西门子模块6GK7243-1GX00-0XE0技术参数

西门子模块6GK7243-1GX00-0XE0技术参数

异步电动机结构简单、运行可靠、价格便宜、过载能力强，使用、安装、维护方便，在农业用电中大多电力负荷均由异步电动机驱动。但它起动电流约为额定电流的5～7倍。电动机容量越大，起动时冲击电流对农网及其负载冲击就越大。所以大功率异步电动机需采用起动装置启动。常用的有自耦变压器降压、串饱和电抗器和Y/△转换降压起动等，靠接触器切换电压实施启动降压，无法根本解决起动瞬时电流尖峰冲击；起动转矩不可调，起动中二次冲击电流对负载产生冲击转矩，当电网电压下降，可能造成电动机堵转；起动过程接触器带载切换，易造成触点的拉弧、损坏等方面问题。 

1-全新的起动方式 

（1）软起动： 

软起动是采用软件控制方式来平滑起动电动机，一方面控制方式以软（件）控强（电），另一方面控制结果将电机起动特性由"硬"平滑为"软"，故被称之为"软起动"。它又分为两种：一种是采用变频恒矩限流；另一种是采用晶闸管调压起动，又称智能软起动。 

（2）两类软起动的对比： 

①技术性能。采用变频调速起动，起动时具有良好的静、动态性能，就是在低速情况下也能随意调节电动机转矩，能以恒转矩起动电动机，起动电流可以限制在150%额定电流。 
 
采用智能软起动，起动时由于转矩是按电压比的平方减少，因此起动转矩很小。软起动器有电流反馈，也可采用恒流起动，即在起动过程中保护起动电流不变，直到电动机接近同步转速。
  
从技术性能方面考虑，变频调速起动适用于较大起动转矩的负载，一般是大于50%的场合，例如往复式空压机、离心分离机、带负载的输送机、破碎机、螺旋式或振动式给料机、活塞式泵、带飞轮冲压机。智能软起动适用于较小转矩的负载，一般是小于50%的场合，例如旋转式空压机、离心式风机、离心泵、空载起动的输送机、各种空载起动的设备。  
②经济性。采用变频器调速起动比智能软起动的投资费用高两倍甚至三倍。 

综合以上技术性能和经济性，对农网而言，当前受欢迎、能实际推广的起动方式当数后者。
  
（3）智能软起动： 

智能软起动主要由串接于电源与被控电动机之间三对反并联晶闸管调压电路构成，以单片机为控制核心，整个起动过程是数字化程序软件控制下自动进行。利用三对晶闸管的电子开关特性，通过起动器中的单片机，控制其触发脉冲的迟早来改变触发角的大小。而触发导通角的大小，又改变晶闸管的导通时间，从而较终改变加到定子绕组的三相电压的大小。异步电动机定子调压的，一方面其转矩近似与定子电压的平方成正比，另一方面电动机的电流又和定子电压成正比。从而电动机的起动转矩和初始电流的限制可以通过定子电压的控制来实现，而定子电压又是通过可控硅的导通相角来控制的，所以不同的初始相角可实现不同的端电压，以满足不同的负载起动特性。电动机起动过程中，晶闸管的导通角逐渐增大，晶闸管的输出电压也逐渐增加，电动机从零开始加速，直到晶闸管全导通，从而实现电动机的无级平滑起动。电动机的起动转矩和起动电流的较大值可根据负载情况设定。 

2-智能软起动的技术特性与功能 

（1）基本特性： 

①采用单片机全数字自控监控。起动时起动电流以恒定的斜率平稳上升，对电网无冲击电流，不会造成大的电压降落，保证了电网电压的稳定。启动转矩、电流、电压、时间可按负载不同而设定，可取得较佳的电流冲击和较佳的转矩控制特性。较大地减少了电动机转矩对负载的冲击，也满足了不同工作对象对起动转矩的不同要求，保护了驱动机构。 

②电动机起动不受电网电压波动的影响。由于在晶闸管的移相电路中，引入了电流反馈，因而使电动机在起动过程中保持恒流、平稳起动。同时，由于以起动电流为定值整定，当电网电压上下波动时，通过控制电路自动增大或减小晶闸管导通角来维持原设定值，可保护起动电流恒定。有的还采用双电源隔离，保证控制部分不受各种强电干扰。  
③根据工作对象的不同，可选择多种起停方式。而采用不同的起动方式，其起动力矩也不同。一般软起动的初始转矩可根据用户要求在锁定转矩的0%～范围内选择，从初始力矩水平开始，电动机的电压在斜坡加速时间内无级增加，加速的斜坡时间由用户设定。可以自由停车和软停车，软停车时间可调节。软停车特性大大延长电气触点寿命。 

④结构简单，重量轻，无噪音，占地小。作为无触点控制，其使用寿命比传统的接触器大大延长，若使用得当，可长达几十年，全免维修。而且安装、操作、使用简便。平滑、渐进的起动过程亦降低设备的振动和噪声，延长转动机寿命，并改善了工人的劳动环境。 

⑤可选择过流、过载、电源缺相多种保护，保证了设备和电机的安全。提供设备的监控保护的快速故障诊断信息，如限流、过载、缺相、转子堵转等。保护整定值可由用户*，保护性能可靠。有的还具相序自动识别、相序保护功能。 

⑥带标准的RS232C接口，具有通信功能。通过标准接口传输数据，可集成网络化，实现分散控制，集中管理。全数字设定和外控功能大大方便用户。人机界面友好：工作时显示工作电压，工作电流，较大电流；故障时显示故障，性能价格比高。方便的外控接口具有数字延时起动控制；软停控制输入；起动延时继电器输出；故障继电器输出等多种功能。 

（2）起动特性： 

①限流型：限制起动电流，降低起动压降，任意调整，键盘设定。 

②电压控制型：设定允许电压降百分值，自动测量压降并限制压降。通过测量压降自适应控制起动电流。调试数据电脑自动记忆，运行时由智能程序自动监控运行。 

③转矩控制型：对电机运行特性的控制，尤其是在起动和停止期间。对电机和起动器的过载保护。对传动机械的保护，浪涌转矩并降低冲击电流。在给定区间内控制加速转矩和按应用要求调节电机转矩。
  
④转矩控制加突跳型：如果转矩控制起动时间长，通过转矩突跳克服静转矩，加快起动周期。 

（3）停车特性： 

①自由停机：自由掉电停机，外故障停机，自复位可编位。 

②软停机：0～200s（t=Os为自由停机）自设定。电机停车传统方式为自由停机，既通过瞬间停电来实现。但如皮带运输机、升降机等许多负荷并不宜突然停机，软停车功能正好能满足此要求。晶闸管在收到软停机信号后，导通角渐减，经一定时间才过度到全关，即电动机端电压渐减至零。停车时间可按实际需要设定。 

③制动停机：0～60s自设定，强制停机。 

（4）控制及通讯功能： 

①控制输入：无源开关量（无源触点）。起动：瞬停；软停；手、自动切换；共用端五种。 
 
②控制输出：旁路；延时；故障输出三种。 
 
③电流输出：4～20ma。 

④计算机通讯：RS232或RS485。 

⑤显示器：正常时，显示电动机运行电流或电压；故障时；显示故障内容。 

⑥键盘：设定参数；接点功能；锁停。 

（5）系统保护功能： 

①电子速断保护：内置，起动、运行、软停时输出短路，报警并动作； 

②单相接地保护：故障时报警并停车； 

③过电压保护：故障时报警并停车；  

④过负荷保护：故障时先报警，后停车； 

⑤断相保护：电动机上、下口断相对报警并停车； 

⑥倒相保护：电动机上口倒相时报警并不启动。 

（6）维护及管理功能： 

①故障自诊断，短路、过电压、单相接地、电机过载、堵转，加智能程序可判断拖动系统工况； 

②故障显示与继电器接点输出； 

③模块化组合设计，根据故障显示内容，5min排除故障； 

④可带4～20mA模拟量电流输出口，输出电机的起动电流和运行电流值； 

⑤可带计算机通讯接口（RS232C），可联上位微机管理或遥信。 

3-智能软起动的应用 

选用原则：在农业电气化实际应用中，一般根据下述原则来选用， 

①功率较大，直接起动对电网产生不允许的冲击的电动机； 

②防止起动时产生力矩冲击，而使转动机械断裂、损坏的场合； 
 
③较频繁起动的电动机（软起动装置一般允许起动10次/h，而使电动机不致过热）；
  
④需重载起动，且正常负载所需运行负载力矩又比大一号电动机额定转矩小得多的电动机； 

⑤需防止水锤效应，防止管道破裂的泵类负载； 

⑥拖动负载需特殊功能的电机。如突跳、平滑加速、减速、快速停止、低速制动和准确定位等。

从PAC的定义可以看出PAC具各的特性，可以完成复杂的功能，并且系统的硬件和软件无缝集成，提高了控制系统的性能。而要完成这些功能，PLC需要额外的扩展卡才能完成。
  
编程时，集成的硬件和软件也是一个优势，用于PAC编程的集成开发环境（IDE）包括一个所有开发工具共享的标签名数据库。PAC使用同一个软件包来满足现有的和未来的自动化要求，丽不是使用来自不同供应商的多个软件包。
  
PAC结合了PC的处理器、内存及软件，并且拥有PLC的稳定性、坚固性和分布式本质，PAC采取开放式结构，使用COTS（Commercial of the shelt），也就是它是选用市面上已经成熟可用的产品组合成PAC平台，如此一来有几个好处：**，产品彼此兼容性高，整合性强；*二，这些已经上市的产品技术都已相当成熟，无论是用户或组装者都容易上手；*三，市面上已经成熟的产品在价格上都已相当低廉，在成本控制方面效果十分明显；*四，使用这些市面上已有的产品，将来升级时也较容易；*五，市场已有的现成产品，各种规格、标准都相当齐全，用户可视本身需求，快速开发出产品。
  
PAC的人机接口。PAC系统可以使用LO所用的同一个控制器，因此不需要额外的内嵌控制器，即可在HMI中显示图形，与大部分控制系统（尤其是在混合和过程控制业界）需要连接至控制系统的人机界面（HMI）相比，更具竞争优势。
  
PAC提供更佳的控制运算。在控制方面，PAC提供了较传统PLC更佳的控制运算，PLC使用的PID控制算法在某些程序下并未较佳化。高级控制算法不但需要强大的浮点运算处理器，也需要大量的内存，PAC平台可以同时提供这两项资源。自从**经济快速起飞，原料需求大增，价格不断上升，因此工程师必须将其控制算法较佳化，使它不只是简单的PID控制，以使浪费的情形降到较低。这些复杂的运算法往往运用控制设计技术（例如离散逻辑或神经网络），将过程的稳定时间（settling time）减到较短，在这方面PAC提供了很大的帮助。
  
PAC也具有实时分析能力，在机器监视应用中，来自模拟和数字LO线路的数据必须实时进行撷取和分析，以便有效地侦测到错误情况。复杂的例程用来有效地监督机器的状况，PAC提供了率平台，让此类应用环境可进行实时分析。
  
安全性更胜一筹。PAC目前锁定的较大应用领域仍是工控，而来自工厂的实时数据可以令管理人员拥有更丰富的信息资源，以便借此进行决策，但是要安装能够提供工厂数据的系统可能相当困难。企业系统通常会通过0DBC、ADO及XML等标准输人来自自动化系统的数据。PLO的做法是通过OPC之类的标准提供通信能力，也就是说，必须加入PC才能使用

OPC来取得数据，并且使用ODBC、ADO和XML之类的标准将数据反馈给企业。而PAC可以有效地将工厂数据整合至ERP系统中，让控制系统能够直接和外部数据库通信。而当控制系统连接至数据库及网站时，安全性的问题开始出现。为了获得较高的安全性，许多厂商选择不要将自动化系统与企业连接◇但是大致上来说，连接的优点远**过安全问题，虽然PLO可以保护它不被工厂的人侵者偷窃，但是PLC难以对抗以以太网络连接端口未受保护封包为目标的。PAC可以在利用网络传输数据之际进行编码，因此而保护资料。虽然这在今天可能不是关注的焦点，但是在将来，它可能会是影响PAC进驻工厂的主要因素。
  
一机多用节省成本。就成本配置来看，在小型的数字控制应用中，控制器的价格可能比LO模块的价格更高。对这些应用环境而言，一个仅控制数字LO线路的微型PLO可能是理想的解决方案。但是，如果系统需要视觉或仪器控制，就必须为这些功能另外购置独立的控制器。PLO控制器并非为了仪器控制所需的高速模拟I／O或视觉应用所需的高速速度而设计，因此PLO没有视觉或仪器控制模块，必须为这些应用配置独立的控制器，从而提高成本。而以PAC的状况来看，一部控制器和机架就可以处理数字及模拟LO、动作、视觉及仪器，因此节省多部控制器的费用，每当控制系统需要多重功能时，PAC相比之下成本较低。
  
在工厂中，震动常常是造成PC死机的原因，这也是PLC的长项，大部分的PLC是采用NEMA封装。在这种环境中，具备额外冷却设计、坚固外壳、加强震动及冲撞规格的PXI平台可以提供近似于PLO的可靠性，不过此类的PXI平台上面无法配置硬盘，而用内存来取代，以避免震动所带来的不稳定。目前，甚至有厂商将软件刻录在FPGA上来取代硬盘，如此一来可完全将机械运作排除于PAC之外，增强稳定性。
  
目前自动化控制在设各的升级或变动的弹性方面也相当受重视，当厂商改用具变通性的自动化功能来满足不断变动的客户需求时，希望能够推出模块化、具有弹性而且可扩展性的控制系统。虽然在LO用途上限制于数字及操作，PLC系统也具各扩展性，但是即使想要加入视觉、仪器管制或高速模拟功能，PAC系统仍然具有扩展性。多部PC可以通过以太网络连接，并依需求向上下扩展。而在换机时，工厂的工程师必须将关机时间限制在较低程度。当控制系统必须升级，或是要替换I／0模块时，必须能够在较短的时间内更换或模块。PLO的模块化本质能够达到这个目的。

储存能力与数字模拟能力。储存能力也是PAC相对于PLO的优势之一，传统PLO仅有控制器的功能，并无内建硬盘或Πash，而PAC被视为PC的延伸，因此Storage的配置早已被视为标准规格之一，因此使用PAC时，可以决定何时、如何记录数据，以及采用何种格式对于数据进行采集、汇总、整理甚至分析。对于需要使用海量存储器的高速应用（例如机器状况监视）而言，拥有高速处理器及海量存储器是很重要的。因为PAC系统使用的是市面上现有的硬仵，因此PAC控制器可以采用Pentium 4处理器配备1GB内存。
  
在数字与模拟的处理方面，传统的PLC是惟一能够以正确的电压及电流为工业传感器及致动器提供数字I／O的平台。但是新的模块提供24V数字LO，较高可达500mA电流驱动及光学隔绝，同时也提供各种功能，诸如（watchdog）定时器，可程序化的运转状态及输人过滤器，以提高安全性和稳定性，其价格可低到每个通道5美元。传统上，模拟I／O一直是PC平台的强项，主要是由于POI总线的速度。现在有些PLC提供模拟LO模块，但是在设置时相当麻烦，而且没有高分辨率及数据流通能力，PAC提供的模拟输入速度高达每秒2亿个样本，分辨率可高达24位。
  
实时运算快速联网。在应用部分，高速率一直是在PLO平台上加入视觉功能的绊脚石。今天，模拟、数字及FireWire摄影机的影像捕捉器已经可以供PXI平台上的视觉应用程序使用，无论是要查看汽车零件或验的包装都可。形态匹配、光学字符辨识、色彩匹配、测量及色彩侦测是可以整合至控制程序中许多算法的一部分。仪器控制也是PAC锁定的重点发展对象，较近燃料处理公司开始将测试功能整合至自动化系统中，为客户提供一个完整的测试及自动化方案。需要LO的仪器包括数字器、数据来源与任意波形产生器等等，这些I／O类型需要大量的数据流通量，只有PAC平台才能提供。
  
具各网络功能的PLO在这几年被炒起来，PLC目前多采用各式工业总线，如Fotndation、Fieldbus、DeviceNet、CAN、Modbus、Ethernet、Profibus及串行端口等来提供连接。而PAC不但作为分布式I／O模块的中心，也可以扮演受控制者，成为现有系统的一部分，在以太网络的连接方面，PAC也比PLO要容易。
  
RT Linux、Pharlap ETS、QNX以及VxWorks都是PAC上常见的实时操作系统，实时系统一向难以用程序设置，目前市面仍以Linux、bbbbbbs CE． net、VxWorks为主，其中bbbbbbsCE． net因为较为用户所熟悉，所以也较为普及，不过稳定性仍是一大障碍。Linux目前也开始有多家厂商开始采用，至于VxWorks市面上则相当少见。实时控制系统开发工具虽然传统的梯式逻辑程序设计适合用于设计数字I／0，但是在处理模拟LO、动作或视觉时可能略嫌笨拙。PAC可采用C与C＋＋来作为程序语言，值得注意的是NI的Lab VIEW Real－Time一类的软件已经变了工程师对于实时控制系统开发的看法。