西門子模塊6SL3120-1TE15-0AA4

SIMOCODE pro 是一種靈活的模塊化電機(jī)管理系統(tǒng)，用于在低壓性能范圍內(nèi)的恒速電機(jī)。它優(yōu)化了 I&C 和電機(jī)起動(dòng)器之間的連接，提高了設(shè)備可用性，使系統(tǒng)的起動(dòng)、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用大大降低。

例如，SIMOCODE pro 提供：

• 獨(dú)立于自動(dòng)化系統(tǒng)的多功能、電子式全電機(jī)防護(hù)系統(tǒng)

• 集成控制功能取代了硬件對電機(jī)的控制

• 詳細(xì)的運(yùn)行、維修和診斷數(shù)據(jù)

• 通過 PROFIBUS DP、PROFINET/OPC UA、Modbus RTU 或 EtherNet/IP 進(jìn)行開放式通信

• 通過安全繼電器功能，以故障安全方式斷開電機(jī)的連接，安全等級達(dá)到 SIL 3（IEC 61508、IEC 62061）或 PL e 類別 4 (EN ISO 13849-1)

• SIMOCODE ES 是用于 SIMOCODE pro 參數(shù)化、調(diào)試和診斷的軟件包。

設(shè)備系列

基本性能型 SIMOCODE pro C

該緊湊式系統(tǒng)適用于直接起動(dòng)器和可逆起動(dòng)器，或用于控制電機(jī)起動(dòng)器保護(hù)器。

一般性能型 SIMOCODE pro S 或 SIMOCODE pro V PN GP

一個(gè)智能系統(tǒng)，用于直接起動(dòng)器、可逆起動(dòng)器和星-三角起動(dòng)器，或用于控制電機(jī)起動(dòng)器保護(hù)器或軟起動(dòng)器。該系統(tǒng)可通過擴(kuò)展模塊/多功能模塊進(jìn)行擴(kuò)展以提供大量輸入/輸出項(xiàng)目數(shù)據(jù)，通過 3UL23 零序電流互感器精確監(jiān)控接地故障和溫度測量功能。

高性能型 SIMOCODE pro V

具有所有控制功能的可變系統(tǒng)，能夠使用擴(kuò)展模塊對系統(tǒng)的輸入、輸出和功能進(jìn)行擴(kuò)展。

優(yōu)勢

一般客戶優(yōu)點(diǎn)

• 通過 PROFIBUS DP、PROFINET/OPC UA、Modbus RTU 或 EtherNet/IP 將整個(gè)電機(jī)起動(dòng)器集成到過程控制中，從而降低了電機(jī)起動(dòng)器和 PLC 之間的接線費(fèi)用

• 通過起動(dòng)器中可組態(tài)的控制和監(jiān)控功能，分布式控制自動(dòng)化過程，節(jié)省了自動(dòng)化系統(tǒng)中的資源，即使在 I&C 或總線系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，也能保證起動(dòng)器的全面功能性和保護(hù)。

• 通過采集與監(jiān)控起動(dòng)器和過程控制系統(tǒng)中的運(yùn)行、維修和診斷數(shù)據(jù)，提高了設(shè)備的可用性以及維護(hù)和檢修的友好性。

• 高度模塊化使用戶可以對每臺電機(jī)起動(dòng)器完善地實(shí)現(xiàn)針對設(shè)備的特殊要求。

• SIMOCODE pro 為每一類客戶應(yīng)用提供功能上分級、節(jié)省空間的解決方案。

• 用集成控制功能替換控制電路硬件，減少所需的硬件零件和接線數(shù)量，因此降低了庫存管理的費(fèi)用以及可能的接線錯(cuò)誤。

• 使用全面的電子電機(jī)保護(hù)，能夠更好地利用電機(jī)并保證脫扣特性的長期穩(wěn)定性，即使工作多年以后也能保證可靠的脫扣。

• 由于電流、電壓、功率和電能測量值的高精度（尤其是通過第二代電流/電壓測量模塊獲得的測量值），能夠以很高精確度在內(nèi)部分配費(fèi)用

多功能、固態(tài)全面電機(jī)保護(hù)用于額定電流820 A及以下電機(jī)

SIMOCODE pro 通過結(jié)合不同的多步和可延時(shí)保護(hù)以及監(jiān)控功能提供電機(jī)起動(dòng)器綜合保護(hù)：

• 反時(shí)限延時(shí)固態(tài)過載保護(hù)（5E - 40E 級）

• 電機(jī)的熱敏電阻保護(hù)

• 相故障/相不平衡保護(hù)

• 電機(jī)堵轉(zhuǎn)保護(hù)

• 監(jiān)視所設(shè)定的電機(jī)電流限值

• 監(jiān)視電壓和功率

• 監(jiān)控功率因數(shù) φ（電機(jī)怠速/甩負(fù)載）

• 監(jiān)視接地故障

• 監(jiān)視溫度，例如，通過 PT100/PT1000

• 監(jiān)視電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間、停機(jī)時(shí)間和起動(dòng)次數(shù)

測量值曲線的記錄

SIMOCODE pro 可以記錄測量值曲線，例如，能夠提供電機(jī)起動(dòng)過程中的電流變化曲線。

通過集成控制功能實(shí)現(xiàn)靈活電機(jī)控制（取代了大量硬件聯(lián)鎖）

許多預(yù)定義的電機(jī)控制功能早已集成到SIMOCODE pro中，包括所有必要的邏輯操作和聯(lián)鎖：

• 過載繼電器

• 直接起動(dòng)器和可逆起動(dòng)器

• 星-三角起動(dòng)器（也適用于可逆起動(dòng)）

• 雙速、配有單獨(dú)繞組的電機(jī)（變極開關(guān)）；也有反向

• 有單獨(dú) Dahlander 繞組的雙速電機(jī)(也有反向）

• 定位器啟動(dòng)

• 電磁閥啟動(dòng)

• 斷路器操作

• 軟起動(dòng)器起動(dòng)（也適用于可逆起動(dòng)）

這些控制功能預(yù)定義在 SIMOCODE pro，并可以自由分配到設(shè)備的輸入和輸出（包括 PROFIBUS/PROFINET 過程映像）。

這些預(yù)定義的控制功能也可以通過可自由組態(tài)的邏輯模塊（真值表、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、脈沖邊沿分析等），借助于標(biāo)準(zhǔn)功能（電源故障監(jiān)控、緊急起動(dòng)、外部故障功能等），靈活地適應(yīng)電機(jī)起動(dòng)器各種客戶特定的組態(tài)，控制電路中無須任何輔助繼電器。

使用 SIMOCODE pro，可以避免控制電路中的大量額外硬件和接線，使電機(jī)起動(dòng)器在設(shè)計(jì)和電路圖方面達(dá)到高水平的標(biāo)準(zhǔn)化。

詳細(xì)的運(yùn)行、維修和診斷數(shù)據(jù)

使用SIMOCODE pro，可利用不同的運(yùn)行、維修和診斷數(shù)據(jù)，幫助及時(shí)檢測可能的故障，通過預(yù)防性措施預(yù)防故障的發(fā)生。在故障情況下，可以非?？焖俚卦\斷、定位和糾正故障，幾乎沒有停機(jī)時(shí)間或者停機(jī)時(shí)間非常短。

運(yùn)行數(shù)據(jù)

• 從主回路電流的檢測反饋電機(jī)開關(guān)狀態(tài)

• 所有相電流

• 所有相和相間電壓

• 有功功率、視在功率和功率因數(shù)

• 相不平衡和相序

• 接地故障電流

• 頻率

• 脫扣時(shí)間

• 電機(jī)溫度

• 剩余冷卻時(shí)間等

維護(hù)數(shù)據(jù)

• 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間

• 電機(jī)停機(jī)次數(shù)

• 電機(jī)起動(dòng)次數(shù)

• 過載脫扣次數(shù)

• 使能電路的強(qiáng)制測試間隔

• 消耗的能量

• 裝置中存儲的內(nèi)部注釋等

診斷數(shù)據(jù)

• 無數(shù)詳細(xì)的預(yù)警和故障信息

• 帶有時(shí)間戳的裝置內(nèi)部故障記錄

• 任何可選擇的狀態(tài)、報(bào)警和故障信息都可帶時(shí)間戳記等

便于操作和診斷

操作員面板

操作員面板用于控制電機(jī)起動(dòng)器，可取代所有常規(guī)按鈕和指示燈以節(jié)省空間。使您可以在控制柜內(nèi)直接操作 SIMOCODE pro 和饋電裝置。該面板具有基本單元上的所有 LED 指示燈，外部具有用于在 PC/PG 上進(jìn)行簡易參數(shù)化或診斷的系統(tǒng)接口。

帶顯示屏的操作員面板

還可以使用一種帶顯示屏的操作面板替代 SIMOCODE pro V 的 3UF720 標(biāo)準(zhǔn)操作面板：3UF721 能夠在控制柜上另外指示電機(jī)起動(dòng)器的電流測量值、運(yùn)行和診斷數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息?？墒褂貌僮髅姘迳系陌粹o來控制電機(jī)。而且，可直接通過帶顯示屏的操作面板，設(shè)置額定電機(jī)電流、限值等參數(shù)（通過 SIMOCODE pro V PROFIBUS E15 及以上版本、SIMOCODE pro V Modbus RTU E03 及以上版本以及所有 SIMOCODE pro V PROFINET 和 EtherNet/IP）。

通信

SIMOCODE pro 具有一個(gè)集成 PROFIBUS DP 或 Modbus RTU 接口（SUB-D 或端子接頭）或一個(gè) PROFINET 或 EtherNet / IP接口 (2 x RJ45)。

與故障安全控制器 (F-CPU) 和 DM-F PROFIsafe 故障安全數(shù)字量模塊結(jié)合使用時(shí)，也可通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS 或 PROFINET 實(shí)現(xiàn)故障安全斷開。

SIMOCODE pro PROFIBUS

例如，適用于 PROFIBUS 的 SIMOCODE pro 支持：

• 循環(huán)服務(wù) (DPV0) 和非循環(huán)服務(wù) (DPV1)

• 豐富的診斷和過程報(bào)警

• 高時(shí)間精度時(shí)間戳 (SIMATICS7)，適用于 SIMOCODE pro V

• Y-Link 后面的 DPV1 通訊

適用于 PROFINET 的 SIMOCODE pro

例如，適用于 PROFINET 的 SIMOCODE pro 支持：

• 總線型和環(huán)型總線拓?fù)洌ㄟm用于帶集成交換機(jī)的 2 端口設(shè)備）

• 通過 MRP 協(xié)議實(shí)現(xiàn)介質(zhì)冗余（適用于帶集成交換機(jī)的 2 端口設(shè)備）

• 借助于標(biāo)準(zhǔn) Web 瀏覽器進(jìn)行操作、維護(hù)和診斷

• 通過 OPC UA 服務(wù)器與可視化和控制系統(tǒng)進(jìn)行開放式通訊

• NTP 同步時(shí)間

• 通過 PROFIenergy 能源管理的間隔功能和測量值

• 通過鄰居檢測進(jìn)行模塊更換，無需 PC/存儲器模塊

• 豐富的診斷和維護(hù)報(bào)警

通過 SIMOCODE pro 可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)冗余 PROFINET

所有 SIMOCODE PROFINET 設(shè)備均支持 PROFINET IO 的系統(tǒng)冗余機(jī)制，因此可直接在容錯(cuò)站（如 SIMATIC S7-400 H）上運(yùn)行。同樣，SIMOCODE pro 也可針對要求有較高工廠可用性和控制系統(tǒng)冗余性的工廠現(xiàn)場層提供重要附加價(jià)值。

《SIMOCODE pro Modbus RTU》，

例如，適用于 Modbus RTU 的 SIMOCODE pro 支持：

• 通訊速率 1 200/2 400/4 800/9 600/19 200 或 57 bps 600 baud

• 通過 Modbus RTU 訪問可任意設(shè)置參數(shù)的過程映像

• 通過 Modbus RTU 訪問所有操作、維護(hù)和診斷數(shù)據(jù)

SIMOCODE pro EtherNet/IP

例如，適用于 EtherNet/IP 的 SIMOCODE pro 支持：

• 具有集成式交換機(jī)，可實(shí)現(xiàn)線型和環(huán)型總線拓?fù)?/p>

• 通過設(shè)備級環(huán)網(wǎng) (DLR) 協(xié)議實(shí)現(xiàn)環(huán)型結(jié)構(gòu)

• 借助于標(biāo)準(zhǔn) Web 瀏覽器進(jìn)行操作、維護(hù)和診斷

• NTP 同步時(shí)間

• 通過 SIMOCODE ES V14 進(jìn)行參數(shù)分配 – 經(jīng)由本地設(shè)備接口和以太網(wǎng)

安全說明

為了保護(hù)設(shè)備、系統(tǒng)、機(jī)器和網(wǎng)絡(luò)以防受到網(wǎng)絡(luò)威脅，必須實(shí)施并持續(xù)保持全面、工業(yè)安全概念。西門子的產(chǎn)品和解決方案只是這種概念的一個(gè)組成部分。

有關(guān)工業(yè)信息安全的詳細(xì)信息， 

自主運(yùn)行

SIMOCODE pro 的一個(gè)基本功能是可自主執(zhí)行所有保護(hù)和控制功能，即使與上位系統(tǒng)的通信中斷時(shí)也是如此。這意味著即使總線系統(tǒng)或自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)生故障，也可確保電機(jī)起動(dòng)器的全面功能性，或者對發(fā)生這種故障時(shí)的特定行為進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，例如，有針對性地關(guān)斷饋電裝置或執(zhí)行已設(shè)置的特定控制機(jī)制（如改變旋轉(zhuǎn)方向）

西門子模塊6SL3120-1TE15-0AA4

三相異步電動(dòng)機(jī)的三種制動(dòng)方式

三相異步電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)一樣，也有再生回饋制動(dòng)、反接制動(dòng)和能耗制動(dòng)三種方式。它們的共同點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩M與轉(zhuǎn)速n的方向相反，以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。此時(shí)電動(dòng)機(jī)由軸上吸收機(jī)械能，并轉(zhuǎn)換成電能。

一、再生回饋制動(dòng)

再生回饋制動(dòng)是在外加轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速，電磁轉(zhuǎn)矩改變方向成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的運(yùn)行狀態(tài)。再生回饋制動(dòng)與反接制動(dòng)和能耗制動(dòng)不同，再生回饋制動(dòng)不能制動(dòng)到停止?fàn)顟B(tài)。

以下是再生回饋制動(dòng)存在：

（1）當(dāng)電網(wǎng)的頻率突然下降或者電機(jī)的極數(shù)突然增高，電機(jī)可能工作在發(fā)電狀態(tài)，此時(shí)的電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能回饋給電網(wǎng)。如圖1，當(dāng)電機(jī)在電動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)工作于P₁點(diǎn)，在突然變極或者變頻時(shí)，電機(jī)的工作特性會突然在a線段部分（藍(lán)線部分），電機(jī)的轉(zhuǎn)矩突然變負(fù)，其制動(dòng)作用，直到最后重新穩(wěn)定工作于P₂點(diǎn)為止，電機(jī)又回到電動(dòng)狀態(tài)。

圖1

（2）當(dāng)電機(jī)在位能負(fù)載（如吊車、提升機(jī)）的作用下，使其轉(zhuǎn)速n高于同步轉(zhuǎn)速n₀，此時(shí)，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩變負(fù)，電機(jī)由軸上吸收機(jī)械能，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩（制動(dòng)轉(zhuǎn)矩）與負(fù)載的位能轉(zhuǎn)矩相平衡時(shí)，電機(jī)既穩(wěn)定運(yùn)行（如圖2中P₃點(diǎn)），此時(shí)電機(jī)以高于同步轉(zhuǎn)速的速度運(yùn)行。在轉(zhuǎn)子電路中串入不同的電阻，可得到不同的人為機(jī)械特性，并可得到不同的穩(wěn)定速度，串入的電阻越大，穩(wěn)定速度越高，一般在回饋制動(dòng)時(shí)不串入電阻，以免轉(zhuǎn)速過高。

圖2

二、反接制動(dòng)

反接制動(dòng)是在電機(jī)定子三根電源線中的任意兩根對調(diào)而使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩反向產(chǎn)生制動(dòng)，或者在轉(zhuǎn)子電路上串接較大附加電阻使轉(zhuǎn)速反向，而產(chǎn)生制動(dòng)。

（1）電源兩相反接的反接制動(dòng)：

如圖3所示，電機(jī)原在P₁點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，為使電機(jī)停轉(zhuǎn)，將定子三根電源線中的任意兩根對調(diào)，使旋轉(zhuǎn)磁場反向，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩反向，起制動(dòng)作用，電機(jī)運(yùn)行在a線段。當(dāng)電機(jī)制動(dòng)停止時(shí)，應(yīng)及時(shí)將電機(jī)與電網(wǎng)分離，否則電機(jī)會反轉(zhuǎn)。

電源兩相反接反接制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)效果強(qiáng)，缺點(diǎn)是能量損耗大，制動(dòng)準(zhǔn)確度差。

圖3

（2）轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng)

當(dāng)電機(jī)在位能負(fù)載（如吊車、提升機(jī)）的作用下，在電機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中串入較大電阻時(shí)，此時(shí)負(fù)載拉著電機(jī)在與轉(zhuǎn)矩相反的方向旋轉(zhuǎn)，電機(jī)起制動(dòng)作用，電機(jī)能穩(wěn)定運(yùn)行在P₂點(diǎn)。如圖4

在轉(zhuǎn)子電路中串入不同的電阻，能得到不同的制動(dòng)轉(zhuǎn)速。

圖4

三、能耗制動(dòng)

電機(jī)在正常運(yùn)行中（如圖5中P點(diǎn)，KM1閉合，KM2斷開），為了迅速停車，KM1斷開，KM2閉合，在電機(jī)定子線圈中接入直流電源，在定子線圈中通入直流電流，形成磁場，轉(zhuǎn)子由于慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)切割磁場，而在轉(zhuǎn)子中形成感應(yīng)電勢和電流，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向與電機(jī)的轉(zhuǎn)速方向相反，產(chǎn)生制動(dòng)作用，最終使電機(jī)停止。如圖5。

在電機(jī)的轉(zhuǎn)子中串入不同的電阻和在電機(jī)的定子中接入不同的直流電流，可以產(chǎn)生不同的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

從機(jī)械特性圖中可以看出，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降為零時(shí)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也將為零，所以能耗制動(dòng)能使電機(jī)準(zhǔn)確停車。