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確定動(dòng)態(tài)過(guò)載能力

功能概述

允許在運(yùn)行時(shí)超過(guò)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(guò)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(shuō)明。

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

每次過(guò)載都必定跟隨有欠載（過(guò)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(guò)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(guò)對(duì)電源部分進(jìn)行熱監(jiān)視可以確定動(dòng)態(tài)過(guò)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(kāi)時(shí)，計(jì)算過(guò)程從初始值開(kāi)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(lái)。

計(jì)算獲得的替代消耗層溫度上升超過(guò)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(guò)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(guò)載間歇運(yùn)行期間的過(guò)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(guò)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(xún)。

帶過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)載電流通過(guò)過(guò)載系數(shù)確定。如果對(duì)于所需的過(guò)載系數(shù)沒(méi)有指定極限特性，則要遵守針對(duì)下一個(gè)高過(guò)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(guò)載系數(shù)、過(guò)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(guò)并聯(lián)來(lái)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(wú)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(lái)，無(wú)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(mén)子購(gòu)買(mǎi)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。

CP 440 通訊模塊通過(guò) RS 422/RS 485（X27）進(jìn)行高性能的短消息幀傳送。該特點(diǎn)可促使實(shí)現(xiàn)上述所有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。

例如，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接可用于：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 可編程邏輯控制器和非西門(mén)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(cè)量系統(tǒng)
• 秤

RS 485 接口允許多連接 32 個(gè)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(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換：

• ASCII: 
  用于通過(guò)簡(jiǎn)單通訊協(xié)議連接到第三方系統(tǒng)，如帶有開(kāi)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(hào)可被掃描，并由用戶程序來(lái)控制。
• 3964（R）： 
  用于通過(guò)已標(biāo)準(zhǔn)化和公布的西門(mén)子 3964 (R) 協(xié)議連接到西門(mén)子設(shè)備或第三方設(shè)備。 另外還采用了一個(gè)帶有默認(rèn)值的 3964(R) 驅(qū)動(dòng)程序和一個(gè)可編程 3964(R) 驅(qū)動(dòng)程序。

參數(shù)化

CP 440 通訊處理器的參數(shù)化極為簡(jiǎn)單而方便：

• 用戶可通過(guò)集成在 STEP 7 中的一個(gè)參數(shù)分配工具來(lái)指定模塊特性，例如：
  • 要使用哪個(gè)已實(shí)施協(xié)的議驅(qū)動(dòng)程序，或
  • 要使用哪些驅(qū)動(dòng)程序相關(guān)功能
• 通過(guò) 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(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊中，而數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)在 CPU 中。 在更換一個(gè)模塊時(shí)，新的模塊可立即投入使用。
• 組態(tài)軟件包（光盤(pán)）： 
  含電子手冊(cè)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(hào)模塊上。

當(dāng)更換模板時(shí)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(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，在第一次插入時(shí)，前連接器要編碼。 之后，只能插入相同類(lèi)型的模塊。

可選擇的前連接器有：

• 螺釘型觸點(diǎn)，
• 簧片觸點(diǎn)
• 彈簧端子。

前連接器有：

• 螺絲型觸點(diǎn)，簧片觸點(diǎn)或彈簧端子；用于接線
• 可卸蓋子，用來(lái)保護(hù)電纜。里面有可填寫(xiě)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(shí)，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(hào)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(lèi)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(lèi)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(lèi)似于 6ES7 407-0KR02-0AA0

電源通過(guò)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(gè)機(jī)架需要一個(gè)電源模塊。
例外：
利用帶有電流傳輸?shù)慕涌?，中央控制器中的電源模塊也向擴(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(dú)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(kāi)始）。根據(jù)不同型號(hào)，它們可占用插槽1到3。電源模塊是全封閉的，通過(guò)自然對(duì)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(kāi)關(guān)。
• 后備電池的電池艙（電池）
• 電池監(jiān)視開(kāi)關(guān)。
• 電源電壓選擇開(kāi)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(gòu)。對(duì)于電流10 A及以上的電源，建議使用兩個(gè)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(guò)的行程或者角度。

增量式編碼器的工作原理是對(duì)按照透射光原理工作的分度盤(pán)實(shí)施光電掃描。光源為一個(gè)發(fā)光二極管 (LED)。編碼器軸旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的明暗交替變化的調(diào)制信號(hào)被光電元件所采集。分度盤(pán)與軸連接，通過(guò)合理安排分度盤(pán)和固定式光柵上的條紋，光電元件就會(huì)發(fā)送出兩個(gè)相互呈 90 度的軌跡信號(hào) A 和 B 以及基準(zhǔn)信號(hào) R。編碼器電子部件將這些信號(hào)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(hào) sin/cos 
  如果是正弦信號(hào) (sin) 的編碼器，為了獲得更好的精度，可將這些信號(hào)通過(guò)上位控制器進(jìn)行插補(bǔ)。
• RS422 差分信號(hào) (TTL)
  如果是 RS 422 增量式編碼器 (TTL)，可以通過(guò)邊沿檢測(cè)，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(jì)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(gè)軌跡為例，如果是單圈編碼器，就會(huì)有 2¹³ = 8192 個(gè)步距被編碼。所用的代碼是一步代碼（格雷碼），以防掃描錯(cuò)誤出現(xiàn)。

電機(jī)加電后，位置值立即傳輸至控制器。無(wú)需自引導(dǎo)。

在時(shí)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(shì)。

如果是具有大量編碼器的設(shè)備，PROFIBUS DP可減少布線費(fèi)用，優(yōu)勢(shì)更為明顯。PROFIBUS DP 編碼器是可編程的，并且可使用節(jié)點(diǎn)間通訊支持等時(shí)同步模式。帶 PROFINET IO 的編碼器也可參數(shù)化，另外具有兩個(gè)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(gè)位置均分配有一個(gè)的代碼字。在旋轉(zhuǎn)360度之后，位置值會(huì)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(guò)換檔齒輪與編碼器軸耦合在一起的編碼盤(pán)。 12 條附加軌跡時(shí)，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(diǎn)

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

機(jī)械構(gòu)造

• 級(jí)數(shù)：2 或 3
• 安裝類(lèi)型： 支腳安裝和法蘭安裝，外殼上帶有法蘭
• 軸的設(shè)計(jì)： 實(shí)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(wú)縫互連軟件工具系統(tǒng)，用于 SIMATIC S7 和 SIMATIC WinAC
• 自動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用中的各個(gè)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(jì)選件
  • 診斷和維修選件
  • 技術(shù)和驅(qū)動(dòng)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(dòng)化的完整性能的關(guān)鍵。該軟件可對(duì)所有操作、機(jī)器和過(guò)程序列進(jìn)行，它采用熟悉的用戶界面，操作簡(jiǎn)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(wú)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(shí)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(dòng)化平臺(tái)涉及今天實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(gè)全面集成的完整解決方案，所有這些功能均可通過(guò)單一的用戶界面來(lái)實(shí)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(guò)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(dòng)化軟件之間的障礙。

這樣便使我們直奔主題。因?yàn)樗羞@些優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)就是軟件。該軟件系統(tǒng)基于 STEP 7，分為兩個(gè)類(lèi)型：用于僅將 SIMATIC 自動(dòng)化平臺(tái)的一部分作為硬件使用（因而無(wú)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(duì) SIMATIC 裝置的調(diào)試、檢修和維護(hù)專(zhuān)門(mén)
  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(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)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(cè)試：
  
  • CPU、存儲(chǔ)器以及圖形卡的工作強(qiáng)度測(cè)試
  • 振動(dòng)測(cè)試
  • 熱模擬