確定動(dòng)態(tài)過載能力

功能概述

允許在運(yùn)行時(shí)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(shí)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(shí)間取決于過載電流的時(shí)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(shí)間，負(fù)載電流必須返回到至少值 ≤ 額定直流電流。

通過對(duì)電源部分進(jìn)行熱監(jiān)視可以確定動(dòng)態(tài)過載持續(xù)時(shí)間（I²t 監(jiān)視）。I²t 監(jiān)視使用實(shí)際負(fù)載電流的時(shí)間特性計(jì)算環(huán)境溫度以上晶閘管損耗層溫度上升的替代值的時(shí)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(shí)間常數(shù)）加入到計(jì)算中。當(dāng)轉(zhuǎn)換器打開時(shí)，計(jì)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(shí)必須把環(huán)境條件（環(huán)境溫度和安裝高度）考慮進(jìn)來。

計(jì)算獲得的替代消耗層溫度上升超過允許值時(shí)，I²t監(jiān)視會(huì)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(bào)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(dòng)態(tài)過載能力的組態(tài)

組態(tài)單包含以下信息：

• 長(zhǎng)負(fù)載持續(xù)時(shí)間t_an從低溫電源部分和指定恒定負(fù)載時(shí)算起，
• 長(zhǎng)零電流間隔t_ab（長(zhǎng)冷卻時(shí)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(chǎng)，用于確定熱穩(wěn)定、過載間歇運(yùn)行期間的過載能力（周期性工作循環(huán)）

備注：如果計(jì)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(yùn)行時(shí)具有極限特性的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)

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

每個(gè)極限特性會(huì)把一個(gè)特定裝置的大基本負(fù)載電流表示成針對(duì)小負(fù)載持續(xù)時(shí)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(jì)算）。對(duì)于負(fù)載循環(huán)的剩余持續(xù)時(shí)間，大允許過載電流通過過載系數(shù)確定。如果對(duì)于所需的過載系數(shù)沒有指定極限特性，則要遵守針對(duì)下一個(gè)高過載系數(shù)的極限特性。

極限特性的勵(lì)磁對(duì)于 300s 負(fù)載循環(huán)有效。使用基本計(jì)算算法，負(fù)載循環(huán)可以長(zhǎng)于或短于 300s 的負(fù)載循環(huán)持續(xù)時(shí)間組態(tài)?，F(xiàn)在使用兩個(gè)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(shí)間、過載系數(shù)、過載持續(xù)時(shí)間
• 求：
  （?。┗矩?fù)載持續(xù)時(shí)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(jí)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(shí)，主裝置應(yīng)該放置在中間，以便信號(hào)連接方便。主從裝置之間從總線到總線的長(zhǎng)并聯(lián)接口線長(zhǎng)度：15 m。

同樣，每部SINAMICS DC MASTER 裝置需要獨(dú)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(duì)于無降級(jí)（電流下降）運(yùn)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(shí)，允許的輸出電流為（維持輔助條件時(shí)）：

I_max = n × I_{N(SINAMICS DC MASTER)}

n = SINAMICS DC MASTER 裝置的數(shù)量

冗余運(yùn)行（“（n+m）運(yùn)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(yùn)行模式。在此運(yùn)行模式下，如果一臺(tái)裝置故障（例如電源部分的保險(xiǎn)燒斷），其他 SINAMICS DC MASTER 裝置可以維持運(yùn)行。正確組態(tài)好和互聯(lián)好之后，電樞電路和勵(lì)磁電路都可以冗余運(yùn)行。

當(dāng)一個(gè)裝置故障時(shí)，其他SINAMICS DC MASTER 裝置還可以正常運(yùn)行、持續(xù)工作不會(huì)中斷。在組態(tài)系統(tǒng)時(shí)，需要特別注意在冗余應(yīng)用中，只須滿足 n 個(gè)裝置的額定功率（而不是 n+m 個(gè)裝置）。

在發(fā)生故障時(shí)，主裝置的功能會(huì)自動(dòng)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(huì)繼續(xù)運(yùn)行。（可以根據(jù)要求提供冗余運(yùn)行時(shí)的 MTBF 數(shù)據(jù)。）

SINAMICS DC MASTER 裝置并聯(lián)時(shí)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(zhǎng)線電纜（訂貨號(hào)：6RY1707-0AA08）。n 個(gè)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(yùn)行的裝置。

提供了以下標(biāo)準(zhǔn) CPU

• CPU 312，用于小型工廠
• CPU 314，用于對(duì)程序量和指令處理速率有額外要求的工廠
• CPU 315-2 DP，用于具有中/大規(guī)模的程序量以及使用PROFIBUS DP進(jìn)行分布式組態(tài)的工廠
• CPU 315-2 PN/DP，用于具有中/大規(guī)模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進(jìn)行分布式組態(tài)的工廠，在PROFInet上實(shí)現(xiàn)基于組件的自動(dòng)化中實(shí)現(xiàn)分布式智能系統(tǒng)
• CPU 317-2 DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP進(jìn)行分布式組態(tài)的工廠
• CPU 317-2 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進(jìn)行分布式組態(tài)的工廠，在PROFInet上實(shí)現(xiàn)基于組件的自動(dòng)化中實(shí)現(xiàn)分布式智能系統(tǒng)
• CPU 319-3 PN/DP，用于具有極大容量程序量何組網(wǎng)能力以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進(jìn)行分布式組態(tài)的工廠，在PROFInet上實(shí)現(xiàn)基于組件的自動(dòng)化中實(shí)現(xiàn)分布式智能系統(tǒng)

CPU 315-2 DP 安裝有：

• 微處理器;
  處理器對(duì)每條二進(jìn)制指令的處理時(shí)間大約為 50 ns，每個(gè)浮點(diǎn)預(yù)算的時(shí)間為 0.45 μs。
• 256 KB 工作存儲(chǔ)器（相當(dāng)于大約 85 K 條指令）；
  與執(zhí)行程序段相關(guān)的大容量工作存儲(chǔ)器可以為用戶程序提供足夠的空間。作為程序裝載存儲(chǔ)器的微型存儲(chǔ)卡（大為 8 MB）也允許將可以項(xiàng)目（包括符號(hào)和注釋）保存在 CPU 中。裝載存儲(chǔ)器還可用于數(shù)據(jù)歸檔和配方管理。
• 靈活的擴(kuò)展能力;
  多達(dá) 32 個(gè)模塊，（4排結(jié)構(gòu)）
• MPI多點(diǎn)接口;
  集成的 MPI 接口多可以同時(shí)建立與 S7-300/400 或編程設(shè)備、PC、OP 的 16 條連接。在這些連接中，始終為編程器和 OP 分別預(yù)留一個(gè)連接。通過“全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊”，MPI可以用來建立多16個(gè)CPU組成的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)。
• PROFIBUS DP 接口:
  帶有 PROFIBUS DP 主/從接口的 CPU 315-2 DP 可以用來建立高速、易用的分布式自動(dòng)化系統(tǒng)。對(duì)用戶來說,分布式I/O單元可作為一個(gè)集中式單元來處理(相同的組態(tài)、編址和編程).
  全面支持 PROFIBUS DP V1 標(biāo)準(zhǔn)。它提高了 DP V1 標(biāo)準(zhǔn)從站的診斷和參數(shù)化能力。

不同性能范圍的標(biāo)準(zhǔn) 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(shè)備。
• CPU 414-2, CPU 414-3, CPU 414-3 PN/DP:
  用于具有對(duì)編程、處理速度和通訊有額外要求的中型設(shè)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(diǎn):

• 功能強(qiáng)大的處理器：
  CPU 對(duì)每個(gè)二進(jìn)制指令的執(zhí)行時(shí)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(kuò)展：
  高 65536 個(gè)數(shù)字量以及 4096 個(gè)模擬量輸入/輸出。
• MPI多點(diǎn)接口：
  通過 MPI，可將多 32 個(gè)站連成簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá) 12 Mbit/s。CPU 可與通訊總線（C 總線）和 MPI 的站之間建立多 16 個(gè)連接。
• 模式選擇開關(guān)：
  波動(dòng)開關(guān)設(shè)計(jì)。
• 診斷緩沖區(qū)：
  后的120個(gè)故障和中斷事件保存在一個(gè)環(huán)形緩沖器中，用于進(jìn)行診斷?？梢詫?duì)輸入數(shù)目進(jìn)行設(shè)定。
• 實(shí)時(shí)時(shí)鐘：
  日期和時(shí)間附加在 CPU 的診斷消息后面。
• 存儲(chǔ)卡：
  用于擴(kuò)展內(nèi)置的裝載存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)在裝載存儲(chǔ)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(chǔ)空間。其結(jié)果是：
  • 內(nèi)置裝載存儲(chǔ)器的容量顯著提高，因此，基本上不需要存儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)分布式自動(dòng)化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。對(duì)用戶來說,分布式I/O單元可作為一個(gè)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(duì)程序容量和處理速度有較高要求的應(yīng)用．故障安全型自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，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(chǎng)總線。

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

對(duì)于 CPU 414F-3 PN/DP 的 PROFINET 接口，其交換機(jī)功能允許外部訪問兩個(gè) PROFINET 端口。除分層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之外，還可以在新型 S7-400 控制器中創(chuàng)建總線形結(jié)構(gòu)。

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(qiáng)大的處理器： 
  CPU 執(zhí)行每條二進(jìn)制指令時(shí)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(kuò)展：
  多達(dá) 131072 點(diǎn)數(shù)字量和 81932 點(diǎn)模擬量輸入/輸出。
• MPI 多點(diǎn)接口： 
  通過 MPI，可在高達(dá) 12 Mbit/s 的數(shù)據(jù)傳輸速率下，建立包含多 32 個(gè)站的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)。 CPU 可與通信總線（C 總線）和 MPI 的站建立多 32 個(gè)連接。
• 模式選擇開關(guān)：
  撥動(dòng)開關(guān)設(shè)計(jì)。
• 診斷緩沖區(qū)：
  后的故障和中斷事件保存在一個(gè)環(huán)形緩沖器中，用于進(jìn)行診斷。可以對(duì)輸入數(shù)目進(jìn)行設(shè)定。
• 實(shí)時(shí)時(shí)鐘： 
  日期和時(shí)間附加在 CPU 的診斷消息后面。
• 存儲(chǔ)卡：
  用于對(duì)集成的裝載存儲(chǔ)器進(jìn)行擴(kuò)展。存儲(chǔ)在裝載存儲(chǔ)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(chǔ)空間。其結(jié)果是：
  
  • 內(nèi)置的裝載存儲(chǔ)器不能滿足大程序量的要求，因此需要存儲(chǔ)卡?？墒褂?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(shí)現(xiàn)分布式自動(dòng)化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。對(duì)用戶來說,分布式I/O單元可作為一個(gè)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(jìn)行連接到一個(gè)附加的 PROFIBUS DP 主站系統(tǒng)。
• PROFINET 接口，帶 2 個(gè)端口（交換機(jī)）：
  
  • PROFINET I/O，可連接 256 個(gè) IO 設(shè)備
  • PROFINET CBA（基于組件的自動(dòng)化）