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[摘要]：本文系统地介绍了西门子的直流调速装置6RA70系统的基本原理以及其在轧钢公司金工部的具体应用。深入了解了相关技术的改进对企业生产到来的巨大效益，对设备维护及改造有了很大的启发作用。
[关键词]：西门子6RA70装置 直流调速 相关参数设定 设备的维护及改造
中图分类号：TH703.61 文献标识码：TH 文章编号：1009-914X（2012）29- 0302 -01
如今轧钢公司生产部使用的车床的直流调速系统是由交流电动机（异步机）拖动直流发电机实现交变，再由厂区相关的直流发电机给目标调速的直流电动机供电。整个系统不合理也不科学，为了给厂区直流发电机和相应直流电动机提供足够的激励电源，生产部必须专门设有一台直流激励发电机。以保证电源的供应不中断，还记得当时由这种机组供电的直流调速系统在1960年以前应用的非常广泛。大部分生产工厂都按这一方案进行生产，但是现如今由于该设备过于成就落后，生产效率过于低下，生产时的故障频繁，这种设备一直处于半淘汰的状态。为了提高生产设备的生产能力，目前我们对这种系统进行了一些相关技术的改造。以适应公司生产的需要，研究改进的设备的直流电动机的直流调速系统采用了当今领先设备生产商西门子直流调速装置。
1西门子直流调速系统工作基本原理
随着现代科技的进步以及设备商对设备的不断改进，电力传动装置已经广泛应用与现代工业生产中，然而生产部门对其生产工艺的要求也是不断提高，这就使得我们对现代调速系统的要求也越来越高。交流调速技术的发展促进了交流传动技术广泛应用，但是目前直流传动调速的方式在某些领域仍还保留着一席之地。况且计算机技术的快速发展，现代的数字控制系统代替了过去的模拟控制系统。
目前的直流调速系统大部分采用在双闭环II型调速系统，电动机、晶闸管整流装置、触发装置，按照负载的工艺要求设计和选择，目前直流调速系统大部分采用电路串联校正的方案。在机器的自动控制系统中，按照系统中所含积分环节的个数，把系统分为0型、l型、ll型等系统。系统型号越高，就说明系统的精确度越高，但是相对稳定性就会变得越来越差。其中0型系统的稳态精度最低，而II型及III型以上的系统在功能上则不易稳定，实际应用中也几乎不用。为了保证一定的稳态精度和相对的稳定性，通常会在I型和II系统中选取一种进行合理设计，并称为典型I型或II型系统。
为了获得设备的良好性能、动态性能，我们对转速和电流两个调节器都采用PI调节器，这样就构成的了双闭直流调速系统。在下图中，ASR表示为转速调节器；ACR表示为电流调节器；TG表示为测速发电机；TA表示为设备电流互感器；UPE为电力电子的变换器；U1表示转速给定电压；U*以为转速反馈电压；下图还标出了两个调节器输入输出电压的实际正负极，它们是按照电力电子变换器的控制电压U4为正电压的情况标的，并且还考虑到了运算放大器的倒相影响。整个系统原理图如下图1所示。
2西门子调速装置6RA70的概述
2.1调速装置的结构及工作方式
西门子的调速装置6RA70整流装置可以分为为三相交流电源直接供电的全数字控制装置，因为他的结构非常紧凑，所以可以用于可调速直流电机电枢，额定电枢电流范围大概为15～2000A，额定的励磁3—85A，可以通过并联的西门子SIMOREG相关整流装置对其进行扩展，设备采用并联后正常的输出电枢电流可以达到12000 A。所以6RA70直流控制器已经得到非常普遍的应用。可以根据不同的应用对象，可选择一象限或四象限的工作装置，设备就可以直接完成相关参数的处理。这所有工业控制、调节、监视和附加功能都是由微处理器（CPU）来实现的。可以选择规定的值和反馈值用数字量或模拟量。
SIMOREG 6RA70系列调速的整流装置的优点是体积小，结构非常紧凑。這种装置的门内装有一个电子箱，箱内装入调剂速度的调节板，这种电子箱内可用于调速的技术扩展以及串行接的附加板。装置的各个单元很容易拆装，这使装置有利于维修服务、容易操作。外部设备信号连接的开关量输入/输出，模拟量输入/输出，脉冲波形发生器等，通过插接端子排实现。装置软件存放于（Flash）一EPPOM内，可以方便地更换串行接口写入。
2.2相应的电枢原理
电枢回路为三相桥式电路：
电路的励磁回路是采用单相半控桥式B2HZ电路，其额定电流范围为15—800A，电枢及励磁回路的功率晶体管摸块的场效应管，因此这种装置散热器不会带电。大电流或输入的电压高的装置，而电枢回路的功率部分为平板式晶闸管。这种散热器的特性就是，他是带电的。功率部分的所有接线端子都在前面。
2.3通讯口
该设备上的装置有下列串行接口/并行接口可供使用：
1） HYUX300插头是一个串行连接线，在此接口上链接HYRS232或RS485标准并执行USS协议，可用于连接选件操作面板。
2） RDRS485接口的双芯线或4芯线用于USS通信协义对装置连接。
3） 扩充板上选件端子上的串行接口，HYRS485接口双芯线，用于USS通信协议装置连接。
4） 通过设备上的附加选项卡的PROFIBUS—DP。
5） 经过调节器上附加卡（选件）SIMOLINK与光纤电缆链接。
2.4设备上的主/从模式相关的参数设定
1）对直流电机的基本参数进行设定；
2）主调速器上的参数设定；
3设备直流装置的改进参数设定
由于激励励磁运行将被看做为一个内部运行的EMF控制系统，因此在激励励磁减弱过程中，直流电动机的里得EMF维持在设定值。假设P100的百分数在转矩方向Ⅱ的电机电流限幅P12=150。
调节电枢和激励励磁的预控制系统和相关电流调节器的优化运行时是P05l=25（大约40秒），速度测试调节器的优化运行P051=26（大约6秒），激励励磁减弱的优化运行P05 1=27（过程大约1 分钟）
这种设计的理念是将两整套参数的数据组进行切换，并有个内/外控选择，用单体的试车以及调试的情况下用内控装置，外部的装置要采用第一套并行参数数据。而当使用网络远程控制的时候，就用该自动切换到外控控制装置，当调速系统不得不采用到第二套参数数据的时候，可以将两组数据组调节仪调到在集中/单体控制的功能。
4 结语
本文详细阐述了西门子的直流调速装置6RA70的基本原理以及其在轧钢公司金工部的具体应用。在直流调速电机的控制系统中，利用电动势变相检测换相的原理，调速器的检测电路在整个范围内的相位是超前还是滞后的现象。改变了纯用硬件变换相位的局限，从而拓宽了调速系统的速度调节变化范围，而且也提高了调速系统的灵敏性和稳定性。从理论上和实际结果分析表明，采用这种方法可以实现直流电动机的位置控制.有一定的现实研究价值和应用价值。所以，由6RA70直流调速器的直流调速变换系统，可以广泛地应用于高要求、控制性能好的直流调速控制系统中。它与以前用的简单直流调速系统相比较，有控制性能强、使用效率高等等优点，并且调速装置是静止安装的装置，方便用于机器的调试以及维修。所以说，6RA70直流调速器在工业生产上的应用，能够给公司带来非常大的经济利益。
5参考文献：
[1] 清华大学电子教研组编 阎石主编：《数字/模拟电子技术基础》（第四版），高等教育出版社，1998年12月
[2] 胡宁强. 连杆裂解槽激光切割机床数控系统研究[D]. 吉林大学，
[3] 孙肖子、张企民编：《模拟电子技术基础》，西安电子科技大学出版社，2001年1月
[4] 谭红. 用西门子840D数控系统改造4.5×17m龙门铣镗床[D]. 重庆大学， 2008 [5] 张志燕. 基于运动控制器的数控系统关键技术研究与应用[D]. 华中科技大学， 2005
[6] 潘勇. 数控系统中梯形嵌入式图编程软件的研究及实现[D]. 武汉理工大学， 2005
[7] 韩黎. PLC在机床数控自动控制系统中的应用与研究[D]. 西安建筑科技大学， 2006
[8] 庄晓龙. C5225车床的优化控化改造[D]. 浙江工业大学， 2007
[9] 武友德. C616 车床数控机床的优化化改造[D]. 西南交通大学， 2005
[关键词]：西门子6RA70装置 直流调速 相关参数设定 设备的维护及改造
中图分类号：TH703.61 文献标识码：TH 文章编号：1009-914X（2012）29- 0302 -01
如今轧钢公司生产部使用的车床的直流调速系统是由交流电动机（异步机）拖动直流发电机实现交变，再由厂区相关的直流发电机给目标调速的直流电动机供电。整个系统不合理也不科学，为了给厂区直流发电机和相应直流电动机提供足够的激励电源，生产部必须专门设有一台直流激励发电机。以保证电源的供应不中断，还记得当时由这种机组供电的直流调速系统在1960年以前应用的非常广泛。大部分生产工厂都按这一方案进行生产，但是现如今由于该设备过于成就落后，生产效率过于低下，生产时的故障频繁，这种设备一直处于半淘汰的状态。为了提高生产设备的生产能力，目前我们对这种系统进行了一些相关技术的改造。以适应公司生产的需要，研究改进的设备的直流电动机的直流调速系统采用了当今领先设备生产商西门子直流调速装置。
1西门子直流调速系统工作基本原理
随着现代科技的进步以及设备商对设备的不断改进，电力传动装置已经广泛应用与现代工业生产中，然而生产部门对其生产工艺的要求也是不断提高，这就使得我们对现代调速系统的要求也越来越高。交流调速技术的发展促进了交流传动技术广泛应用，但是目前直流传动调速的方式在某些领域仍还保留着一席之地。况且计算机技术的快速发展，现代的数字控制系统代替了过去的模拟控制系统。
目前的直流调速系统大部分采用在双闭环II型调速系统，电动机、晶闸管整流装置、触发装置，按照负载的工艺要求设计和选择，目前直流调速系统大部分采用电路串联校正的方案。在机器的自动控制系统中，按照系统中所含积分环节的个数，把系统分为0型、l型、ll型等系统。系统型号越高，就说明系统的精确度越高，但是相对稳定性就会变得越来越差。其中0型系统的稳态精度最低，而II型及III型以上的系统在功能上则不易稳定，实际应用中也几乎不用。为了保证一定的稳态精度和相对的稳定性，通常会在I型和II系统中选取一种进行合理设计，并称为典型I型或II型系统。
为了获得设备的良好性能、动态性能，我们对转速和电流两个调节器都采用PI调节器，这样就构成的了双闭直流调速系统。在下图中，ASR表示为转速调节器；ACR表示为电流调节器；TG表示为测速发电机；TA表示为设备电流互感器；UPE为电力电子的变换器；U1表示转速给定电压；U*以为转速反馈电压；下图还标出了两个调节器输入输出电压的实际正负极，它们是按照电力电子变换器的控制电压U4为正电压的情况标的，并且还考虑到了运算放大器的倒相影响。整个系统原理图如下图1所示。
2西门子调速装置6RA70的概述
2.1调速装置的结构及工作方式
西门子的调速装置6RA70整流装置可以分为为三相交流电源直接供电的全数字控制装置，因为他的结构非常紧凑，所以可以用于可调速直流电机电枢，额定电枢电流范围大概为15～2000A，额定的励磁3—85A，可以通过并联的西门子SIMOREG相关整流装置对其进行扩展，设备采用并联后正常的输出电枢电流可以达到12000 A。所以6RA70直流控制器已经得到非常普遍的应用。可以根据不同的应用对象，可选择一象限或四象限的工作装置，设备就可以直接完成相关参数的处理。这所有工业控制、调节、监视和附加功能都是由微处理器（CPU）来实现的。可以选择规定的值和反馈值用数字量或模拟量。
SIMOREG 6RA70系列调速的整流装置的优点是体积小，结构非常紧凑。這种装置的门内装有一个电子箱，箱内装入调剂速度的调节板，这种电子箱内可用于调速的技术扩展以及串行接的附加板。装置的各个单元很容易拆装，这使装置有利于维修服务、容易操作。外部设备信号连接的开关量输入/输出，模拟量输入/输出，脉冲波形发生器等，通过插接端子排实现。装置软件存放于（Flash）一EPPOM内，可以方便地更换串行接口写入。
2.2相应的电枢原理
电枢回路为三相桥式电路：
电路的励磁回路是采用单相半控桥式B2HZ电路，其额定电流范围为15—800A，电枢及励磁回路的功率晶体管摸块的场效应管，因此这种装置散热器不会带电。大电流或输入的电压高的装置，而电枢回路的功率部分为平板式晶闸管。这种散热器的特性就是，他是带电的。功率部分的所有接线端子都在前面。
2.3通讯口
该设备上的装置有下列串行接口/并行接口可供使用：
1） HYUX300插头是一个串行连接线，在此接口上链接HYRS232或RS485标准并执行USS协议，可用于连接选件操作面板。
2） RDRS485接口的双芯线或4芯线用于USS通信协义对装置连接。
3） 扩充板上选件端子上的串行接口，HYRS485接口双芯线，用于USS通信协议装置连接。
4） 通过设备上的附加选项卡的PROFIBUS—DP。
5） 经过调节器上附加卡（选件）SIMOLINK与光纤电缆链接。
2.4设备上的主/从模式相关的参数设定
1）对直流电机的基本参数进行设定；
2）主调速器上的参数设定；
3设备直流装置的改进参数设定
由于激励励磁运行将被看做为一个内部运行的EMF控制系统，因此在激励励磁减弱过程中，直流电动机的里得EMF维持在设定值。假设P100的百分数在转矩方向Ⅱ的电机电流限幅P12=150。
调节电枢和激励励磁的预控制系统和相关电流调节器的优化运行时是P05l=25（大约40秒），速度测试调节器的优化运行P051=26（大约6秒），激励励磁减弱的优化运行P05 1=27（过程大约1 分钟）
这种设计的理念是将两整套参数的数据组进行切换，并有个内/外控选择，用单体的试车以及调试的情况下用内控装置，外部的装置要采用第一套并行参数数据。而当使用网络远程控制的时候，就用该自动切换到外控控制装置，当调速系统不得不采用到第二套参数数据的时候，可以将两组数据组调节仪调到在集中/单体控制的功能。
4 结语
本文详细阐述了西门子的直流调速装置6RA70的基本原理以及其在轧钢公司金工部的具体应用。在直流调速电机的控制系统中，利用电动势变相检测换相的原理，调速器的检测电路在整个范围内的相位是超前还是滞后的现象。改变了纯用硬件变换相位的局限，从而拓宽了调速系统的速度调节变化范围，而且也提高了调速系统的灵敏性和稳定性。从理论上和实际结果分析表明，采用这种方法可以实现直流电动机的位置控制.有一定的现实研究价值和应用价值。所以，由6RA70直流调速器的直流调速变换系统，可以广泛地应用于高要求、控制性能好的直流调速控制系统中。它与以前用的简单直流调速系统相比较，有控制性能强、使用效率高等等优点，并且调速装置是静止安装的装置，方便用于机器的调试以及维修。所以说，6RA70直流调速器在工业生产上的应用，能够给公司带来非常大的经济利益。
5参考文献：
[1] 清华大学电子教研组编 阎石主编：《数字/模拟电子技术基础》（第四版），高等教育出版社，1998年12月
[2] 胡宁强. 连杆裂解槽激光切割机床数控系统研究[D]. 吉林大学，
[3] 孙肖子、张企民编：《模拟电子技术基础》，西安电子科技大学出版社，2001年1月
[4] 谭红. 用西门子840D数控系统改造4.5×17m龙门铣镗床[D]. 重庆大学， 2008 [5] 张志燕. 基于运动控制器的数控系统关键技术研究与应用[D]. 华中科技大学， 2005
[6] 潘勇. 数控系统中梯形嵌入式图编程软件的研究及实现[D]. 武汉理工大学， 2005
[7] 韩黎. PLC在机床数控自动控制系统中的应用与研究[D]. 西安建筑科技大学， 2006
[8] 庄晓龙. C5225车床的优化控化改造[D]. 浙江工业大学， 2007
[9] 武友德. C616 车床数控机床的优化化改造[D]. 西南交通大学， 2005