浔之漫智控技术(上海)有限公司
西门子PLC模块 , CPU模块 , DP通讯电缆 , 6GK交换机
铜川地区西门子模块代理商

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SINAMICS S120的'电源模块'即整流或整流/回馈单元,它将三相交流电整流成直流电,供给各电机模块(逆变器,MoMo),有回馈功能的模块还能够将直流电回馈给电网。根据是否具有回馈功能及回馈的方式。


回路概念

三相控制 SIRIUS 3RW 软起动器可在两种不同回路中运行:

标准(内联)电路
直接串联电路隔离和保护电机的开关装置简单地同软起动器串联。电机通过三根电缆连接到软起动器上。

内部三角形回路
接线类似于星-三角形动器。软起动器的每相与各电机线圈串联。软起动器仅需承载相电流,该相电流大约等于电机额定电流(导线电流)的 58%。

回路类型对比

标准(内联)电路:额定电流 Ie 相当于电机额定电流 In,三根电缆连接到电机

内三角起动:额定电流 Ie 对应于额定电机电流 In 的大约 58%,电机连有 6 条电缆(对于星-三角接线方式的起动器)

哪条回路?

使用标准(内联)回路目的是将接线费用降至低。若软起动器和电机之间的连接距离较长,应优选此种回路。

当使用内三角接线方式的回路时,接线复杂性加倍,但较小的装置可使用相同额定值。由于可在标准(内联)回路和内三角回路之间选择操作模式,始终可以选择有利的解决方案。

只有在标准(内联)回路中才会有制动功能。内三角形回路不能在 690 V 供电线路中使用。

电源模块分为下列3种:

1、基本型电源模块(BLM,Basic Line Modules)该模块为'整流单元',但无回馈功能。它将三相交流电整流成直流电,只能靠接制动单元和制动电阻才能实现快速制动。

2、智能型电源模块(SLM,Smart Line Modules)该模块为'整流/回馈单元',它可以将三相交流电整流成直流电,并能将直流电回馈到电网,但直流母线电压不可调,所以,又称为'非调节型电源模块'。

3、主动型电源模块(ALM,Active Line Modules)该模块也为'整流/回馈单元',它将三相交流电整流成直流,并能将直流电回馈到电网,且对直流母线电压进行闭环控制,所以又称为'调节型电源模块'。

本文简单介绍一下'基本型电源模块BLM'。

一、BLM的电路结构

BLM有两类整流单元,如20KW或40KW等小功率的书本型模块采用二极管进行整流,而较大功率的整流单元则采用晶闸管进行整流,采用B6方案进行输入控制,如图1所示。

二、BLM的上电流程

书本型BLM和装机装柜型BLM的接线方式有所不同,这里我们分别做介绍。

1、书本型BLM

如图2所示,为书本型BLM的典型接线图,其上电流程为:

主开关合闸的同时,通过其辅助触点的闭合使能BLM;

通过开关量或报文(通讯)控制P840参数,启动BLM;

经过P862中设置的延时时间后,BICO参数r863.1置位,可将此参数连接至 CU上的一个DO点,用来控制主回路接触器合分闸;

主接触器的辅助触点可接至CU的DI点,作为合闸的反馈信号;

合闸后,电流流过预充电电阻,预充电过程持续约1秒钟,完成后,内部逻辑控制旁路接触器吸合,电流从主回路流入。

需要注意的是,如果不通过P840来启动BLM(二极管整流型BLM),而只是通过外部逻辑接通主回路,直流回路电压也能建立,但是此时旁路接触器并没有闭合,当电机模块启动、负载增大时,预充电电阻上的电压降也随之增大,导致直流母线欠电压故障,预充电电阻也可能过热损坏。

2、装机装柜型BLM

如图3所示,为装机装柜型BLM的典型接线图,其上电流程为:

主开关合闸的同时,通过其辅助触点闭合使能BLM;

通过开关量或者通讯报文控制P840参数启动BLM;

经过P862中设置的延时时间后,BICO参数r863.1置位,可将此参数连接至 CU上的一个DO点,用来控制主回路接触器合分闸;或者,也可以直接采用X9端子排上的5、6号端子(内部逻辑控制点常开触点)来控制主回路接触器线圈;

合闸后,装置通过相角控制完成直流回路预充电,这个过程持续约1至2秒钟。

比较书本型BLM和装机装柜型BLM的上电过程,我们发现,外部接线图有差异,但上电过程大同小异,需要特别注意的是'预充电'的过程。

三、BLM的预充电

SINAMICS S120为电压型变频器,直流回路采用电容做储能滤波元件。当使用二极管整流时,主回路上电的瞬间,直流母线之间相当于短路,为避免瞬间冲击电流对功率器件造成损坏,需要通过预充电回路对电容充电,逐步建立直流母线电压。

1、二极管整流BLM

如图4所示,20KW及40KW书本型BLM内部集成了预充电回路。在预充电过程中,预充电电阻以热能的方式消耗能量,因此不能频繁的分、合闸(应间隔3分钟以上),以避免预充电电阻损坏。

2、晶闸管整流BLM

如图5所示,为晶闸管型BLM,它通过改变晶闸管导通角(相角控制)对直流母线电容充电,因此不需要预充电电阻和旁路接触器。主回路上电后,变频器控制晶闸管导通角逐渐增大,直至完全导通,预充电过程完成进入正常运行阶段。

当PLC投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
输入采样在输入采样阶段,PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中,即使输入状态和数据发生变化,I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此,如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。
用户程序执行在用户程序执行阶段,PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算,然后根据逻辑运算的结果,刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
即,在用户程序执行过程中,只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化,而且排在上面的梯形图,其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反,排在下面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
输出刷新当扫描用户程序结束后,PLC就进入输出刷新阶段。在此期间,CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设。这时,才是PLC的真正输出。同样的若干条梯形图,其排列次序不同,执行的结果也不同。另外,采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然,如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略,那么二者之间就没有什么区别了。
西门子变频器可设置的参数有几千个,只有系统地、合适地、准确地设置参数才能充分利用变频器性能。变频器控制方式的选择由负荷的力矩特性所决定,电动机的机械负载转矩特性根据下列关系式决定:p=tn/9550式中:p——电动机功率(kw)t——转矩(n.m)n——转速(r/min)转矩t与转速n的关系根据负载种类大体可分为3种(1)即使速度变化转矩也不大变化的恒转矩负载,此类负载如传送带、起重机、挤压机、压缩机等。

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