电源单元和冷却

SIMOREG 6RA70 变频器是全数字化的紧凑型设备，它连接到三相交流电源上。 这些变频器轮流被用于变速 DC 驱动的转子电路和励磁电路。 额定直流电流范围扩展为 15A 至 3000A，并可通过并联 SIMOREG 变频器进行扩展。

单象限变频器或四象限变频器可适应于各种具体的应用要求 由于变频器配有一个集成的参数化面板，它们是自主单元，不需要任何其它的参数化设备。 由两个微处理系统来处理所有的开环和闭环控制任务以及监视和辅助功能。 设定值和实际值可使用模拟形式或数字形式。

SIMOREG 6RA70 变频器的设计具有紧凑而节省空间的特点。 包含闭环控制板的电子箱安装在变频器门上。 电子箱同时还具有容纳其它与过程相关扩展功能和串行接口板的空间。 这种设计使得维修极为简单，因为单独的部件可容易操作。

外部信号（数字量 I/O，模拟量 I/O，脉冲编码器等）由插入式端子连接。 变频器软件保存在闪存中。 软件升级包可通过基本单元的串行接口方便下载。

电源单元： 转子和励磁电路

转子电路是一个三相桥连接：

在变频器中，用作单相限驱动的全控 B6C 三相连接

在变频器中，用作四相限驱动的 2 个全控 (B6) A (B6) C 三相连接。

转子电路是一个半控 B2HZ 单相桥连接：

从 15 到 1200 A 的变频器

转子和励磁电路的额定直流电流单元，电源单元是由相互隔离的晶闸管电路板构成的。 因此，散热片处于浮动电位。

对于额定电流 ≥ 1500 A 的变频器，转子和励磁电路的电源单元是由圆片形晶闸管和处于电压电位的散热片构成的。 电源单元的所有连接母排前置。

冷却

额定直流电流为 125 A 或以下的变频器为自冷却，但是额定直流电流为 210 A 或更高的变频器须强制空气冷却(风扇装置)。

参数化装置

PMU 简单操作员面板

所有单元在变频器门均安装有一个 PMU 面板。 PMU 包括一个 5 位，7 段的显示器，3 个作为状态指示的 LED 和 3 个参数化按键。

PMU 同时还具有带 USS 接口（符合 RS232 或 RS485 标准）的 X300 连接器。

面板提供了调试时所需的所有功能，以便用于调整或设定操作以及显示测定值。 3 个面板按键具有以下功能：

• P (选择)键
• 在参数编号和参数值之间切换，反之亦然，确认故障消息。
• UP 键
• 在参数模式下选择较大的参数编号或在参数值模式下增大设定和显示的参数值。 同时从索引参数中选取较大的索引。
• DOWN 键
• 在参数模式下选择较小的参数编号或在参数值模式下降低设定和显示的参数值。 同时从索引参数中选取较小的索引。
• LED 功能
  • Ready（就绪）： 操作就绪，处于“等待操作” 状态的灯亮。
  • Run（运行）: 运行中，当运行时灯亮。
  • Fault（故障）： 干扰，“故障激活”状态的灯亮，报警激活时闪烁。

5 位，7 段显示器的数量输出很容易理解，如：

• 额定值的百分值
• 伺服增益系数
• 秒
• 安培或
• 伏特

OP1S 变频器操作面板

可选 OP1S 变频器操作面板既可安装在变频器门，也可安装在外部，比如控制柜门。 因此，可通过

5 m 的长电缆连接。 如果 5 V 的单独电源可用‎，则可使用长达 200 的电缆。 OP1S 通过 X300 连接器连接至 SIMOREG。

OP1S 可作为一个经济的方法安装至显示物理测量数量的控制柜测量装置。

OP1S 具有一个带 4 x 16 字符的 LED，用于通过普通文本显示参数名称。 英语、法语、德语、意大利语和西班牙语可选作为显示语言。 OP1S 可用来存储参数集，并可简单下载至其它装置。

• OP1S 上的按键：
• 选择键(P)
• UP 键1)
• DOWN 键
• 反向键1)
• ON 键1)
• OFF 键1)
• 慢动键(慢动)1)
• 数字键(0 到 9)
• OP1S 上的 LED：
• 绿色： “Run”灯亮，“Ready”灯闪烁
• 红色： “Fault”灯亮，“Alarm”灯闪烁
• RESET（复位）键1)

参数化装置

通过 PC 参数化

可使用 PC 进行调试和故障排除，DriveMonitor 软件随变频器提供。

PC 通过基本单元上的 USS 接口连接至 SIMOREG。

软件具有如下功能：

• 菜单辅助访问参数。
• 参数集的读/写操作。
• 复制现有的参数集至其它相同类型的变频器。
• 输出参数集至打印机。
• 通过控制字（二进制指令如 ON/OFF 指令等）和设定值规格操作。
• 通过状态字（变频器状态的回检信息）和实际值读数进行监控。
• 故障消息和警报的读取。
• 跟踪缓冲器内容的读取(示波器功能)

1)此功能必须由参数激活且自由可选。

软件结构

二个强有力的微处理器(C163 和 C167)为电枢和励磁电路实施所有闭环和驱动控制功能。 闭环控制功能由软件实现，作为通过参数相联系的程序模块

连接器

经由连接器可以获取闭环控制系统中的所有重要的量。 它们对应于测量点，且能够作为数字值访问。 14 位 (16,384 步)对应于标准归一化中的100 % 。 这些值在变频器中可以做其他用途，例如：控制设定值或改变一个限定值。 它们也可经由操作员面板，模拟输出和串行接口输出。

经由连接器可以获得下列量：

模拟量输入和输出

实际值传感电路的输入

斜坡函数发生器的输入和输出，极限，选通单元，控制器，免费提供的软件模块

数字的固定设定值

一般的量，如操作状态，电机温度，可控硅温度，报警存储，故障存储，操作计时表，处理器容量的利用率

开关量连接器

开关量连接器是假设 一个“0”或“1” 值的数字控制信号。 例如它们可以用来输入一个设定值或执行一个控制功能。 开关量连接器也可经由操作员面板，二进制输出，或串行接口输出。

下列状态可经由开关量连接器来获取：

二进制输入的状态

固定控制位

控制器的状态，极限，斜坡函数发生器，控制字，状态字。

干预点

软件模件的输入使用关联的参数在干预点上定义。 在对连接器信号的干预点，所需信号的连接器编号被输入相关的参数中，从而来定义哪一个信号必须作为输入量。 因此，有可能用模拟输入和接口来的信号，以及内部变量来指定设定值，附加的设定值，极限等。

作为输入量的开关量连接器的编号在干预点被输入，用作开关量连接器信号。 从而可以利用二进制输入，串行接口的控制位或者是在闭环控制中产生的控制位，执行一个控制功能或者是一个控制位输出。

参数组的切换

编号范围从 P100 到 P599 的四份参数拷贝以及某些其他参数被存储在存储器中。 可以用开关量连接器来选择激活的参数设置。 这个功能允许，例如，交替地运行多达四个不同的电动机或者四种不同的齿轮变换在一个变频器上实施。 对下列功能的设定值可以进行切换：

• 电动机和脉冲编码器的定义
• 闭环控制的优化
• 电流和转矩
• 极限
• 速度控制器实际值的调节
• 速度控制器
• 速度控制器
• 闭环励磁电流控制
• 斜坡函数发生器
• 速度限制
• 监控器和限定值
• 数字设定值
• 工艺控制器
• 电动电位器
• 摩擦补偿
• 飞轮效应补偿
• 速度控制器适配

BICO 数据组的切换

BICO数据组可以用控制字 (开关量连接器输入)来切换。 有可能去选择必须在干预点加用哪一个连接器或开关量连接器的量。 因此控制结构或控制量可以灵活地适配。

电动电位器

电动电位器有以下控制功能：“提升”，搣降低攠，搣顺时针/逆时针攠和搣手动/自动攠 ，并具有自己的，带相互独立的斜坡时间设定和一个可选择舍入因子的斜坡函数发生器。 可以利用参数来设置设定范围(最小和最大输出量)。 控制功能则由开关量连接器来指定。

在自动方式 (“自动”设置)下， 电动电位器输入是由一个自由可选的量 (连接器编号)决定的。 可以选择斜坡时间是否有效，或者输出是否直接切换到输出端。

在搣手动攠设置里，设定值通过“提升设定值”和“降低设定值”功能来调整。 同样可以定义输出是否必须设定为零，或是在在电源故障情况下把最后一个值存储起来。 输出量可在一个连接器自由地使用，例如，可以用作主设定值，附加设定值或极限值。

优化运行

所提供的 6RA70 变频器带有的参数为出厂设定值。 可以利用专门的键号来选择运行自动优化，从而来支持控制器的设置

下面这些控制器功能可以在运行一次自动优化中设置：

• 运行电流控制器的优化，用于设置电流控制器和前馈控制 (转子和励磁电路)。
• 运行速度控制器的优化，用于设置速度控制器的特征数据。
• 自动地记录摩擦和运动惯性的补偿，用于速度控制器的前馈控制。
• 自动纪录磁场特性，用于一个电动势有关的，闭环磁场弱化控制，以及用于在弱化磁场运行中???控制器的自动优化

而且，在优化运行期间所有自动设置的参数以后可以在操作员面板上更改。

监视和诊断

运行数据的显示

变频器的操作状态通过参数 r000显示出来。 为了显示测量值提供了大约 50 个参数。 为了输出到显示设备，可在软件（连接器）中额外选择来自闭环控制的 300 个信号。 可显示的测量值例子： 设定值，实际值，二进制输入/输出的状态，线路电压，线路频率，点火角，模拟端子的输入/输出，控制器的输入/输出，极限值显示。

跟踪功能

可以选择跟踪功能来存储 128个测量点的 8 个测得的量。 测得的量或一条故障消息的激活可被参数化为一个触发条件。 可以用编程一个触发延迟来记录事件之前和事件之后的历史。

用于测量值存储器的采样时间可以被参数化为 3ms到 300ms之间。

测得的值可以通过操作员面板或串行接口输出。

故障报文

给每条故障消息分配一个号码。 事件发生的时间也与故障消息一起存储起来。 这允许故障的原因被精确定位。 为了诊断的目的，把最近的 8 条故障消息连同故障编号、故障值和小时计数值一起存储起来。

当故障发生时

• 二进制输出功能 揬
• 驱动器被断开（控制器禁用，电流I= 0，脉冲禁用，继电器“输入接触器关闭”脱扣），且
• 一个“F”和一个故障号码出现在显示器上，表示“故障”LED 亮起。
• 可以通过一个二进制可分配功能端子或一串行接口，在操作员面板上确认故障消息。 当故障被确认后,系统切换到揬 揬

自动重启动： 系统可以在一个可参数化的时间周期内（ 0 到 2 秒）自动地重新启动。 如果这个时间设置为零，一条故障消息立即被激活 (在电源故障时)， 而不会有重启动。 自动重启动可被参数化成与下列故障消息有关： 相故障 (励磁或转子)，欠电压，过电压，电子线路电源故障，在平行的 SIMOREG 设备上发生欠电压。

• 故障/出错 消息分成下列几类：
• 线路故障： 相故障，励磁电路故障，欠电压，过电压，线路频率
• < 45 or > 65 Hz
• 接口故障： 到辅助板的基本单元接口发生误动作
• 驱动故障： 用于速度控制器的监视器，电流控制器，电动势控制器，励磁电流控制器已经作出反应，驱动锁定，无转子电流
• 电子的马达过载保护 [(用于电动机的 I2t 监视器) 已经作出反应]
• 测速发电机的监视器和过速信号
• 启动出错
• 电子板上存在故障
• 来自可控硅校验的故障消息： 只有当可控硅校验是通过适当的参数启动的，才会发出此故障消息。 此校验功能确认可控硅是否具有阻塞以及点火能力
• 故障消息来自于电动机传感器 (带端子扩展选件)； 监视电刷长度，轴承情况，气流，对电机温度已经作出反应
• 通过二进制可分配功能端子来的外部故障

故障消息可以单个地激活。 对某些故障消息的缺省设定是 揬

报警

一些特殊的，不会导致驱动关闭的状态，，由报警来示出。 报警无需确认，但是当引起问题的原因被消除时会自动地复位。

当发生一个或多个报警时

• 二进制输出功能 揬
• 用闪烁的表示“故障”的LED 发出报警信号。
• 报警分成下列种类：
• 电动机过热： 监视功能
• 已经达到电机的计算出的 I2t 值的 100%
• 报警来自于电动机传感器 (仅发生在带端子扩展选件时)： 监视轴承情况，电机风扇，对电机温度已经有反应
• 驱动报警： 驱动阻塞，无转子电流
• 通过二进制可分配功能端子来的外部报警
• 来自辅助板的报警

安全关机 (E-STOP)

E-STOP 功能的任务是打开继电器触点 (端子109/110)，用于在大约 15 ms 时间内激励主接触器，完全与半导体部件和微处理器板 (基本电子线路) 的功能状态无关。 如果基本电路工作正确，闭环控制输出一个 I = 0 命令来取消激活主接触器。 当给出 E-STOP命令时，驱动惯性运转到停顿状态。

用下列方法之一可以触发E-STOP 功能：

• 开关操作： 当把端子105和106之间的开关打开时，E-STOP功能被激活。
• 按钮操作： 打开在端子106和107之间的“常闭”触点，就会触发 E-STOP 功能并存储关机操作。 关闭在端子106和108之间的一个“常开”触点，就可复位此 E-STOP功能。

当 E-STOP 功能被复位时，驱动开关变成 揬 此状态需要通过 揬

注： 按照 EN 60204-1，

E-STOP 功能不是一个“紧急停止”功能。

EN 60204-1.

串行接口

提供有下列串行接口：

• 在压力测量装置（PMU）的 连接器 X300 上的，采用 USS 协议到 RS 232 或 RS 485标准的一个串行接口。 用于连接一个可选的 OP1S 操作员面板或用于连接基于 PC 的驱动监视器。
• 在基本电子线路板的端子上的一个，用于 USS 协议或点对点通讯连接的二线或四线 RS485 串行接口，
• 在端子扩展板 (可选) 端子上的一个，用于 USS 协议或点对点通讯连接的二线或四线 RS485 串行接口，
• 在辅助板(可选)上的 PROFIBUS-DP
• 在带光缆连接的辅助板(可选)上的 SIMOLINK®

接口的物理特性

RS 232: 用于点对点工作的 ±12 V 接口

RS 485: RS 485: 5 V 常用方式接口，防噪声，用作一个最多带 31 个总线节点的，额外的总线连接。

USS 协议

公开的 SIEMENS 协议，容易在外部系统上，例如在PC上编程。 可以使用任意主站接口。 驱动作为主站上的从站工作，选择驱动通过一个从站编号来进行。

下面的数据可通过 USS 协议来交换：

用于参数写/读的 PKW 数据。

PZD 数据 (过程数据)，如控制字、设定值，状态字，实际值。

连接器编号输入参数中，去选择传送数据 (实际值)，接收数据 (设定值) 代表连接器编号。连接器编号可以编程以便在任何一个干预点起作用。

点对点通讯协议

用点对点通讯协议来链接一个变频器到另一个变频器。 用这种方式，数据在变频器之间互相交换，例如，通过一个串行接口来建立一个设定值串级。 因为一个串行接口是作为一个四线线路采用的，就有可能从上游变频器接收数据，(例如，通过乘以权值)调整它们，然后将它们送往下游变频器。 整个操作只用到一个串行接口。

下列数据可以在变频器之间交换：

• 传输控制字和实际值
• 接收状态字和设定值

在每个方向上最多发送 5 个数据字。 数据依据连接器编号和干预点进行交换。

几个串行接口可以同时工作。 例如，第一个接口可以用作一个自动化链接 (USS 协议)，用于开环控制，诊断和主站设定值技术说明。 第二个接口连同点对点通讯协议一起工作，起设定值串级的作用。

控制端子块

在转子电路中的闭环功能

速度设定值

速度设定值和另外的设定值的源可以自由地通过参数设定来选择，即设定值可以编程为：

• 模拟值
• 0 到 ±10 V，0 到 ±20 mA,
• 4 - 20 mA
• 集成的电动电位器
• 带固定设定值，渐进功能 蠕动等功能的开关量连接器
• 在基本单元上的串行接口
• 辅助板

归一化是这样设定的：100 % 设定值（主设定值和附加的设定值的乘积）对应于最大的电机速度。

速度设定值可以利用参数设定或连接器被限制在最小值或最大值。 而且，在软件中包括了“添加点”，例如，以便在斜坡功能发生器之前或之后拒绝附加的设定值。 可以通过一个开关量连接器来选择“设定值可用”功能。 总的设定值在通过可参数化的滤波器 (PT1 部件)平滑后，被传送到速度控制器的设定值输入处。 与此同时，斜坡功能发生器起作用。

实际速度值

可以选择四个源中的一个作为实际速度信号。

• 模拟转速表
  测速发电机的电压在最大速度下可以在 8 和 250 V之间。此电压/最大速度归一化是通过一个参数设定的。
• 脉冲编码器
  脉冲编码器的型号，每转一圈标志的个数和最大的速度是通过参数设定的。 评估电子线路能够处理编码器信号（对称的： 带附加的反相轨迹或者非对称的： 相对于地电平）最高达 27 V 的一个差分电压 。编码器的额定电压范围 (5 V 或 15 V) 是在一个参数里设定的。 通过 1 个 15 V 的额定电压， SIMOREG 变频器可以为脉冲编码器提供电压。 5 V 编码器需要一个外部电源。 脉冲编码器是在三个轨迹的基础上加以评估的： 轨迹 1， 轨迹 2 和零标记。 也可以安装没有零标记的脉冲编码器。 零标记允许采集一个实际的位置。 编码器信号的最大频率一定不能超过 300 kHz。 建议使用每转一圈至少 1024 个脉冲的脉冲编码器（以确保在低速时平滑地运行）。
• 操作无转速计，具有闭环电动势控制
  若采用闭环电动势控制功能，则无需实际值传感器。 取而代之，变频器输出电压是在 SIMOREG 中测得的。 测得的转子电压是由电动机中的内部电压降来补偿的 (I*R 补偿)。 补偿的程度是在电流控制器优化运行期间自动地确定的。 这种控制方法的精确度是通过在电动机转子电路中电阻随温度的变化来决定的，精度大约为 5 % 。 为了获得更好的精度，较好的办法是在电机热了后重复地运行电流控制器优化过程。 如果精度要求不是特别高，而且如果没有可能安装一个编码器，并且假如电动机工作在转子电压控制范围内，那么可以采用闭环电动势来测定。 重要的是：当加用这种控制方法时，驱动不能在电动势有关的，励磁弱化方式中工作。
• 可自由选择的实际速度信号
  对于这种工作方式，可以选择任何连接器编号作为实际速度信号。 如果实际速度传感器是按装在一块工艺辅助板上的，在大多数情况下是选择这种设置的。
  在实际速度值被传送到此速度控制器之前，可以利用参数化光滑 (PT1 部件)和两个可调整的频带滤波器来平滑它. 频带滤波器主要用于滤掉由机械共振引起的谐振频率。 谐振频率和滤波器特性是可选的。

斜坡函数发生器

斜坡功能发生器在改变一步后，将把指定的设定值转换成一个不停随时间改变的设定值信号。 斜坡上升时间和斜坡下降时间可以相对独立地设置。 斜坡功能发生器还特有一种底部和顶部的的平滑过渡（限制急拉）功能，它们分别在斜坡的开始时和结束时产生作用。 对斜坡功能发生器的所有时间设定都是相互独立的。为斜坡发生器时间提供了三个参数设定。 可以通过二进制可选的输入或者（通过开关量连接器）的一个串行接口来选择这些参数。 在驱动工作时，可以切换斜坡发生器参数。 参数设置 1 的值还可以通过连接器（通过 1 个连接器去改变斜坡发生器的数据）加权。 当为斜坡功能发生器时间设置值输入零时，该速度设定值就直接地加到速度控制器上。

速度控制器

速度控制器将速度设定值和实际值进行比较，如果这二者有偏差，它就把一个相应的电流设定值加到电流控制器（工作原理： 通过从属的电流控制器进行闭环速度控制）。 该速度控制器是一个 PI 控制器带一个可选的 D 部件。 也可参数化一个可开关的速度下降。 所有的控制器特征可相互独立地设定。 可以采用 Kp (增益) 的值作为一个连接器信号（外部的或内部的）的函数。

速度控制器的 P 增益可以被用作实际速度、实际电流、设定值／实际值偏差或绕组直径的一个函数。 为了在速度控制回路中获得较好的动态响应，可以加上一个前馈控制功能。 为此目的，在速度控制器之后，可以加上作为摩擦或驱动的运动惯性的一个函数的转矩设定值量。 在一次自动优化运行过程里可以计算出摩擦和运动惯性的补偿值。

直接紧随着激活之后的速度控制器的输出量可以通过一个参数来设置。

可以旁路速度控制器，并且变频器在转矩或电流控制下运行，具体取决于参数是如何设置的。 而且，在运行中，利用选择功能“主／从切换”是有可能在闭环速度控制和闭环转矩控制之间切换的。 通过一个二进制可分配的功能端子或一个串行接口，可以如同选择一个开关量连接器一样地选择该功能。 转矩设定值利用一个可选择的连接器加用，因此转矩设定值可以用一个模拟可分配的功能端子或一个串行接口来提供。

在“从驱动”运行（在转矩或电流控制之下），一个限制控制器在起作用。 为了防止驱动被加速到太快，限制控制器可以在一个可调节的，参数化的速度限制值的基础上进行干涉。 在这种情况下，驱动被限制到一个可调节的速度偏差内。

转矩限制

速度控制器的输出或者作为转矩设定值或者作为电流设定值，这取决于参数化。 在闭环转矩控制方式中，速度控制器输出是通过机器磁通量φ 来加权的，然后作为一个电流设定值传送给电流限制。 转矩控制方式通常是和励磁弱化一起使用的，因此最大的电动机转矩可以被限制，但与速度无关。

具有下列功能：

• 通过参数独立地设置正/负转矩限制。
• 作为一个可参数化的切换速度的函数，通过一个开关量连接器切换转矩限制。
• 利用一个连接器，例如，通过一个模拟输入或串行接口来自由输入转矩限制。

最低的输入量总是被用作电流转矩限制。 在该转矩限制之后，可以另外添加转矩设定值。

电流限值

在转矩限制之后设置电流限制的目的是保护变频器和电动机。 最低的输入量总是被用作电流限制。

可以设置下面的电流限制值：

通过参数（设置最大的电动机电流）独立地设置正/负电流限制。

• 利用一个连接器，例如，通过一个模拟输入或串行接口，自由地输入电流限制。
• 通过参数，对关机和快速停止分别地设置电流限制。
• 取决于速度的电流限制： 可以设置参数来实施一次自动触发的，在高速时与速度有关的减少电流限制（电动机的换向极限曲线）。
• I 2 t功率段监控： 对于所有电流值的可控硅的温度被计算出来。 当达到可控硅限制温度时，变频器电流或者减少到额定 DC 电流或者变频器被关机并带一条故障消息，这取决于如何设置适当的响应参数。 提供了这个功能是为了保护可控硅。

电流控制器

电流控制器是一个带有相互独立的 P 增益和复位时间设定 的 PI 调节器。 P 或 I 部件也可被取消激活来获得一个纯 P 控制器或一个纯 I 控制器）。 实际的电流是在三相 AC 一边，利用电流互感器采集的，并且在 模/数 转换后通过一个电阻负载和一个整流电路加到电流控制器上的。 对于变频器额定电流分辨率是10 位。 电流限制输出被作为电流设定值加用。

电流控制器输出把点火角转换为传输到选通设备，前馈控制功能平行地起作用。

前馈控制

在电流控制回路中的前馈控制功能改善了控制的动态响应。 这使得在电流控制回路中获得 6 到 9 ms 之间的上升时间成为可能。 前馈控制以电流设定值和电动机电动势的一个函数来工作，并确保在间断的和连续的 DC 运行时或当转矩方向反向时，必须的点火角能够快速地传送到选通单元。

自动反向模块

自动反向模块（仅当变频器用于四象限驱动时）连同电流控制回路一起作用，去定义把转矩方向反转过来所需要的所有过程的逻辑序列。 必要时，一个转矩方向可以通过参数设置来禁用。

选通单元

选通单元为功率段可控硅与线电压的同步产生选通脉冲。 同步的实施是独立于旋转励磁和电子设备电源的，并且是在功率段上测量的。 选通脉冲定位计时是由电流控制器和前馈控制的输出值所决定的。 可以在一个参数中设置点火角的设定限制.

选通单元是自动地调整到所连接的线路的频率，其频率范围 45 Hz 到 65 Hz 之间。

如要求通过分开的参数化来在 23 Hz 到 110 Hz 之间的频率范围内调整线路频率，可按要求提供。.