确定动态过载能力

功能概述

允许在运行时超过装置额定铭牌上指定的额定直流（大允许连续直流电流）。但是超过的程度和持续时间要受到特定的限制，这在下面进行详细说明。

过载电流的上限是 1.8 倍的额定直流电流。高过载持续时间取决于过载电流的时间特性，以及该装置的过载历史，还取决于具体的设备情况。

每次过载都必定跟随有欠载（过载相的负载电流小于额定直流电流）。一旦达到高允许过载持续时间，负载电流必须返回到至少值 ≤ 额定直流电流。

通过对电源部分进行热监视可以确定动态过载持续时间（I²t 监视）。I²t 监视使用实际负载电流的时间特性计算环境温度以上晶闸管损耗层温度上升的替代值的时间特性。在这种情况下，要把具体的设备特性（例如热阻和时间常数）加入到计算中。当转换器打开时，计算过程从初始值开始，该初始值在关断/线路供电故障之前确定。在设置参数时必须把环境条件（环境温度和安装高度）考虑进来。

计算获得的替代消耗层温度上升超过允许值时，I²t监视会发出响应。作为响应，有两种选择可以被参数化：

• 电枢电流设置值下降到额定直流电流报警，或
• 设备关机故障

可以禁用 I²t 监视功能。在这种情况下，电枢电流高限制为额定直流电流。

动态过载能力的组态

组态单包含以下信息：

• 长负载持续时间t_an从低温电源部分和指定恒定负载时算起，
• 长零电流间隔t_ab（长冷却时间）直到电源部分达到“低温”热状态，以及
• 极限特性的磁场，用于确定热稳定、过载间歇运行期间的过载能力（周期性工作循环）

备注：如果计算获得的替代损耗层温度上升不超过高允许值的 5%，则认为电源部分处于“低温”状态。该状态可以使用二进制可分配输出查询。

带过载间歇运行时具有极限特性的磁场结构

具有极限特性的磁场是指具有总持续时间 300s 的间歇过载运行的负载循环。这种负载循环包括两个时间部分——基本负载持续时间（电枢电流实际值 ≤ 额定直流电流）和过载持续时间（电枢电流实际值 ≥ 额定直流电流）。

每个极限特性会把一个特定装置的大基本负载电流表示成针对小负载持续时间（极限基本负载电流）的过载系数（极限基本负载电流，按额定直流电流的 a% 计算）。对于负载循环的剩余持续时间，大允许过载电流通过过载系数确定。如果对于所需的过载系数没有指定极限特性，则要遵守针对下一个高过载系数的极限特性。

极限特性的励磁对于 300s 负载循环有效。使用基本计算算法，负载循环可以长于或短于 300s 的负载循环持续时间组态。现在使用两个基本任务显示。

基本任务1 和 2 的特性举例

基本任务 1

• 已知：
  装置、循环持续时间、过载系数、过载持续时间
• 求：
  （小）基本负载持续时间和大基本负载电流

SINAMICS DC MASTER 装置的并联

SINAMICS DC MASTER 装置可以通过并联来增加额定功率。必须满足一下辅助条件：

在 CUD 上配备传输触发脉冲以及建立更高等级通讯所需的硬件和插头。

多可以并联 6 部设备。多部装置并联时，主装置应该放置在中间，以便信号连接方便。主从装置之间从总线到总线的长并联接口线长度：15 m。

同样，每部SINAMICS DC MASTER 装置需要独立的换相电抗器（u_K 小 2 %），以便平均分配电流。电抗器公差差异决定的电流分配。对于无降级（电流下降）运行，推荐公差 5% 或更好。

只允许具有相同额定直流电流的装置并联。
装置并联时，允许的输出电流为（维持辅助条件时）：

I_max = n × I_{N(SINAMICS DC MASTER)}

n = SINAMICS DC MASTER 装置的数量

冗余运行（“（n+m）运行”模式）

SINAMICS DC MASTER 装置还可以用在冗余配置中，作为特殊的并联运行模式。在此运行模式下，如果一台装置故障（例如电源部分的保险烧断），其他 SINAMICS DC MASTER 装置可以维持运行。正确组态好和互联好之后，电枢电路和励磁电路都可以冗余运行。

当一个装置故障时，其他SINAMICS DC MASTER 装置还可以正常运行、持续工作不会中断。在组态系统时，需要特别注意在冗余应用中，只须满足 n 个装置的额定功率（而不是 n+m 个装置）。

在发生故障时，主装置的功能会自动转移。这样一来，无论是主装置的电源部分故障还是从装置的电源部分故障，系统都会继续运行。（可以根据要求提供冗余运行时的 MTBF 数据。）

SINAMICS DC MASTER 装置并联时的电枢电路连接示意图

(1) 需要相同的 1U1/1V1/1W1 相序。

(2) 需要相同的 1C1/1D1 相序。

(3) 装置使用（8 针）屏蔽跳线（UTP CAT5 型，符合ANSI/EIA/TIA 568 标准）连接，与 PC 网络技术中使用的网线相同。可以直接从西门子购买标准的 5m 长线电缆（订货号：6RY1707-0AA08）。n 个装置并联需要 (n-1) 条电缆。必须激活连接在总线首端和末端所连接的装置/设备上的总线终端。

(4) 这些熔断器只能用在 850A 及以下的设备上。

(5) 只适用于 850A 及以下四象限运行的装置。

HMI，基于面板

完成要求苛刻的复杂 HMI 任务，操作十分方便

如果您正在为要求更苛刻的应用寻找一种基于面板的数量结构更大的解决方案，请考虑采用增强型 HMI。用户可获益于广泛的按键或触摸操作型面板以及出色的面板功能。可以实现固定和移动解决方案。

SIMATIC HMI 精智面板

SIMATIC HMI 精智面板适合执行机器级的高性能可视化任务。高性能和功能以及众多集成接口可在高端应用中提供大便利。

提供有以下模块：

• 精智面板 (Comfort Panel)
  • 标准型精智面板
  • 户外型精智面板
  • 专业型精智面板
  • INOX 精智面板

SIMATIC HMI 移动面板

这些面板兼具高性能与高安全性。请为高端移动应用、故障安全机器和广泛分布的设备选择移动式面板。过程通信可采取接线方式或通过 WLAN 来实现。

提供有以下模块：

• 移动面板
  • 第二代移动式面板
  • 移动式面板 x77 系列

SIMATIC HMI Advanced – 高效执行要求十分苛刻的负复杂 HMI 任务

如果生产过程对数量和待处理和记录的信息类型具有极高要求，建议使用基于 PC 的系统。

该系统可提供了适当选项，具有充分的存储空间、处理器性能和数据连接方式。用户可选择一种可视化和 PC 组合在一个单元中的集中式解决方案，或选择一种将工业监视器用作瘦客户机的分布式解决方案。

SIMATIC 工业面板式 PC

在采用极为紧凑的工业面板式 PC 的机器上，可以集中执行十分复杂的可视化和控制任务。在从嵌入式 PC 到高端工业 PC 的西门子产品线中，用户总能找到一种优解决方案来满足制造和过程自动化中的众多要求。

SIMATIC IFP 和 SIMATIC ITC

针对分布式控制方案，提供了两种创新选项。SIMATIC 工业监视器和瘦客户机用作控制中心的桌面设备，它们可作为操作面板的内置设备或作为基于 PC 的可视化和控制解决方案，其中的控制单元将单独进行操作。

提供有以下模块：

• 面板式 PC
• 工业显示器和瘦客户端
• 嵌入式捆绑软件/软件包

CPU 1510SP-1 PN 是经济型入门级 CPU，用于不连续生产技术中对处理速度和响应速度要求不高的应用。CPU 1510SP-1 PN 可被用作 PROFINET IO 控制器或分布智能系统（PROFINET 智能设备）。集成式 PROFINET IO IRT 接口的设计形式为 3 端口交换机，这样就可以在系统中通过端口 1 和 2 建立总线型拓扑，并且也可通过端口 3 来连接编程设备/PC 或 HMI 设备。

作为智能设备使用时，CPU 1510SP-1 PN 可实现在本地对过程数据进行分布式预处理，并且仅将实际需要的信息传输到上位控制器。这样做有以下优势：

• 减轻中央控制器的工作负荷
• 缩短对现场重要信号的响应时间
• 数据量减少，总线系统上的负荷降低
• 各单元经过预测试并进行平行调试，设置更快速
• 由于自带机械装置,增加了可用性和灵活性
• 组态清晰明了

CPU 1510SP-1 PN 完全独立于中央控制器运行。如果其发生故障，CPU 1510SP-1 PN 仍继续运行。

位模块化设计的 ET 200SP I/O 系统和 CPU 1510SP-1 PN 可实现面向功能的站设计。

另外，CPU 通过易组态的块提供全面控制功能，以及通过标准化 PLC-open 块 提供连接至驱动器的能力。

CPU 1510SP-1 PN CPU 直接卡装到 DIN 导轨上，并具有：

• A powerful processor:
  The CPU achieves command execution times as low as 72 ns per binary instruction.
• 大容量工作存储器：
  100 KB 用于程序，750 KB 用于数据
• SIMATIC 存储卡作为装载存储器；
  允许附加固件更新、数据日志和归档等功能
• 位模块化扩展性，灵活性好；
  任意组合达 64 个 I/O 模块（I/O 模块、工艺模块和通信模块）。大 1 m 的站宽度。
• 采用 ET 200AL 的混合配置； 
  通过“BU-Send”基本单元和“BA-Send”总线适配器，可以在可扩展的 I/O 系统 ET 200SP (IP20) 装置中集成进 ET 200AL (IP65/IP67) I/O 系统的多 16 个 I/O 模块。
• PROFINET IO IRT 接口，带集成 3 端口交换机：
  • 端口 1 和 2 通过总线适配器来连接（CPU 1510SP-1 PN 未提供总线适配器，不使用该适配器也可运行）。
    如果需要，相应的总线适配器（BA 2xRJ45 或 BA 2xFC）需单独订购。）
  • 端口 3 通过集成式 RJ45 接口来连接
• 集成通信功能：
  • 编程器/OP 通信
  • PROFINET IO
  • 开放式 IE 通讯（TCP，ISO-on-TCP 和 UDP）
  • OPC UA 器 (数据存取)
  • Web 器
  • S7 通信
  • S7 路由
  • 数据集路由
• 免维护数据备份（无电池）
• 用于错误 (Error)、运行状况 (RUN/Stop)、维护 (MT)、电源 (PWR) 以及每个端口一个链路 LED 的诊断显示
• 可选标签采用浅灰色或黄色标签条。有两种材料可供选择：
  • 标签箔和带有 500 个标签条的标签卷，用于热转印打印机
  • 标签纸 (280 g/m²)，规格 DIN A4，每张 100 个标签条，适用于激光打印机
• ET 200SP CPU 可带有一个参考 ID 标签
• 借助于总线适配器，可实现不同的 PROFINET 连接类型
  • 在具有中等机械及 EMC 负荷的标准应用中，可以使用带 RJ45 接口的 SIMATIC 总线适配器，如总线适配器 BA 2xRJ45。
  • 对于设备上承受较高机械和/或 EMC 负荷的机械设备和系统，建议使用通过 FastConnect (FC) 进行连接的 SIMATIC 总线适配器。
  • 不能将带有光纤电缆接口（SCRJ、LC）的 SIMATIC 总线适配器与 CPU 1510SP-1 PN 相连。
• 在将 AC I/O 模块或 AI Energy Meter ST 用作第一个 I/O 模块时，应将深色的基本单元用作 ET 200SP CPU 后面的第一个基本单元

供货清单：

CPU 1510SP-1 PN（包括器模块）、24 V DC 连接器和总线适配器端口盖（总线适配器须单独订购）

• 高效性
  • 高速命令处理
  • 功能强大的网络接口：
    每个 CPU 均配备 PROFINET IO IRT (3 端口交换机) 作为标准接口。
• 集成技术
  • 通过标准化的块 (PLCopen) 连接模拟驱动器和具有 PROFIdrive 功能的驱动器
  • 支持转速控制轴和定位轴以及外部编码器
  • 精确位置传动可实现轴之间的同步操作
  • 具有所有 CPU 变量的跟踪功能，用于实时诊断和偶发故障检测
  • 全面的控制功能，例如，通过便于组态的块可自动控制参数实现优控制质量
• 等时同步模式
  • 通过恒定总线循环时间，将分布式信号采集、信号传输和程序执行与 PROFIBUS 循环进行同步
• 集成安全功能
  • 通过密码进行知识保护，防止未经许可证读取和修改程序块
  • 通过复制保护，可绑定 SIMATIC 存储卡的程序块和序列号：只有在将配置的存储卡插到 CPU 中时，该程序块才可运行。
  • 4-级 授权理念：
    Communication to the HMI devices can also be restricted.
  • 操作保护：
    The controller recognizes changed or unauthorized transmissions of the engineering data.
• 集成式系统诊断
  • TIA Portal 中、HMI 设备上以及 Web 器上以普通文本形式一致显示系统诊断信息（甚至能显示来自变频器的消息），即使 CPU 处于停止模式也会进行更新。
  • 集成在 CPU 的固件中，无须进行特殊组态。
• 通过集中设置进行组态控制（选项处理）
  • 控制器中可存储各种硬件配置：
    在用户程序中修改配置（启动 OB100）
    配置结束时改装选件
    可使用占位模块。
• SIMATIC 存储卡(用来运行 CPU)
  • 用作插入式装载存储器，或用于更新固件。
  • 还可用于存储附加文档或 csv 文件（用于配方和归档）
  • 通过用户程序的系统函数创建数据块实现数据存储/读取
• 数据记录（归档）和配方
  • 配方和归档以 csv 文件保存在 SIMATIC 存储卡中；
    便于使用 Office 工具或通过 web 器，访问工厂运行数据
  • 通过 Web 浏览器或 SD 读卡器，可方便地访问机器的组态数据（与控制器之间的双向数据交换）
• 编程
  • 使用 STEP 7 Professional V13 update 3 或更高版本进行编程