西門子模塊6SL3120-1TE21-0AA4
概述
SIMATIC HMI Comfort Panel - 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備
優(yōu)異的人機(jī)界面功能,適用于要求苛刻的應(yīng)用
寬屏 TFT 顯示屏,對(duì)角尺寸為 4 英寸、7 英寸、9 英寸、12 英寸、15 英寸、19 英寸和 22 英寸(全部 1600 萬(wàn)色),與此前的設(shè)備相比顯示面積增加高達(dá) 40%
集成功能,帶有歸檔、腳本、PDF/Word/Excel 查看器、Internet Explorer、Media Player 和 Web 服務(wù)器
可通過(guò) PROFIenergy、HMI 項(xiàng)目或控制器在 0 - 100% 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)顯示屏亮度
現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì),7" 及以上型號(hào)采用鑄鋁前端
所有觸摸式設(shè)備都進(jìn)行垂直安裝
設(shè)備發(fā)生電源故障時(shí),可確保數(shù)據(jù)安全和 SIMATIC HMI 存儲(chǔ)卡的數(shù)據(jù)安全
創(chuàng)新服務(wù)于調(diào)試方案
畫面刷新時(shí)間短,性能*
通過(guò)了多種認(rèn)證(例如,ATEX 2/22 和船舶認(rèn)證),適用于條件極為惡劣的工業(yè)環(huán)境
所有型號(hào)都可用作 OPC UA 客戶機(jī)或服務(wù)器
按鍵操作設(shè)備,每個(gè)功能鍵帶 LED,全新文本輸入機(jī)制,與手機(jī)鍵盤類似
所有按鍵都具有 200 萬(wàn)次使用壽命
使用 TIA 博途 WinCC 工程軟件進(jìn)行組態(tài)工程框架
注:
提供了 7" 和 15" 精智戶外型。這些設(shè)備是專門針對(duì)惡劣環(huán)境中的戶外應(yīng)用設(shè)計(jì)的。具有顯示質(zhì)量(甚至在陽(yáng)光下)、具有抗紫外線前端等。
優(yōu)勢(shì)
全集成自動(dòng)化(TIA) 的集成組件:
提高生產(chǎn)率,小化工程費(fèi)用,減少生存周期成本
具備下列特點(diǎn),可降低維修和調(diào)試成本:
由于具有輸入/輸出字段、圖形、趨勢(shì)曲線、柱狀圖、文本和位圖等要素,可以簡(jiǎn)單、輕松地顯示過(guò)程值
帶有預(yù)組態(tài)屏幕對(duì)象的圖形庫(kù)
可使用£o
標(biāo)準(zhǔn)硬件和軟件接口可提高靈活性,并省去附加硬件:
內(nèi)置 PROFIBUS 和 PROFINET 接口(7 英寸及以上型號(hào),兩個(gè) PROFINET 端口,帶集成開(kāi)關(guān))
兩個(gè) SD 卡插槽,可用于存儲(chǔ)歸檔和用戶數(shù)據(jù)并用于自動(dòng)備份
USB 設(shè)備接口可用于方便地下載項(xiàng)目
USB 主機(jī)接口可用于連接 USB 閃盤、鍵盤、鼠標(biāo)和打印機(jī)
對(duì)于 7 英寸及以上型號(hào),可將音頻輸入/輸出接口與集成的媒體播放器結(jié)合使用
標(biāo)準(zhǔn) Windows 存儲(chǔ)格式(CSV),用于歸檔和配方,以使用標(biāo)準(zhǔn)工具(如 Microsoft Excel)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步處理
可通過(guò) Sm@rtServer 選件進(jìn)行模塊化擴(kuò)展,以便在各種 SIMATIC HMI 系統(tǒng)之間進(jìn)行通訊和進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)
應(yīng)用
在生產(chǎn)、過(guò)程和樓宇自動(dòng)化中,使用 SIMATIC HMI 舒適型面,板可以實(shí)現(xiàn)對(duì)簡(jiǎn)單機(jī)器和設(shè)備的本地控制和監(jiān)視。它們可在所有類型的行業(yè)與應(yīng)用中使用。它們非常適用于完成要求苛刻的可視化任務(wù),由于所具有的集成功能,可針對(duì)每種應(yīng)用選擇適宜的設(shè)備。
設(shè)計(jì)
KTP400 舒適型
4.3 英寸寬屏 TFT 顯示屏,分辨率 480 x 272,1600 萬(wàn)色
1 個(gè) PROFINET 接口和 1 個(gè) PROFIBUS 接口
觸摸屏和帶 4 個(gè)觸覺(jué)功能鍵的薄膜鍵盤
TP 177B 觸摸式面板 4 寸創(chuàng)新的后續(xù)產(chǎn)品
KP400 舒適型
4.3 英寸寬屏 TFT 顯示屏,分辨率 480 x 272,1600 萬(wàn)色
1 個(gè) PROFINET 接口和 1 個(gè) PROFIBUS 接口
帶 8 個(gè)觸控功能鍵的薄膜鍵盤和系統(tǒng)鍵盤
操作員面板 OP77B 創(chuàng)新的后續(xù)產(chǎn)品
TP700 舒適型
7.0 英寸寬屏 TFT 顯示屏,分辨率 800 x 480,1600 萬(wàn)色
1 個(gè) PROFINET 接口(2 個(gè)端口,帶集成開(kāi)關(guān))和 1 個(gè) PROFIBUS 接口
觸摸屏
TP 177B/TP 277 觸摸式面板和多功能面板 MP 177 6 寸創(chuàng)新的后續(xù)產(chǎn)品
KP700 舒適型
7.0 英寸寬屏 TFT 顯示屏,分辨率 800 x 480,1600 萬(wàn)色
1 個(gè) PROFINET 接口(2 個(gè)端口,帶集成開(kāi)關(guān))和 1 個(gè) PROFIBUS 接口
帶 24 個(gè)功能鍵的薄膜鍵盤和系統(tǒng)鍵盤
OP 177B/OP 277 6 寸操作員面板創(chuàng)新的后續(xù)產(chǎn)品
TP900 舒適型
9.0 英寸寬屏 TFT 顯示屏,分辨率 800 x 480,1600 萬(wàn)色
1 個(gè) PROFINET 接口(2 個(gè)端口,帶集成開(kāi)關(guān))和 1 個(gè) PROFIBUS 接口
觸摸屏
Multi Panel MP 277 8" Touch的創(chuàng)新后繼產(chǎn)品
KP900 舒適型
9.0 英寸寬屏 TFT 顯示屏,分辨率 800 x 480,1600 萬(wàn)色
1 個(gè) PROFINET 接口(2 個(gè)端口,帶集成開(kāi)關(guān))和 1 個(gè) PROFIBUS 接口
帶 26 個(gè)功能鍵的薄膜鍵盤和系統(tǒng)鍵盤
Multi Panel MP 277 8" Key的創(chuàng)新后繼產(chǎn)品
TP1200 舒適型
12.1 英寸寬屏 TFT 顯示屏,分辨率 1280 x 800,1600 萬(wàn)色
1 個(gè) PROFINET 接口(2 個(gè)端口,帶集成開(kāi)關(guān))和 1 個(gè) PROFIBUS 接口
觸摸屏
Multi Panel MP 277 10" Touch的創(chuàng)新后繼產(chǎn)品
KP1200 舒適型
12.1 英寸寬屏 TFT 顯示屏,分辨率 1280 x 800,1600 萬(wàn)色
1 個(gè) PROFINET 接口(2 個(gè)端口,帶集成開(kāi)關(guān))和 1 個(gè) PROFIBUS 接口
帶 34 個(gè)功能鍵的薄膜鍵盤和系統(tǒng)鍵盤
Multi Panel MP 277 10" Key的創(chuàng)新后繼產(chǎn)品
TP1500 舒適型
15.4 英寸寬屏 TFT 顯示屏,分辨率 1280 x 800,1600 萬(wàn)色
2 個(gè)PROFINET 接口(2 個(gè)端口帶有集成開(kāi)關(guān) + 支持千兆位的附加接口)和 1 個(gè) PROFIBUS 接口
觸摸屏
Multi Panel MP 377 12" Touch的創(chuàng)新后繼產(chǎn)品
KP1500 舒適型
15.4 英寸寬屏 TFT 顯示屏,分辨率 1280 x 800,1600 萬(wàn)色
2 個(gè)PROFINET 接口(2 個(gè)端口帶有集成開(kāi)關(guān) + 支持千兆位的附加接口)和 1 個(gè) PROFIBUS 接口
帶 36 個(gè)功能鍵的薄膜鍵盤和系統(tǒng)鍵盤
Multi Panel MP 377 12" Key的創(chuàng)新后繼產(chǎn)品
TP1900 舒適型
18.5 英寸寬屏 TFT 顯示屏,分辨率 1366 x 768,1600 萬(wàn)色
2 個(gè)PROFINET 接口(2 個(gè)端口帶有集成開(kāi)關(guān) + 支持千兆位的附加接口)和 1 個(gè) PROFIBUS 接口
觸摸屏
Multi Panel MP 377 15" Touch的創(chuàng)新后繼產(chǎn)品
TP2200 舒適型
21.5 英寸寬屏 TFT 顯示屏,分辨率 1920 x 1080,1600 萬(wàn)色
2 個(gè)PROFINET 接口(2 個(gè)端口帶有集成開(kāi)關(guān) + 支持千兆位的附加接口)和 1 個(gè) PROFIBUS 接口
觸摸屏
Multi Panel MP 377 19" Touch的創(chuàng)新后繼產(chǎn)品
功能
過(guò)程參數(shù)的顯示和修改
功能鍵用于直接觸發(fā)按鍵操作設(shè)備(帶有 KTP400)中的功能和操作。在功能鍵上多可以同時(shí)配置 16 種功能。功能鍵可以用做 PROFIBUS DP輸入外設(shè)設(shè)備或直接用作 PROFINET IO。
過(guò)程顯示:
矢量圖形(各種線條與平面對(duì)象)
對(duì)象的動(dòng)態(tài)定位以及對(duì)象的動(dòng)態(tài)顯示/隱藏
全圖形顯示、繪圖和條形圖顯示
每個(gè)趨勢(shì)區(qū)域顯示多 8 個(gè)趨勢(shì);帶滾動(dòng)和縮放功能的趨勢(shì)曲線圖,可訪問(wèn)歷史記錄并靈活選擇顯示時(shí)間段;可通過(guò)閱讀標(biāo)尺來(lái)確定當(dāng)前值并在一個(gè)表中顯示
綜合圖形庫(kù)(SIMATIC HMI 符號(hào)庫(kù))
圖標(biāo):滑塊、量表、時(shí)鐘
通過(guò)報(bào)警時(shí)鐘進(jìn)行循環(huán)功能處理
用于變量的多種功能
發(fā)信系統(tǒng)
離散報(bào)警和模擬量報(bào)警(限值報(bào)警)
具有可自由定義的消息級(jí)別(如狀態(tài)/故障消息),用于定義確認(rèn)響應(yīng)和顯示消息事件
利用消息歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行狀態(tài)和故障消息管理
與組態(tài)的消息屏幕、消息窗口和消息行
歸檔消息和過(guò)程值(在 CF/SD/多媒體存儲(chǔ)卡/USB 閃盤上,或通過(guò)以太網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器上歸檔)
各種歸檔類型:循環(huán)歸檔和序列歸檔
按照標(biāo)準(zhǔn)的 Windows 格式 (CSV) 對(duì)歸檔數(shù)據(jù)進(jìn)行分類
利用趨勢(shì)曲線在線評(píng)估過(guò)程值歸檔
可以使用標(biāo)準(zhǔn)工具(MS Excel、MS Access)進(jìn)行外部分析
報(bào)警記錄和值班記錄
打印功能(參見(jiàn)“推薦打印機(jī)")
語(yǔ)言更改
配方管理
帶有附加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(在 SD/多媒體存儲(chǔ)卡/USB 閃盤等上面)
在面板上進(jìn)行在線 / 離線處理
以標(biāo)準(zhǔn)的 Windows 格式保存配方數(shù)據(jù) (CSV)
可利用標(biāo)準(zhǔn)工具(MS Excel、MS Access)進(jìn)行外部處理
編程器功能 STATUS/FORCE VAR 與 SIMATIC S7 相結(jié)合
診斷顯示與 SIMATIC S7 相結(jié)合可支持快速問(wèn)題排查
PLC 的屏幕選擇允許從 PLC 進(jìn)行操作員控制
通過(guò) MS Internet Explorer 顯示 HTML 文檔
VB 腳本,通過(guò)執(zhí)行一些新功能,其中包括與變量接口(比較運(yùn)算,環(huán)通等),從而具備良好的靈活性
過(guò)程畫面、報(bào)警和變量的幫助文本
算術(shù)函數(shù)
限值監(jiān)視用于輸入和輸出的可靠過(guò)程控制
組態(tài)
可使用工程軟件 SIMATIC WinCC Comfort (TIA Portal) 進(jìn)行組態(tài)。
集成
SIMATIC HMI Comfort 面板可以連接到:
SIMATIC S7 控制器
第三方控制器
Allen Bradley DF1,Allen Bradley EtherNet/IP
Modicon MODBUS RTU,Modicon MODBUS TCP/IP
Mitsubishi FX,Mitsubishi MC TCP/IP
Omron Hostlink/Multilink
OPC UA client 或 OPC DA server
多協(xié)議能力
與其它 SIMATIC 人機(jī)界面系統(tǒng)進(jìn)行 http 通信
通過(guò)以太網(wǎng)到高位 PC、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)
西門子模塊6SL3120-1TE21-0AA4
再生制動(dòng)的分析與控制
為了降低電動(dòng)車的使用成本,目前采用的驅(qū)動(dòng)能源是鉛酸蓄電池。但是鉛酸蓄電池能量有限,所以電動(dòng)車的一次充電續(xù)駛里程相對(duì)比較短,一般為150KM左右。因此,在現(xiàn)有的情況下延長(zhǎng)車輛的一次充電續(xù)駛里程是一項(xiàng)很有意義的工作。
車輛在路上經(jīng)常起動(dòng)、剎車,而剎車是以消耗動(dòng)能為熱能的方式將能量白白浪費(fèi)。因?yàn)榛\型電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)四個(gè)象限運(yùn)行,所以通過(guò)控制電機(jī)在第二象限運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng),將車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能反饋回的電源儲(chǔ)存,這樣就可以有效延長(zhǎng)車輛的一次充電續(xù)駛里程。電動(dòng)車直接采用蓄電池作為驅(qū)動(dòng)電源,可將再生制動(dòng)反饋回的能量直接給蓄電池充電。無(wú)需像一般的交流調(diào)速系統(tǒng)那樣逆變回交流電網(wǎng),控制結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。
本文分析了再生制動(dòng)時(shí)各失量狀態(tài)的關(guān)系、功率開(kāi)關(guān)的狀態(tài)以及轉(zhuǎn)差率與制動(dòng)之間的關(guān)系,最后給出了一種再生制動(dòng)的實(shí)現(xiàn)方法。
二、再生制動(dòng)的狀態(tài)分析
1、失量分析
圖1為電機(jī)電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的各磁鏈?zhǔn)Я筷P(guān)系圖,其中氣隙磁鏈為ψa,定子磁鏈為ψ1,轉(zhuǎn)子磁鏈為ψ2,當(dāng)電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí),ψ1帶動(dòng)ψ2 旋轉(zhuǎn),ψ1在空間位置上超前于ψ2,電機(jī)輸出正轉(zhuǎn)矩。
圖1 磁鏈?zhǔn)噶筷P(guān)系
當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度超出定子頻率時(shí),電機(jī)進(jìn)入第二象限運(yùn)轉(zhuǎn),此時(shí)轉(zhuǎn)子切割ψa 的方向與電動(dòng)狀態(tài)相反,轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電流的方向與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的方向相反,使ψa的幅值增大,為了保持ψa幅值恒定,定子電流需要反向以減小ψa幅值,定子電流方向表現(xiàn)為由電機(jī)流向滇池,在空間位置上轉(zhuǎn)子電流超前于定子電流,此時(shí)電機(jī)的輸出表現(xiàn)為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,系統(tǒng)機(jī)械能經(jīng)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能饋送回電池。在整個(gè)分析過(guò)程中,氣隙磁場(chǎng)是實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的紐帶,因此在實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)的過(guò)程中,為了保證氣隙磁場(chǎng)的存在,需要外加一定勵(lì)磁電流。
2、開(kāi)關(guān)的狀態(tài)分析
圖2 逆變橋結(jié)構(gòu)
如圖2所示,以電機(jī)A相電路為例,當(dāng)A相的反電勢(shì)超過(guò)電池電壓幅值的0,866倍時(shí)(設(shè)A相電流為流出),VF4截止,VF5、VF6導(dǎo)通,A相電流經(jīng)由VD1、VD5、VD6 形成通路,此時(shí)逆變橋處于整流狀態(tài),反電勢(shì)經(jīng)由續(xù)流二極管整流向電池充電,當(dāng)A相的反電勢(shì)低于電池電壓幅值的0.866倍時(shí),VF4導(dǎo)通,VF5 VF6截至,A相電流經(jīng)由VF4、VF2、VF3形成通路,此時(shí)蓄電池經(jīng)逆變橋向電機(jī)供電,實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁;當(dāng)反電勢(shì)出現(xiàn)換向時(shí),相應(yīng)的功率開(kāi)關(guān)器件也發(fā)生同樣的變動(dòng),此時(shí)A相電流為流進(jìn),當(dāng)A相的反電勢(shì)低于電池電壓幅值的0.886倍時(shí),VF4截至,VF5、VF6導(dǎo)通,A相電流經(jīng)由VF1、VF5、VF6形成通路,蓄電池逆變橋向電機(jī)供電,實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁;當(dāng)A相的反電勢(shì)高于電池電壓幅值的0.886倍時(shí),VF4導(dǎo)通,VF5、VF6 截至,A相電流經(jīng)由VD4 VD2 VD3形成通路,此時(shí)逆變橋處于整流狀態(tài),反電勢(shì)經(jīng)由續(xù)流二極管整流向電池充電、在宏觀表現(xiàn)上看,再生制動(dòng)過(guò)程表現(xiàn)為充電→勵(lì)磁→充電→勵(lì)磁的交替進(jìn)行。從這一點(diǎn)上分析,控制再生制動(dòng)的發(fā)生同樣需要?jiǎng)?lì)磁電流,只是當(dāng)勵(lì)磁功率大于充電功率時(shí),就可將再生制動(dòng)終止。
3、制動(dòng)與轉(zhuǎn)差率
電機(jī)的L形等效電路如圖3 所示,電機(jī)內(nèi)部消耗的有功功率:
制動(dòng)時(shí)電機(jī)負(fù)載產(chǎn)生的電功率:
假設(shè)電機(jī)所帶負(fù)載具有的機(jī)械能基本上被電機(jī)內(nèi)部所消耗,邊界情況為式(1)與式(2)相等所以有:
由式(3)有:
當(dāng)電機(jī)負(fù)轉(zhuǎn)差率位于S1≥S≥S2范圍時(shí),系統(tǒng)的機(jī)械能經(jīng)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能向蓄電池回饋,同時(shí)電機(jī)不出現(xiàn)過(guò)流,也就是反饋的電能不能被電池吸收的部分,可以由電機(jī)本身承受消耗而不出現(xiàn)過(guò)流。當(dāng)轉(zhuǎn)差率變化超過(guò)該范圍時(shí),機(jī)械能經(jīng)電機(jī)轉(zhuǎn)化的電能無(wú)法有效回饋給電池,而剩余部分的能量在電機(jī)的線圈內(nèi)阻中又無(wú)法*消耗,因此容易出現(xiàn)過(guò)流。所以,從簡(jiǎn)化控制的角度出發(fā),當(dāng)控制轉(zhuǎn)差率在S1≥S≥S2范圍內(nèi)變化時(shí),再生制動(dòng)過(guò)程就可以避免出現(xiàn)過(guò)流。
三、控制再生制動(dòng)的方法
由上分析可知,再生制動(dòng)的控制實(shí)際上是根據(jù)電機(jī)中反電勢(shì)的大小、方向控制相應(yīng)橋臂的功率開(kāi)關(guān)器件的通斷,保證一定的勵(lì)磁電流,但這稚方法具體到每相橋臂的每個(gè)開(kāi)關(guān)的控制時(shí)就比較麻煩,但只要保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在超出定子旋轉(zhuǎn)頻率時(shí),定子頻率跟蹤轉(zhuǎn)子速度變化,保持一定的負(fù)轉(zhuǎn)差率范圍,就可實(shí)現(xiàn)在無(wú)過(guò)流方式下的再生制動(dòng)。
根據(jù)該思路,本文提出的再生制動(dòng)方法如圖4所示,在直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)中,首先觀測(cè)定子磁鏈、控制定子磁鏈的幅值為恒定,然后選擇零失量、非零失量來(lái)調(diào)節(jié)瞬時(shí)轉(zhuǎn)差、控制輸出轉(zhuǎn)矩恒定,所以由磁鏈環(huán)節(jié)觀測(cè)定子磁鏈的幅值及相位,并且選擇失量控制鏈幅值大??;轉(zhuǎn)矩控制環(huán)節(jié)(與磁鏈控制環(huán)節(jié)相結(jié)合)選擇失量控制磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度。
如果其中的轉(zhuǎn)矩反饋被定子磁鏈的相位反饋替代,而控制磁鏈幅值的環(huán)節(jié)依舊保留,圖4可以轉(zhuǎn)變?yōu)閳D5所示的一種新型的變頻調(diào)速方法,此時(shí)該系統(tǒng)是通過(guò)控制定子磁鏈的幅值大小以及旋轉(zhuǎn)速度來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的,因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)實(shí)際上采用了DTC控制方式,它保留了磁鏈控制環(huán)節(jié),所以能夠有效控制磁鏈的相位偏差,在這種情況下可以保證輸出的電流諧波少,運(yùn)行平穩(wěn),而在該結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的再生制動(dòng)控制,就是使定子頻率跟蹤轉(zhuǎn)子速度變化,保證式(4)中確定的負(fù)轉(zhuǎn)差率范圍,就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在制動(dòng)過(guò)程中不出現(xiàn)過(guò)流。另一方面,制動(dòng)效果的強(qiáng)弱可以通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率和定子磁鏈幅值來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于這種方法保留了DTC的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn),所以能夠很好地與DTC的交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)兼容