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(jìn)行詳細(xì)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(shè)備情況。

每次過載都必定跟隨有欠載（過載相的負(fù)載電流小于額定直流電流）。一旦達(dá)到高允許過載持續(xù)時間，負(fù)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(jìn)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(fù)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(shè)備特性（例如熱阻和時間常數(shù)）加入到計算中。當(dāng)轉(zhuǎn)換器打開時，計算過程從初始值開始，該初始值在關(guān)斷/線路供電故障之前確定。在設(shè)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(jìn)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(yīng)。作為響應(yīng)，有兩種選擇可以被參數(shù)化：

• 電樞電流設(shè)置值下降到額定直流電流報警，或
• 設(shè)備關(guān)機(jī)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(fù)載持續(xù)時間t_an從低溫電源部分和指定恒定負(fù)載時算起，
• 長零電流間隔t_ab（長冷卻時間）直到電源部分達(dá)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(rèn)為電源部分處于“低溫”狀態(tài)。該狀態(tài)可以使用二進(jìn)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(jié)構(gòu)

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(fù)載循環(huán)。這種負(fù)載循環(huán)包括兩個時間部分——基本負(fù)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(fù)載電流表示成針對小負(fù)載持續(xù)時間（極限基本負(fù)載電流）的過載系數(shù)（極限基本負(fù)載電流，按額定直流電流的 a% 計算）。對于負(fù)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(fù)載循環(huán)有效。使用基本計算算法，負(fù)載循環(huán)可以長于或短于 300s 的負(fù)載循環(huán)持續(xù)時間組態(tài)?，F(xiàn)在使用兩個基本任務(wù)顯示。

基本任務(wù)1 和 2 的特性舉例

基本任務(wù) 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?fù)載持續(xù)時間和大基本負(fù)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(shè)備。多部裝置并聯(lián)時，主裝置應(yīng)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(dāng)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(yīng)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(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)）連接，與 PC 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中使用的網(wǎng)線相同?？梢灾苯訌奈鏖T子購買標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備上的總線終端。

(4) 這些熔斷器只能用在 850A 及以下的設(shè)備上。

(5) 只適用于 850A 及以下四象限運行的裝置。

CP 440 通訊模塊通過 RS 422/RS 485（X27）進(jìn)行高性能的短消息幀傳送。該特點可促使實現(xiàn)上述所有點對點連接。

例如，點對點連接可用于：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 可編程邏輯控制器和非西門子控制器
• 編程器和PC機(jī)
• 機(jī)器人控制
• 掃描器，條碼閱讀器
• 測量系統(tǒng)
• 秤

RS 485 接口允許多連接 32 個通訊連接。

采用了多種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，因此可與廣泛的節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)交換：

• ASCII: 
  用于通過簡單通訊協(xié)議連接到第三方系統(tǒng)，如帶有開始和結(jié)束字符的協(xié)議或帶有塊檢查字符的協(xié)議。 接口的握手信號可被掃描，并由用戶程序來控制。
• 3964（R）： 
  用于通過已標(biāo)準(zhǔn)化和公布的西門子 3964 (R) 協(xié)議連接到西門子設(shè)備或第三方設(shè)備。 另外還采用了一個帶有默認(rèn)值的 3964(R) 驅(qū)動程序和一個可編程 3964(R) 驅(qū)動程序。

參數(shù)化

CP 440 通訊處理器的參數(shù)化極為簡單而方便：

• 用戶可通過集成在 STEP 7 中的一個參數(shù)分配工具來指定模塊特性，例如：
  • 要使用哪個已實施協(xié)的議驅(qū)動程序，或
  • 要使用哪些驅(qū)動程序相關(guān)功能
• 通過 CPU 進(jìn)行參數(shù)化： 
  只需將編程設(shè)備與 CPU 相連。 組態(tài)數(shù)據(jù)歸檔在一個系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊中，而數(shù)據(jù)塊存儲在 CPU 中。 在更換一個模塊時，新的模塊可立即投入使用。
• 組態(tài)軟件包（光盤）： 
  含電子手冊以及用于與 CP 通訊的參數(shù)化屏幕和標(biāo)準(zhǔn)功能塊

前連接器可方便地將傳感器和執(zhí)行器連接到信號模塊上。

當(dāng)更換模板時只需拆掉前連接器。 現(xiàn)在已不再需要更換全部連線了。

為了避免在更換模塊時發(fā)生錯誤，在第一次插入時，前連接器要編碼。 之后，只能插入相同類型的模塊。

可選擇的前連接器有：

• 螺釘型觸點，
• 簧片觸點
• 彈簧端子。

前連接器有：

• 螺絲型觸點，簧片觸點或彈簧端子；用于接線
• 可卸蓋子，用來保護(hù)電纜。里面有可填寫的接線圖，外面有標(biāo)簽牌
• 電纜夾
• 標(biāo)簽牌: 
  前連接器有一塊標(biāo)簽牌，蓋子里面有接線圖，外面有標(biāo)簽區(qū)。
• 編碼元件有兩部分: 
  次把前連接器插入模塊里時，一部分編碼元件插入前連接器。 另一部分留在模塊上。 之后，該前連接器只能插入帶有相應(yīng)的編碼元件的信號模塊。

• 用于SIMATIC S70-400的電源
• 將交流電壓或直流電壓轉(zhuǎn)換為所需的5V和24V工作電壓
• 輸出電流：4A、10A和20A
• 此外:
  • SIPLUS 電源 6AG1 405-0KA02-2AA0,溫度范圍 -25 至 +60 °C, 用于中等負(fù)載 (例如,氯/硫空氣中使用). 技術(shù)規(guī)范類似于 6ES7 405-0KA02-0AA0
  • SIPLUS 電源 6AG1 407-0KA02-4AA0, 用于中等負(fù)載 (例如,氯/硫空氣中使用). 技術(shù)規(guī)范類似于 6ES7 407-0KA02-0AA0
  • SIPLUS 電源 6AG1 407-0KR02-4AA0, 用于中等負(fù)載 (例如,氯/硫空氣中使用). 技術(shù)規(guī)范類似于 6ES7 407-0KR02-0AA0

電源通過背板總線向 S7-400 模塊提供 5V DC 和 24V DC 工作電壓。

電源可提供85到264V的交流電壓和19.2到300V的直流電壓。

每個機(jī)架需要一個電源模塊。
例外：
利用帶有電流傳輸?shù)慕涌冢醒肟刂破髦械碾娫茨K也向擴(kuò)展單元中的所有模塊供電。

傳感器和執(zhí)行器用的負(fù)載電壓必須單獨提供。

此外，還有為標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)和故障安全型 H 系統(tǒng)供電的電源（冗余電源）。

電源模塊插在支架的左側(cè)（從插槽 1 開始）。根據(jù)不同型號，它們可占用插槽1到3。電源模塊是全封閉的，通過自然對流進(jìn)行冷卻。

模塊的前面包括：

• LED 顯示：
  LED 指示內(nèi)部故障、 5 V DC和24 V DC正確輸出電壓以及正確后備電池電壓。
• 故障確認(rèn)按鈕。
• 輸出電壓的通/斷開關(guān)。
• 后備電池的電池艙（電池）
• 電池監(jiān)視開關(guān)。
• 電源電壓選擇開關(guān)（不適用于多種電壓范圍）。
• 電源連接。

后備電池是選件，必須另外訂購。對于電流10 A及以上的電源，建議使用兩個后備電池。

增量式編碼器 (sin/cos 1 V_pp/RS422/HTL) 帶電纜和控制器、夾緊法蘭或同步法蘭。

這些編碼器每轉(zhuǎn)一圈可以發(fā)送規(guī)定數(shù)目的電脈沖，脈沖數(shù)反映了所經(jīng)過的行程或者角度。

增量式編碼器的工作原理是對按照透射光原理工作的分度盤實施光電掃描。光源為一個發(fā)光二極管 (LED)。編碼器軸旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的明暗交替變化的調(diào)制信號被光電元件所采集。分度盤與軸連接，通過合理安排分度盤和固定式光柵上的條紋，光電元件就會發(fā)送出兩個相互呈 90 度的軌跡信號 A 和 B 以及基準(zhǔn)信號 R。編碼器電子部件將這些信號放大，并且轉(zhuǎn)換成不同的輸出電平。

可使用以下輸出電平：

• 帶 1 V_pp 電平的模擬信號 sin/cos 
  如果是正弦信號 (sin) 的編碼器，為了獲得更好的精度，可將這些信號通過上位控制器進(jìn)行插補(bǔ)。
• RS422 差分信號 (TTL)
  如果是 RS 422 增量式編碼器 (TTL)，可以通過邊沿檢測，使精度提高四倍。
• HTL（高壓晶閘管邏輯）
  具有 HTL 接口的編碼器設(shè)計用于采用 24V 電平數(shù)字式輸入端的應(yīng)用。

值編碼器頂部帶 SSI/EnDat 和 PROFIBUS DP，且
底部帶有 DRIVE?CLiQ 和 PROFINET IO

值編碼器（式軸角編碼器）與增量式編碼器的掃描原理相同，但是具有更多的軌跡數(shù)目。以 13 個軌跡為例，如果是單圈編碼器，就會有 2¹³ = 8192 個步距被編碼。所用的代碼是一步代碼（格雷碼），以防掃描錯誤出現(xiàn)。

電機(jī)加電后，位置值立即傳輸至控制器。無需自引導(dǎo)。

在時間要求嚴(yán)格的應(yīng)用情況下，DRIVE-CLiQ、SSI 和 EnDat 值編碼器具有優(yōu)勢。

如果是具有大量編碼器的設(shè)備，PROFIBUS DP可減少布線費用，優(yōu)勢更為明顯。PROFIBUS DP 編碼器是可編程的，并且可使用節(jié)點間通訊支持等時同步模式。帶 PROFINET IO 的編碼器也可參數(shù)化，另外具有兩個端口，并支持 RT 和 IRT 操作模式。

單圈編碼器

單圈編碼器可將一圈（360 度機(jī)械式）分解成一定的步距數(shù)目，例如 8192。每個位置均分配有一個的代碼字。在旋轉(zhuǎn)360度之后，位置值會重復(fù)。

多圈編碼器

多圈編碼器除了記錄一轉(zhuǎn)內(nèi)位置之外，也記錄轉(zhuǎn)數(shù)。為此，被掃描的還有其它通過換檔齒輪與編碼器軸耦合在一起的編碼盤。 12 條附加軌跡時，意味著可以有 2 ¹² = 4096 轉(zhuǎn)數(shù)被編碼。

SIMOGEAR 同軸式減速電機(jī)

特點

• 大范圍傳動比（插裝式小齒輪）
• 極為經(jīng)濟(jì)
• 高效節(jié)能（每級的效率為 98 %）
• 大功率范圍

機(jī)械構(gòu)造

• 級數(shù)：2 或 3
• 安裝類型： 支腳安裝和法蘭安裝，外殼上帶有法蘭
• 軸的設(shè)計： 實心軸

典型應(yīng)用

• 傳送帶
• 包裝產(chǎn)品的輸送
• 立式輸送機(jī)

• 無縫互連軟件工具系統(tǒng)，用于 SIMATIC S7 和 SIMATIC WinAC
• 自動系統(tǒng)應(yīng)用中的各個階段，都具有用戶友好功能：
• 包括：
  • TIA Portal 中的控制器軟件
  • STEP 7 V5.x 編程軟件
  • 編程和設(shè)計選件
  • 診斷和維修選件
  • 技術(shù)和驅(qū)動系統(tǒng)的選件
  • 用于聯(lián)合任務(wù)的軟件

TIA Portal 是全集成自動化的完整性能的關(guān)鍵。該軟件可對所有操作、機(jī)器和過程序列進(jìn)行，它采用熟悉的用戶界面，操作簡單方便，具有完全的數(shù)據(jù)透明性。用戶可以將精力集中于工程組態(tài)上，而無需學(xué)習(xí)如何使用該組態(tài)軟件。這樣，TIA Portal 可幫助客戶快速和可持續(xù)地實現(xiàn)增值。

STEP 7 Basic V14 SP1 (TIA Portal), portal view

STEP 7 Basic V14 (TIA Portal), device view: configuring and beterizing in realistic photo-quality representation

Intuitive, efficient and future-oriented - the engineering software for programming the SIMATIC controllers

SIMATIC STEP 7 Basic V14 is the engineering system for the S7-1200.

STEP 7 Basic V14 is based on the Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal) central engineering framework which offers users a unib, efficient and intuitive solution to all automation tasks.

New with V14

• Useful function extensions in the language editors for LAD/FBD and SCL
• Systematic further development of language elements for programming (Array[*], Array of multi-instances, etc.)
• Higher-level measurement with Trace
• New configuring of toolbar in the DB Editor
• New system functions, e.g. b search and extended cross-reference inbation
• Multiple usability expansions for efficient engineering

STEP 7

采用熟悉的硬件

新的 SIMATIC 自動化平臺涉及今天實現(xiàn)自動化所需的一切：各種性能的可編程邏輯控制器、包括操作員面板在內(nèi)的完整單元、基于 PC 的控制、外部控制和監(jiān)視解決方案以及通信網(wǎng)絡(luò)。

作為一個全面集成的完整解決方案，所有這些功能均可通過單一的用戶界面來實現(xiàn)。

這樣便消除了到現(xiàn)在為止使公司付出大量的障礙：PLC 與 PC 環(huán)境之間的障礙，過程與生產(chǎn)技術(shù)之間的障礙，甚至于標(biāo)準(zhǔn)軟件與自動化軟件之間的障礙。

這樣便使我們直奔主題。因為所有這些優(yōu)點的基礎(chǔ)就是軟件。該軟件系統(tǒng)基于 STEP 7，分為兩個類型：用于僅將 SIMATIC 自動化平臺的一部分作為硬件使用（因而無需完整性能范圍）的用戶，以及用于需要使用完整性能范圍的用戶。

以下內(nèi)容適用于所有版本：它們可確保用戶充分利用自己的硬件設(shè)備！

SIMATIC 編程器:
結(jié)合了用于 SIMATIC 控制器的軟件和工具。

• 針對 SIMATIC 裝置的調(diào)試、檢修和維護(hù)專門
  進(jìn)行了。
• 具有集成接口，可以與 SIMATIC 控制器進(jìn)行外美匹配。
• 具有熟悉的 SIMATIC 品質(zhì)，適合在工業(yè)環(huán)境中長期穩(wěn)定運行。
  與其它硬件設(shè)備一樣，編程設(shè)備在 SIMATIC 環(huán)境經(jīng)歷了一系列測試：
  
  • CPU、存儲器以及圖形卡的工作強(qiáng)度測試
  • 振動測試
  • 熱模擬