有帶 USS 接口（符合 RS232 或 RS485 標準）的 X300 連接器。

面板提供了調試時所需的所有功能，以便用于調整或設定操作以及顯示測定值。 3 個面板按鍵具有以下功能：

• P (選擇)鍵
• 在參數編號和參數值之間切換，反之亦然，確認故障消息。
• UP 鍵
• 在參數模式下選擇較大的參數編號或在參數值模式下增大設定和顯示的參數值。 同時從索引參數中選取較大的索引。
• DOWN 鍵
• 在參數模式下選擇較小的參數編號或在參數值模式下降低設定和顯示的參數值。 同時從索引參數中選取較小的索引。
• LED 功能
  • Ready（就緒）： 操作就緒，處于“等待操作” 狀態的燈亮。
  • Run（運行）: 運行中，當運行時燈亮。
  • Fault（故障）： 干擾，“故障激活”狀態的燈亮，報*激活時閃爍。

5 位，7 段顯示器的數量輸出很容易理解，如：

• 額定值的百分值
• 伺服增益系數
• 秒
• 安培或
• 伏特

OP1S 變頻器操作面板

可選 OP1S 變頻器操作面板既可安裝在變頻器門，也可安裝在外部，比如控制柜門。 因此，可通過

5 m 的長電纜連接。 如果 5 V 的單獨電源可用‎，則可使用長達 200 的電纜。 OP1S 通過 X300 連接器連接至 SIMOREG。

OP1S 可作為一個經濟的方法安裝至顯示物理測量數量的控制柜測量裝置。

OP1S 具有一個帶 4 x 16 字符的 LED，用于通過普通文本顯示參數名稱。 英語、法語、德語、意大利語和西班牙語可選作為顯示語言。 OP1S 可用來存儲參數集，并可簡單下載至其它裝置。

• OP1S 上的按鍵：
• 選擇鍵(P)
• UP 鍵¹⁾
• DOWN 鍵
• 反向鍵¹⁾
• ON 鍵¹⁾
• OFF 鍵¹⁾
• 慢動鍵(慢動)¹⁾
• 數字鍵(0 到 9)
• OP1S 上的 LED：
• 綠色： “Run”燈亮，“Ready”燈閃爍
• 紅色： “Fault”燈亮，“Alarm”燈閃爍
• RESET（復位）鍵¹⁾

參數化裝置

通過 PC 參數化

可使用 PC 進行調試和故障排除，DriveMonitor 軟件隨變頻器提供。

PC 通過基本單元上的 USS 接口連接至 SIMOREG。

軟件具有如下功能：

• 菜單輔助訪問參數。
• 參數集的讀/寫操作。
• 復制現有的參數集至其它相同類型的變頻器。
• 輸出參數集至打印機。
• 通過控制字（二進制指令如 ON/OFF 指令等）和設定值規格操作。
• 通過狀態字（變頻器狀態的回檢信息）和實際值讀數進行監控。
• 故障消息和*報的讀取。
• 跟蹤緩沖器內容的讀取(示波器功能)

1)此功能必須由參數激活且自由可選。

在轉子電路中的閉環功能

速度設定值

速度設定值和另外的設定值的源可以自由地通過參數設定來選擇，即設定值可以編程為：

• 模擬值
• 0 到 ±10 V，0 到 ±20 mA,
• 4 - 20 mA
• 集成的電動電位器
• 帶固定設定值，漸進功能 蠕動等功能的開關量連接器
• 在基本單元上的串行接口
• 輔助板

歸一化是這樣設定的：100 % 設定值（主設定值和附加的設定值的乘積）對應于**的電機速度。

速度設定值可以利用參數設定或連接器被限制在最小值或**值。 而且，在軟件中包括了“添加點”，例如，以便在斜坡功能發生器之前或之后拒絕附加的設定值。 可以通過一個開關量連接器來選擇“設定值可用”功能。 總的設定值在通過可參數化的濾波器 (PT1 部件)平滑后，被傳送到速度控制器的設定值輸入處。 與此同時，斜坡功能發生器起作用。

實際速度值

可以選擇四個源中的一個作為實際速度信號。

• 模擬轉速表
  測速發電機的電壓在**速度下可以在 8 和 250 V之間。此電壓/**速度歸一化是通過一個參數設定的。
• 脈沖編碼器
  脈沖編碼器的型號，每轉一圈標志的個數和**的速度是通過參數設定的。 評估電子線路能夠處理編碼器信號（對稱的： 帶附加的反相軌跡或者非對稱的： 相對于地電平）**達 27 V 的一個差分電壓 。編碼器的額定電壓范圍 (5 V 或 15 V) 是在一個參數里設定的。 通過 1 個 15 V 的額定電壓， SIMOREG 變頻器可以為脈沖編碼器提供電壓。 5 V 編碼器需要一個外部電源。 脈沖編碼器是在三個軌跡的基礎上加以評估的： 軌跡 1， 軌跡 2 和零標記。 也可以安裝沒有零標記的脈沖編碼器。 零標記允許采集一個實際的位置。 編碼器信號的**頻率一定不能超過 300 kHz。 建議使用每轉一圈至少 1024 個脈沖的脈沖編碼器（以確保在低速時平滑地運行）。
• 操作無轉速計，具有閉環電動勢控制
  若采用閉環電動勢控制功能，則無需實際值傳感器。 取而代之，變頻器輸出電壓是在 SIMOREG 中測得的。 測得的轉子電壓是由電動機中的內部電壓降來補償的 (I*R 補償)。 補償的程度是在電流控制器優化運行期間自動地確定的。 這種控制方法的精確度是通過在電動機轉子電路中電阻隨溫度的變化來決定的，精度大約為 5 % 。 為了獲得更好的精度，較好的辦法是在電機熱了后重復地運行電流控制器優化過程。 如果精度要求不是特別高，而且如果沒有可能安裝一個編碼器，并且假如電動機工作在轉子電壓控制范圍內，那么可以采用閉環電動勢來測定。 重要的是：當加用這種控制方法時，驅動不能在電動勢有關的，勵磁弱化方式中工作。
• 可自由選擇的實際速度信號
  對于這種工作方式，可以選擇任何連接器編號作為實際速度信號。 如果實際速度傳感器是按裝在一塊工藝輔助板上的，在大多數情況下是選擇這種設置的。
  在實際速度值被傳送到此速度控制器之前，可以利用參數化光滑 (PT1 部件)和兩個可調整的頻帶濾波器來平滑它. 頻帶濾波器主要用于濾掉由機械共振引起的諧振頻率。 諧振頻率和濾波器特性是可選的。

斜坡函數發生器

斜坡功能發生器在改變一步后，將把**的設定值轉換成一個不停隨時間改變的設定值信號。 斜坡上升時間和斜坡下降時間可以相對獨立地設置。 斜坡功能發生器還特有一種底部和頂部的的平滑過渡（限制急拉）功能，它們分別在斜坡的開始時和結束時產生作用。 對斜坡功能發生器的所有時間設定都是相互獨立的。為斜坡發生器時間提供了三個參數設定。 可以通過二進制可選的輸入或者（通過開關量連接器）的一個串行接口來選擇這些參數。 在驅動工作時，可以切換斜坡發生器參數。 參數設置 1 的值還可以通過連接器（通過 1 個連接器去改變斜坡發生器的數據）加權。 當為斜坡功能發生器時間設置值輸入零時，該速度設定值就直接地加到速度控制器上。

速度控制器

速度控制器將速度設定值和實際值進行比較，如果這二者有偏差，它就把一個相應的電流設定值加到電流控制器（工作原理： 通過從屬的電流控制器進行閉環速度控制）。 該速度控制器是一個 PI 控制器帶一個可選的 D 部件。 也可參數化一個可開關的速度下降。 所有的控制器特征可相互獨立地設定。 可以采用 Kp (增益) 的值作為一個連接器信號（外部的或內部的）的函數。

速度控制器的 P 增益可以被用作實際速度、實際電流、設定值／實際值偏差或繞組直徑的一個函數。 為了在速度控制回路中獲得較好的動態響應，可以加上一個前饋控制功能。 為此目的，在速度控制器之后，可以加上作為摩擦或驅動的運動慣性的一個函數的轉矩設定值量。 在一次自動優化運行過程里可以計算出摩擦和運動慣性的補償值。

直接緊隨著激活之后的速度控制器的輸出量可以通過一個參數來設置。

可以旁路速度控制器，并且變頻器在轉矩或電流控制下運行，具體取決于參數是如何設置的。 而且，在運行中，利用選擇功能“主／從切換”是有可能在閉環速度控制和閉環轉矩控制之間切換的。 通過一個二進制可分配的功能端子或一個串行接口，可以如同選擇一個開關量連接器一樣地選擇該功能。 轉矩設定值利用一個可選擇的連接器加用，因此轉矩設定值可以用一個模擬可分配的功能端子或一個串行接口來提供。

在“從驅動”運行（在轉矩或電流控制之下），一個限制控制器在起作用。 為了防止驅動被加速到太快，限制控制器可以在一個可調節的，參數化的速度限制值的基礎上進行干涉。 在這種情況下，驅動被限制到一個可調節的速度偏差內。

轉矩限制

速度控制器的輸出或者作為轉矩設定值或者作為電流設定值，這取決于參數化。 在閉環轉矩控制方式中，速度控制器輸出是通過機器磁通量φ 來加權的，然后作為一個電流設定值傳送給電流限制。 轉矩控制方式通常是和勵磁弱化一起使用的，因此**的電動機轉矩可以被限制，但與速度無關。

具有下列功能：

• 通過參數獨立地設置正/負轉矩限制。
• 作為一個可參數化的切換速度的函數，通過一個開關量連接器切換轉矩限制。
• 利用一個連接器，例如，通過一個模擬輸入或串行接口來自由輸入轉矩限制。

**的輸入量總是被用作電流轉矩限制。 在該轉矩限制之后，可以另外添加轉矩設定值。

電流限值

在轉矩限制之后設置電流限制的目的是保護變頻器和電動機。 **的輸入量總是被用作電流限制。

可以設置下面的電流限制值：

通過參數（設置**的電動機電流）獨立地設置正/負電流限制。

• 利用一個連接器，例如，通過一個模擬輸入或串行接口，自由地輸入電流限制。
• 通過參數，對關機和快速停止分別地設置電流限制。
• 取決于速度的電流限制： 可以設置參數來實施一次自動觸發的，在高速時與速度有關的減少電流限制（電動機的換向極限曲線）。
• I ² t功率段監控： 對于所有電流值的可控硅的溫度被計算出來。 當達到可控硅限制溫度時，變頻器電流或者減少到額定 DC 電流或者變頻器被關機并帶一條故障消息，這取決于如何設置適當的響應參數。 提供了這個功能是為了保護可控硅。

電流控制器

電流控制器是一個帶有相互獨立的 P 增益和復位時間設定 的 PI 調節器。 P 或 I 部件也可被取消激活來獲得一個純 P 控制器或一個純 I 控制器）。 實際的電流是在三相 AC 一邊，利用電流互感器采集的，并且在 模/數 轉換后通過一個電阻負載和一個整流電路加到電流控制器上的。 對于變頻器額定電流分辨率是10 位。 電流限制輸出被作為電流設定值加用。

電流控制器輸出把點火角轉換為傳輸到選通設備，前饋控制功能平行地起作用。

前饋控制

在電流控制回路中的前饋控制功能改善了控制的動態響應。 這使得在電流控制回路中獲得 6 到 9 ms 之間的上升時間成為可能。 前饋控制以電流設定值和電動機電動勢的一個函數來工作，并確保在間斷的和連續的 DC 運行時或當轉矩方向反向時，必須的點火角能夠快速地傳送到選通單元。

自動反向模塊

自動反向模塊（僅當變頻器用于四象限驅動時）連同電流控制回路一起作用，去定義把轉矩方向反轉過來所需要的所有過程的邏輯序列。 必要時，一個轉矩方向可以通過參數設置來禁用。

選通單元

選通單元為功率段可控硅與線電壓的同步產生選**沖。 同步的實施是獨立于旋轉勵磁和電子設備電源的，并且是在功率段上測量的。 選**沖定位計時是由電流控制器和前饋控制的輸出值所決定的。 可以在一個參數中設置點火角的設定限制.

選通單元是自動地調整到所連接的線路的頻率，其頻率范圍 45 Hz 到 65 Hz 之間。

如要求通過分開的參數化來在 23 Hz 到 110 Hz 之間的頻率范圍內調整線路頻率，可按要求提供。.

優化運行

所提供的 6RA70 變頻器帶有的參數為出廠設定值。 可以利用專門的鍵號來選擇運行自動優化，從而來支持控制器的設置

下面這些控制器功能可以在運行一次自動優化中設置：

• 運行電流控制器的優化，用于設置電流控制器和前饋控制 (轉子和勵磁電路)。
• 運行速度控制器的優化，用于設置速度控制器的特征數據。
• 自動地記錄摩擦和運動慣性的補償，用于速度控制器的前饋控制。
• 自動紀錄磁場特性，用于一個電動勢有關的，閉環磁場弱化控制，以及用于在弱化磁場運行中???控制器的自動優化

而且，在優化運行期間所有自動設置的參數以后可以在操作員面板上更改。

監視和診斷

運行數據的顯示

變頻器的操作狀態通過參數 r000顯示出來。 為了顯示測量值提供了大約 50 個參數。 為了輸出到顯示設備，可在軟件（連接器）中額外選擇來自閉環控制的 300 個信號。 可顯示的測量值例子： 設定值，實際值，二進制輸入/輸出的狀態，線路電壓，線路頻率，點火角，模擬端子的輸入/輸出，控制器的輸入/輸出，極限值顯示。

跟蹤功能

可以選擇跟蹤功能來存儲 128個測量點的 8 個測得的量。 測得的量或一條故障消息的激活可被參數化為一個觸發條件。 可以用編程一個觸發延遲來記錄事件之前和事件之后的歷史。

用于測量值存儲器的采樣時間可以被參數化為 3ms到 300ms之間。

測得的值可以通過操作員面板或串行接口輸出。

故障報文

給每條故障消息分配一個號碼。 事件發生的時間也與故障消息一起存儲起來。 這允許故障的原因被精確定位。 為了診斷的目的，把最近的 8 條故障消息連同故障編號、故障值和小時計數值一起存儲起來。

當故障發生時

• 二進制輸出功能 揬
• 驅動器被斷開（控制器禁用，電流I= 0，脈沖禁用，繼電器“輸入接觸器關閉”脫扣），且
• 一個“F”和一個故障號碼出現在顯示器上，表示“故障”LED 亮起。
• 可以通過一個二進制可分配功能端子或一串行接口，在操作員面板上確認故障消息。 當故障被確認后,系統切換到揬 揬

自動重啟動： 系統可以在一個可參數化的時間周期內（ 0 到 2 秒）自動地重新啟動。 如果這個時間設置為零，一條故障消息立即被激活 (在電源故障時)， 而不會有重啟動。 自動重啟動可被參數化成與下列故障消息有關： 相故障 (勵磁或轉子)，欠電壓，過電壓，電子線路電源故障，在平行的 SIMOREG 設備上發生欠電壓。

• 故障/出錯 消息分成下列幾類：
• 線路故障： 相故障，勵磁電路故障，欠電壓，過電壓，線路頻率
• < 45 or > 65 Hz
• 接口故障： 到輔助板的基本單元接口發生誤動作
• 驅動故障： 用于速度控制器的監視器，電流控制器，電動勢控制器，勵磁電流控制器已經作出反應，驅動鎖定，無轉子電流
• 電子的馬達過載保護 [(用于電動機的 I2t 監視器) 已經作出反應]
• 測速發電機的監視器和過速信號
• 啟動出錯
• 電子板上存在故障
• 來自可控硅校驗的故障消息： 只有當可控硅校驗是通過適當的參數啟動的，才會發出此故障消息。 此校驗功能確認可控硅是否具有阻塞以及點火能力
• 故障消息來自于電動機傳感器 (帶端子擴展選件)； 監視電刷長度，軸承情況，氣流，對電機溫度已經作出反應
• 通過二進制可分配功能端子來的外部故障

故障消息可以單個地激活。 對某些故障消息的缺省設定是 揬

報*

一些特殊的，不會導致驅動關閉的狀態，，由報*來示出。 報*無需確認，但是當引起問題的原因被消除時會自動地復位。

當發生一個或多個報*時

• 二進制輸出功能 揬
• 用閃爍的表示“故障”的LED 發出報*信號。
• 報*分成下列種類：
• 電動機過熱： 監視功能
• 已經達到電機的計算出的 I2t 值的 100%
• 報*來自于電動機傳感器 (僅發生在帶端子擴展選件時)： 監視軸承情況，電機風扇，對電機溫度已經有反應
• 驅動報*： 驅動阻塞，無轉子電流
• 通過二進制可分配功能端子來的外部報*
• 來自輔助板的報*

安全關機 (E-STOP)

E-STOP 功能的任務是打開繼電器觸點 (端子109/110)，用于在大約 15 ms 時間內激勵主接觸器，完全與半導體部件和微處理器板 (基本電子線路) 的功能狀態無關。 如果基本電路工作正確，閉環控制輸出一個 I = 0 命令來取消激活主接觸器。 當給出 E-STOP命令時，驅動慣性運轉到停頓狀態。

用下列方法之一可以觸發E-STOP 功能：

• 開關操作： 當把端子105和106之間的開關打開時，E-STOP功能被激活。
• 按鈕操作： 打開在端子106和107之間的“常閉”觸點，就會觸發 E-STOP 功能并存儲關機操作。 關閉在端子106和108之間的一個“常開”觸點，就可復位此 E-STOP功能。

當 E-STOP 功能被復位時，驅動開關變成 揬 此狀態需要通過 揬

注： 按照 EN 60204-1，

E-STOP 功能不是一個“緊急停止”功能。

EN 60204-1.

串行接口

提供有下列串行接口：

• 在壓力測量裝置（PMU）的 連接器 X300 上的，采用 USS 協議到 RS 232 或 RS 485標準的一個串行接口。 用于連接一個可選的 OP1S 操作員面板或用于連接基于 PC 的驅動監視器。
• 在基本電子線路板的端子上的一個，用于 USS 協議或點對點通訊連接的二線或四線 RS485 串行接口，
• 在端子擴展板 (可選) 端子上的一個，用于 USS 協議或點對點通訊連接的二線或四線 RS485 串行接口，
• 在輔助板(可選)上的 PROFIBUS-DP
• 在帶光纜連接的輔助板(可選)上的 SIMOLINK®

接口的物理特性

RS 232: 用于點對點工作的 ±12 V 接口

RS 485: RS 485: 5 V 常用方式接口，防噪聲，用作一個最多帶 31 個總線節點的，額外的總線連接。

USS 協議

公開的 SIEMENS 協議，容易在外部系統上，例如在PC上編程。 可以使用任意主站接口。 驅動作為主站上的從站工作，選擇驅動通過一個從站編號來進行。

下面的數據可通過 USS 協議來交換：

用于參數寫/讀的 PKW 數據。

PZD 數據 (過程數據)，如控制字、設定值，狀態字，實際值。

連接器編號輸入參數中，去選擇傳送數據 (實際值)，接收數據 (設定值) 代表連接器編號。連接器編號可以編程以便在任何一個干預點起作用。

點對點通訊協議

用點對點通訊協議來鏈接一個變頻器到另一個變頻器。 用這種方式，數據在變頻器之間互相交換，例如，通過一個串行接口來建立一個設定值串級。 因為一個串行接口是作為一個四線線路采用的，就有可能從上游變頻器接收數據，(例如，通過乘以權值)調整它們，然后將它們送往下游變頻器。 整個操作只用到一個串行接口。

下列數據可以在變頻器之間交換：

• 傳輸控制字和實際值
• 接收狀態字和設定值

在每個方向上最多發送 5 個數據字。 數據依據連接器編號和干預點進行交換。

幾個串行接口可以同時工作。 例如，**個接口可以用作一個自動化鏈接 (USS 協議)，用于開環控制，診斷和主站設定值技術說明。 **個接口連同點對點通訊協議一起工作，起設定值串級的作用。

控制端子塊

在微處理機板 (基本電子線路)上的端子	在 PMU 簡單操作員面板上的連接器
P10 參考電壓，10 mA 負載額定值 N 10 參考電壓，10 mA 負載額定值	用于連接 OP1S, RS 232 或 RS 485 的雙線 X300 連接器，傳輸率**為 187.5 kBd
通過差分放大器，2 點模擬量輸入， 分辨率可以 10 ~ ± 14 Bit 之間設置 0 ~ ±10 V，0 ~ ±20 mA，4 ~ 20 mA	選通板上的端子
用于電機溫度傳感器（采用PTC 或 KTY84）的 1 個模擬輸入	模擬轉速計 8 到 250 V，用于**速度
對實際電流的對地實時模擬輸出，電壓 5V 用于額定變頻器電流，**值 2 mA	E-STOP
2 個對地模擬輸出, 0 到 ±10 V, ±11位分辨率, ** 2 mA	在可選端子擴展板上的端子
脈沖編碼器評估，用于 5 或 24 V 編碼器， 2 軌和零標記，**頻率 300 kHz	通過光耦合器的 4 個二進制可選輸入，也可用作到電機的接口
P15 電源, 200 mA 用于脈沖編碼器	4 個二進制可選對地輸入
4 個二進制對地輸入， 2，具有可選功能	2 個對地模擬輸入, ±0 分辨率
2 個二進制對地輸出, P24 開式發射極，額定負載100 mA	用于通過 PTC 或 KTY84 ，評估電機溫度的 1 個模擬輸入
1 個串行接口, RS 485 二線或四線, **傳輸率 187.5 kBd	2 個 P24 二進制對地輸入, 開發射極, 100 mA 額定負載
用于驅動二進制輸入的 P24 電源	2 個模擬對地輸出, ±0 V, 2 mA 額定負載, ±1 位分辨率
用于變頻器接地的 9 個端子	1 個串口，兩線制和四線制 RS 485，** 187.5 kbd
	用于平行連接 SIMOREG 的 1 個平行接口 (2 個連接器)
	用于驅動二進制輸入的 P24 電源
	用于變頻器接地的 8 個端子