一 引言
德國壓力機(jī)型號PE4-HH-500SS和型號PE4-HH-800SS,其主電機(jī)調(diào)速裝置是前東德六十年代產(chǎn)品,結(jié)構(gòu)為分布式,各控制單元為插接板式,裝置線路板全部是分立件,故障頻發(fā),備件缺乏。因此,對其進(jìn)行技術(shù)改造,采用 西門子直流調(diào)速裝置?，F(xiàn)將西門子直流調(diào)速裝置的特點(diǎn)、使用及應(yīng)用中的一些問題分訴開來。
二 西門子直流調(diào)速裝置的設(shè)計特點(diǎn)
1 西門子應(yīng)用較廣的直流調(diào)速裝置是6RA70系列與6RA24系列。
2 流調(diào)裝置6RA70與6RA24的區(qū)別
（1）6RA24單機(jī)額定電流最大1200安培，6RA70單機(jī)額定電流最大2000安培。
（2） 6RA24單機(jī)勵磁電流最大30安培，6RA70單機(jī)勵磁電流最大40安培，
（3）6RA24基本裝置具有8個開關(guān)量輸入口， 8個開關(guān)量輸出口，4個模擬量入口， 4個
模擬量輸出口。
6RA70基本裝置具有4個開關(guān)量輸入口， 4個開關(guān)量輸出口， 2個模擬量輸入口，2
個模擬量輸出口。但6RA70裝置可選擇CUD2、EB1、EB2端子擴(kuò)展板。
（4）一般來講，6RA70基本裝置即不加CUD2，S00等件）比6RA24基本裝置價低。
（5） 6RA70裝置的通訊板、工業(yè)板及端子擴(kuò)展板與6SE70系列可以通用。
（6） 6RA70基本裝置可選用OP1S舒適型操作面板，可存貯多套參數(shù)。
3 西門子6RA70系列與6RA24系列直流調(diào)速裝置是全數(shù)字直流調(diào)速產(chǎn)品
4 應(yīng)用-6RA70 SIMOREG DC MASTER系列整流器為全數(shù)字緊湊型整流器，輸入為三相電源，可為變速直流驅(qū)動提供電樞和勵磁供電，額定電樞電流從15A至2000A。緊湊型整流器可以并聯(lián)連接，提供高至10000A的電流，勵磁電路可以提供最大40A的電流（此電流取決于電樞額定電流）。
5 設(shè)計
我們選用6RA7081型裝置整流器以其緊湊和節(jié)省空間的結(jié)構(gòu)為特色，由于獨(dú)立的部件容易拿在手中，其緊湊式設(shè)計使它們特別容易保養(yǎng)與維護(hù)，電子板箱包含基本電子電路和任何附加板。
所有SIMOREG DC MASTER裝置均配備一個安裝在整流器門上的簡易操作面板PMU，面板由一個5位，7段顯示，作為狀態(tài)顯示LED和三個參數(shù)化鍵組成。PMU也具有根據(jù)RS232或RS485標(biāo)準(zhǔn)同USS接口的連接器X300。
操作面板提供了為了啟動整流器所需進(jìn)行的調(diào)整和設(shè)定及測量值顯示的所有手段。
OP1S整流器選件操作面板既可以安裝在整流器上，又可外部安裝，例如在柜門上。因此，它可以通過一根5米長電纜連接。如果有一個獨(dú)立的5V電源可以使用，則電纜可長至200米。OP1S通過X300連接到SIMOREG。PO1S可以作為一個經(jīng)濟(jì)的測量儀器安裝在控制柜，用來顯示一定數(shù)量的物理測量值。
OP1S提供一個4×16字符的LCD以簡單文字顯示參數(shù)名稱，可以選擇德語，英語，法語，西班牙語和意大利語作為顯示語種。為了容易的下載參數(shù)到其它裝置，OP1S可以存儲參數(shù)設(shè)定值。
通過基本單元上的串行接口，應(yīng)用適當(dāng)?shù)能浖瑯?biāo)準(zhǔn)的PC機(jī)也可以對整流器進(jìn)行參數(shù)化。這個PC接口可用在啟動過程中，停機(jī)維護(hù)和運(yùn)行診斷過程之中。單象限工作的整流器，電樞由三相全控橋B6C供電，四象限工作的整流器通過兩個三相全控橋（B6）A（B6）C無環(huán)流直接反并聯(lián)。
勵磁供電采用2脈沖單相半控橋方案。
電樞和勵磁的供電頻率可以不相同（45-65HZ），電樞回路的供電相序不要求。
對于額定直流電流為15-850A的整流器，電樞和勵磁的功率單元為獨(dú)立晶閘管模塊結(jié)構(gòu)，散熱器是絕緣的。
機(jī)箱和電源連接處的端子蓋為在附近工作的操作人員提供以外觸電保護(hù)，所有的接線均位于正面。
功率單元的冷卻系統(tǒng)通過溫度傳感器來監(jiān)控。
三 西門子直流調(diào)速裝置推薦的連接框圖
見附圖1
四 西門子直流調(diào)速裝置6RA70系列綜述
（一） 簡易操作控制面板（PMU）
簡易操作控制面板安裝在整流器門上，它由5位7段顯示板和三個參數(shù)鍵組 成。
所有為啟動整流器所要采用的調(diào)整,設(shè)置均可通過簡易操作控制面板來實(shí)現(xiàn)。
P鍵
- 在變址參數(shù)方式下時，完成參數(shù)號（參數(shù)方式），參數(shù)值（數(shù)值方式）和變址號（變 址方式）之間的轉(zhuǎn)換。
- 應(yīng)答現(xiàn)有故障信息。
- P鍵和上升鍵將故障和報警信息切換到背景。
P鍵和下升鍵將故障和報警信息從背景切換到PMU前景顯示板上。
上升鍵
- 在參數(shù)方式時，選擇一個更高的參數(shù)號，當(dāng)已顯示最高的參數(shù)號時，再次 按下此鍵， 將返回到參數(shù)區(qū)域的另一端。
- 在數(shù)值方式，增加所有設(shè)備參數(shù)的數(shù)值。
- 在變址方式，增加變址值。
- 與下降鍵同時作用，可加速一個調(diào)整過程。
下降鍵
- 在參數(shù)方式時，選擇一個較低的參數(shù)，當(dāng)已顯示最低的參數(shù)號時，再次按下此鍵，將返回參數(shù)區(qū)域的另一端。
- 在數(shù)值方式，減小所設(shè)置參數(shù)的數(shù)值。
- 在變址方式，減小變址值。
- 與上升鍵同時作用，可加速一個調(diào)整過程。
LED 顯示
RUN 綠色 LED
LED 亮表示 “轉(zhuǎn)矩方向激活”狀態(tài)（MI，MII，MO）。
READY 黃色 LED
LED 亮表示“準(zhǔn)備好”狀態(tài)。
FAULT 紅色 LED
LED 亮顯示出現(xiàn)故障， LED閃爍出現(xiàn)報警。
（二）參數(shù)表分類（僅列出主要的類型）
1一般只讀參數(shù)
一般用r xxx表示時不可修改。
范圍 r001-r049
舉例 如 r019 電樞電流實(shí)際值顯示。
r002 端子103、104測速機(jī)反饋。
r038 實(shí)際電樞電壓值顯示。
2訪問權(quán)等級
范圍P051-r065
舉例 P051=21 恢復(fù)工廠設(shè)置 。
P051=40 授權(quán)訪問權(quán)。
P051=25 對于預(yù)控制和電流調(diào)節(jié)器的優(yōu)化。
P051=26 速度調(diào)節(jié)器優(yōu)化。
3功率部件的定義
范圍P067- P079
舉例 P076 整流器額定直流電流減少。
可設(shè)置以下得值：10%、20%、33.3%
40%、70%、100%
用于整流器額定直流與負(fù)載的匹配。
4 整流器控制的設(shè)定值
范圍P080- P096
舉例 P083 速度實(shí)際值的選擇。
0 速度實(shí)際值尚未選擇
1 速度實(shí)際值由主實(shí)際值通道提供。
2 速度實(shí)際值來自脈沖編碼器 。
3 速度實(shí)際值由實(shí)際EMF通道提供。
沖壓車間A,B線裝置 P083 =1
5電動機(jī)的定義
范圍P100- P119
舉例 P100額定電動機(jī)電樞電流(根據(jù)銘牌)。
P101額定電動機(jī)電樞電壓(根據(jù)銘牌)。
P102額定電動機(jī)勵磁電流(根據(jù)銘牌)。
P108額定電動機(jī)最大運(yùn)行速度(根據(jù)銘牌)。
6電樞電流閉環(huán)控制、自動換相部分、電樞觸發(fā)部分
以及調(diào)節(jié)器部分等
范圍P150- P485
舉例 P303 10S 斜坡上升時間
P304 10S斜坡下升時間
P180 150% 正轉(zhuǎn)矩限幅
P181 150% 正轉(zhuǎn)矩限幅
（三）故障和報警(FXXX表示)
1 當(dāng)出現(xiàn)一個故障報警信息時，將在簡易操作控制面 板（PMU）顯示觸發(fā)。
2 在故障原因消除后,必須按下PMU上的P鍵來消除
故障信息。
3 當(dāng)出現(xiàn)一個故障信息,系統(tǒng)做出如下響應(yīng):
- 電樞回路電流減少。
- 觸發(fā)脈沖被封鎖。
- 操作面板（PMU）顯示故障信息。
- 修改下列參數(shù)
r047 (故障診斷存貯器)
r049 (故障時間)
r947 (故障存貯器)
r949(故障值)
r952(故障數(shù)量)
如果在電子板電源斷開前故障沒有應(yīng)答,則故障信息F040
在電源恢復(fù)后又顯示。
4 報警信息(AXXX表示)
報警信息不能被復(fù)位,當(dāng)報警原因消除后,它們自動消失。
5故障和報警舉例
F004 電樞電源中的相電壓故障
可能的原因:
- 參數(shù)P353設(shè)置不正確。
- 電樞相電壓故障。
- 運(yùn)行中進(jìn)線接觸器斷開。
- 在電樞回路中的交流側(cè)的熔斷器已斷。
- 功率部件的熔斷器已斷。
- 晶閘管觸發(fā)脈沖電纜斷路。
A031 速度調(diào)節(jié)器監(jiān)控
可能的原因:
- 控制環(huán)開環(huán)。
- 調(diào)節(jié)器沒有優(yōu)化。
- P590和P591 沒有正確參數(shù)化。
五、西門子6RA7081直流調(diào)速裝置的應(yīng)用——
德國壓力機(jī)主電機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)改造
采用西門子6RA7081直流調(diào)速裝置，改造部分電氣原理圖見附圖2
端子1L1、1L2、1L3為電網(wǎng)電源引入，KM1為主接觸器。
為了限制電源系統(tǒng)中的換相電壓降，加裝進(jìn)線電抗器L1。
電樞短路保護(hù)采用快速熔斷器FU3。
1U1、1V1、1W1為直流調(diào)速裝置電樞可控整流電路三相交流電源引入端。
3U1、3W1為電機(jī)勵磁可控整流電路交流電源引入 端。
直流調(diào)速裝置3C、3D端子輸出至電機(jī)勵磁繞組。
直流調(diào)速裝置1C、1D端子輸出至電機(jī)電樞繞組。
直流調(diào)速裝置1、4端子為給定電壓輸入端。
直流調(diào)速裝置5U1、5W1端子是電子板供電電源輸入端。
直流調(diào)速裝置103、104端子是測速機(jī)反饋電壓輸入端。
直流調(diào)速裝置輸出開關(guān)量的46、47端子控制繼電器KA1，作為檢測主電機(jī)故障報警。
直流調(diào)速裝置輸出開關(guān)量的48、54端子控制繼電器KA2，作為檢測主電機(jī)零速。
五 用西門子6RA7081直流調(diào)速裝置電氣 改造后，出現(xiàn)的問題及 處理
電氣改造后，德國壓力機(jī)投入運(yùn)行，頻頻發(fā)生電樞回路快速熔斷器熔斷，有時甚至燒壞晶閘管模塊。檢查直流調(diào)速裝置以外線路未發(fā)現(xiàn)異常。說明問題出在直流調(diào)速裝置控制方面。
由于我公司所處地區(qū)電網(wǎng)電壓波動較大，電壓諧波較雜。
我們從EMC方面著手，EMC代表電磁兼容性，并且定義一件設(shè)備在電磁環(huán)境 中不產(chǎn)生令其它電氣設(shè)備不可接受的電磁干擾的情況下，令人滿意的工作能力。因此，電氣設(shè)備不應(yīng)相互干擾。
EMC安裝規(guī)則
規(guī)則1
所有的 柜體金屬部件，彼此之間必須利用最大可能的表面電氣連接（無漆 層）。如需要的話，使用爪墊。柜門與柜體間應(yīng)用接地金屬線連接（上，中，下），連接鏈盡可能短些。
規(guī)則2
在柜體內(nèi)或相鄰柜內(nèi)（如需要的話）的接觸器、繼電器、閥、電磁計數(shù)器等等應(yīng)配有抑制單元。例如RC元件，壓敏電阻，二極管等。這些元件應(yīng)直接與線圈連接。
規(guī)則3
如可能的話，進(jìn)入柜內(nèi)的信號電纜1）應(yīng)為同一電壓等級。
規(guī)則4
為防止耦合干擾，屬于同一電路的非屏蔽電纜（輸入與輸出導(dǎo)體）應(yīng)絞接，或者兩導(dǎo)體間表面應(yīng)盡可能低些。
規(guī)則5
將備用導(dǎo)線的兩端與柜體連接接地，這可以起到附加的屏蔽作用。
規(guī)則6
減少電纜/導(dǎo)體的無用長度，這可降低耦合電容和電感。
規(guī)則7
電纜布線接近接地件時相互干擾較小。因此不應(yīng)隨意布線，而應(yīng)盡可能靠近柜殼和安裝板，對備用導(dǎo)線也應(yīng)如此。
規(guī)則8
功率電纜與信號電纜應(yīng)分開布線（以避免耦合干擾）其間應(yīng)保持最少20cm的間距。電機(jī)電纜與編碼器電纜在空間上無法分開，因此編碼器帶年藍(lán)應(yīng)使用金屬隔離物或置于金屬管道內(nèi)。在其走線長度內(nèi)，金屬隔離物或管道應(yīng)多次接地。
規(guī)則9
數(shù)字信號電纜的屏蔽層必須用盡可能大的表面雙端接地（信號源與信號接收側(cè)）。如果屏蔽層間的電勢差較大，為了減少屏蔽電流，應(yīng)使用截面不小于10mm2的與屏蔽平行的接地電纜。屏蔽層可在柜體上多點(diǎn)連接（接地），即使在柜體外，屏蔽層也可以多點(diǎn)接地。
如可能應(yīng)避免使用箔屏蔽層，這種屏蔽層不如金屬網(wǎng)屏蔽層，效果至少相差5%。
規(guī)則10
如果電勢平衡良好（即使用了最大可用表面）模擬信號電纜可以雙端接地。如果所有的金屬部件連接良好，并且所有相關(guān)的電氣元件使用同一電源，即可認(rèn)為電勢平衡良好。
屏蔽單端接地可防止由耦合引起的低頻容性干擾（例如50Hz）。屏蔽接地應(yīng)在柜內(nèi)，因此屏蔽接地可用導(dǎo)線完成。
規(guī)則11
將無線電干擾濾波器安裝在干擾源近處，濾波器必須用最大可用表面安裝在柜體或安裝板上。輸入輸出電纜必須空間上隔離。
規(guī)則12
無線電干擾濾波器必須用與維持A1限定值。其它負(fù)載必須安裝在濾波器前邊（電源側(cè)）。盡管安裝了一臺附加的進(jìn)線電抗器，其布線仍同控制方式及開關(guān)柜有關(guān)。
規(guī)則13
對于勵磁供電電路，應(yīng)加電抗器。
規(guī)則14
傳動裝置電樞電路，應(yīng)加電抗器。
規(guī)則15
對于SIMOREG傳動裝置，電機(jī)電纜可以不加屏蔽。電源電纜必須與電機(jī)電纜（磁場，電樞）之間保持至少20cm距離。
如果需要的話，使用金屬隔離物。
我們對直流調(diào)速電氣柜嚴(yán)格按EMC規(guī)則檢查，特別是把電子板的供電電源A、C與功率部分電源1L1、1L2、1L3分開。
