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 西门子直流调速器6RA80是西门子新一代的直流调速器，它比上一代产品在功能上，质量及可靠性方面有了很大提高，为用户提供给了很多新功能，并应用在多个自动化控制域中。本文下面就来介绍一下西门子新一代直流调速器6RA80的特点和应用，为用户在配置过程中提供参考。

SIEMENS 6RA70扩容

1、控制单元

采用西门子6RA7013-6DV62-0小功率调速装置，通过对其内部电源、检测回路、保护回路、触发单元、励磁功率、接线端子等单元改造以及内在软件的刷新，使之能达到与原装直流调速器相媲美的高性能。

 

2、励磁输出及脉冲输出接口

控制单元上部为励磁扩容部分，主回路由一个可控硅及一个二管构成单相半控桥给电机励磁供电。可控硅和二管采用EUPEC公司产品。励磁输出接线方式为铜排连接，方便用户连接不同规格线径的电缆。励磁扩容*大可为70A。控制单元下部为脉冲输出接口板，接口板设置脉冲输出端子及电流，电压采样端子，用户只需将以上信号对应连接至相应端子即可。 

 

SIEMENS 6RA80扩容

1、控制单元

采用西门子6RA8013-6DV62-0AA0调速装置，通过对其内部电源、检测回路、保护回路、触发单元、励磁功率、接线端子等单元改造以及内在软件的刷新，使之能达到与原装直流调速器相媲美的高性能。

 

2、励磁输出及脉冲输出接口

控制单元上部为励磁扩容部分，主回路由一个可控硅及一个二管构成单相半控桥给电机励磁供电。可控硅和二管采用EUPEC公司产品。励磁输出接线方式为铜排连接，方便用户连接不同规格线径的电缆。励磁扩容*大可为70A。控制单元下部为脉冲输出接口板，接口板设置脉冲输出端子及电流，电压采样端子，用户只需将以上信号对应连接至相应端子即可。

 

 

其他部分

1、脉冲放大隔离部分

为消除脉冲误触发，主回路干扰，以及大功率可控硅触发安全，我公司特开发脉冲放大板，将6RA70控制箱脉冲输出采用光电隔离，进行功率两放大，加上整形回路，从根本上杜绝了误触发的可能性。每块放大板都经过严格带载波形测试。脉冲放大板采用高质量的冷轧钢板做外壳防护，大的增强了抗干扰能力。

 

2、功率组件

功率组件根据是否可逆，分为单象限和四象限，电枢回路为三相桥式电路组成。可根据客户要求采用不同品牌可控硅。 800A以下采用模块型可控硅，散热器铝平板式，散热器本体不带电。通风机为离心式风机，安装在平板散热器下端，风量*大可达1200M3/S。800A～2000A功率组件采用饼型可控硅，散热器XF系列铝型材，本体带电。通风形式为柜顶通风。 2000A～4000A功率单元散热器采用多片铜散热片碟压方式进行压接饼型可控硅，采用铜散热器比铝散热器具有体积减小，热能交换更加迅速，过载倍数增强等优点，大的提供了功率组件的工作效率。

 

 

优势特点

电压，电流取样部分

目市场上西门子直流扩容在电压取样环节主要是通过分隔西门子电源板上原有取样电阻，并在向回路内串入相应电阻，以达到分压目的，此方法属于暴力破坏扩容，非常容易引起原装电源板的损坏，存在比较大的风险。而电流取样通常采用二互感，基本上很难达到很高的精度。 我公司通过增加自制的脉冲引出板，通过5路脉冲线进行电压取样，不破坏6RA70内电源板任何部件，从根本上杜绝了可能发生的风险。电流取样直接采取额定电流/0.1A的方式，了扩容后电流精度与原装调速器一致性。

 西门子工业业务域作为一家全球先的供应商，于为工业客户提供创新环保的产品与解决方案。 凭借的 自动化技术与工业软件，丰富的行业市场经验以及以技术为基础的服务，工业

业务域于为客户提高生产力、生产效率和系统灵活性。 工业业务域在 全球拥有超过十万名员工，包括工业自动化集团、驱动技术集团和客户服务集团，以及冶金技术部。 

西门子工业业务域凭其精湛的集成技术以及丰富的产品线，能够更快、更灵活地满足客户需求。 凭其全球先的自 动化技术、工业控制和驱动技术以及工业软件，能够准确满足生产企业的所有需求，涵盖整个价值链 - 从产品设计和 开发，到生产、销售和服务。 并能根据 具体要求量身定制，众多工业客户受益匪浅。

通过采用西门子工业业务域功能强大的自动化技术和智能工业软件，可以缩短产品上市时间高达 50%。 同时显著降 低生产企业的能源成本或污水处理成本。 利用西门子节能产品及解决方案， 能够大幅提高客户竞争优势，实现环保生产。

根据应用， SINAMICS 变频器系列可提供适合任何驱动任务的 理想机型。

 SINAMICS G 用于带有感应电机的标准应用。 这些应用的特 

点是电机转速的动态和精度要求比较低。

 SINAMICS S 用于采用同步电机和感应电机的复杂驱动任务， 并满足以下方面的严格要求： 

- 动态性能和精度

- 将形式多样的工艺功能集成于驱动控制系统中等要求。SINAMICS DCM 是 SINAMICS 系列中的直流调速器。 凭其优 

秀的可扩展性，不管是基本应用，还是要求苛刻的应用，不管是驱动技术，还是配套市场，都能轻松应对。

SINAMICS DC MASTER 系列包括直流调速器和控制模块。 

直流调速器包含用于连接三相供电系统的内置装置。这可为直流调速驱动提供转子和励磁供电。额定直流电流范围为 15 到 3000 A，并可通过并联进一步提高。 根据实际应用情况，提供有两象限运行型和四象限运行型调速器，并配有集成励磁功率单元。由于调速器集成有参数设置装置，因此不需要任何附加设备进行参数设置。所有与开环和闭环控制相关的功能，以及所有监控和辅助功能都由微处理器系

统处理。设定值和实际值可以作为模拟量或数字量输入。SINAMICS DC MASTER 控制模块是 SIMOREG CM 的后续产品， 主要用于对直流驱动进行改造和升。

 功能 描述

转子电路中的闭环控制功能

速度设定值 速度设定值和附加设定值的来源可以通过进行相应的参数设置而自由选择：

? 使用模拟值 0 ～ ± 10 V、 0 ~ ± 20 mA、 4 ～ 20 mA 输入

? 通过 PROFIBUS 现场总线接口或 PROFINET 以太网接口 （可选）输入

? 使用集成电动电位器

?使用带有以下功能的开关量连接器：固定设定值、点动、爬行

? 通过 SINAMICS DC MASTER 的串口输入

? 通过附加模块输入

可以实现放缩，因此 100% 设定值 （由主设定值和附加设定值形成）相当于电机转速。

设定值可以通过参数或连接器输入，限制在小值和值之间。此外，在固件中还提供了其它设定值，例如可以在斜坡函

数发生器之或者之后输入附加设定值。可以使用开关量连接器，来选择 “ 设定值启用功能 ”。在可参数化滤波器功能（PT1

元件）之后，总设定值会传送到速度控制器的设定值输入。此时，斜坡函数发生器也会激活。

实际速度 有四个来源可以选择作为速度的实际值信号。

? 模拟转速表 

转速时转速计的电压在 8 ～ 270 V 之间。该电压可以使用参数进行调整。

? 脉冲编码器 

脉冲编码器型号、每转的脉冲数和转速都可以使用参数进行设置。 ?

达 27V 差分电压的编码器信号（对称：带有附加的反相轨迹；非对称：相当于地电平）可以由评估电子线路进行处理。

编码器的额定电压 （5 或 15V）通过参数选择。额定电压为 15V 的脉冲编码器可从直流调速器供电。 

5V 编码器则需要外部电源供电。脉冲编码器从三个轨迹上进行评估： 轨迹 1、轨迹 2 和零标记。但，也可以安装没有零 

标记的脉冲编码器。使用零标记可采集一个实际位置值。编码器脉冲的频率为 300kHz。建议使用每转至少 1024 个 

脉冲的脉冲编码器 （以确保在低速时平滑运行）。

? 无转速计而采用闭环电动势控制功能运行 ?

若采用闭环电动势控制功能，则无需转速实际值传感器。取而代之，调速器输出电压是在直流调速器中测得的。测得的转

子电压通过电机中的内部电压降补偿（IR 补偿）。补偿的程度则在电流控制器优化运行期间自动确定。这种控制方法的准 

确度（由电机转子电路中电阻随温度的变化决定）大约为 5 %。为了获得更好的精度，较好的办法是在电机热了后，重复 

运行电流控制器优化过程。如果精度要求不是特别高，而且如果没有可能安装一个编码器，并且假如电机工作在转子电压

控制范围内，那么可以采用闭环电动势来测定。

注：当加用这种控制方法时，驱动不能在电动势有关的励磁弱化方式中工作。

? 可自由选择的实际转速信号 

对于这种工作方式，可以选择任何连接器编号作为实际转速信号。 ?

如果实际转速传感器安装在一块工艺辅助板上，则在大多数情况下选择这种设置。 

在实际转速值传送到此转速控制器之，可以利用参数化平滑 （PT1 元件）和两个可调频带滤波器来平滑它。频带滤波

器主要用于滤掉由机械共振引起的谐振频率。谐振频率和滤波器特性是可选的。

斜坡函数发生器 斜坡函数发生器在发生一个阶跃变化后，将把的设定值转换成一个不停随时间改变的设定值信号。斜坡上升时间和斜坡

下降时间可以相对独立地设置。此外，斜坡函数发生器还特有一种底部和顶部的的平滑过渡 （限制急拉）功能，它们分别

在斜坡的开始时和结束时产生作用。

对斜坡函数发生器的所有时间设定都是相互独立的。

为斜坡发生器时间提供了三个参数设定。可以通过二进制可选的输入或者通过 （开关量连接器）的一个串行接口来选择这

些参数。在驱动工作时，可以切换斜坡发生器参数。 此外，通过一个连接器可以对参数组 1 的值进行加权 （通过一个连接 

器修改斜坡函数发生器数据）。当为斜坡函数发生器时间设置值输入零时，该速度设定值就直接地加到速度控制器上。

  转子电路中的闭环控制功能 （续）

速度控制器 速度控制器将速度设定值和实际值进行比较，如果这二者有偏差，它就把一个相应的电流设定值加到电流控制器 （工作原

理：通过从属的电流控制器进行闭环速度控制）。该速度控制器是一个 PI 控制器带一个可选的 D 部件。也可参数化一个可 

开关的速度下降。所有的控制器参数都可以单独独立调整。可以采用 Kp （增益）的值作为一个连接器信号 （外部或内部） 

的函数。

速度控制器的 P 增益可以被用作实际速度、实际电流、设定值／实际值偏差或绕组直径的一个函数。为了在速度控制回路中 

获得较好的动态响应，可以加上一个馈控制功能。为此目的，在速度控制器之后，可以加上作为摩擦或驱动运动惯性的一

个函数的转矩设定值量。在一次自动优化运行过程里可以计算出摩擦和运动惯性的补偿值。

直接紧随着激活之后的速度控制器的输出量可以通过一个参数来设置。

可以旁路速度控制器，并且调速器在闭环转矩或电流控制下运行，具体取决于参数是如何设置的。而且，在运行中，利用选

择功能 “ 主／从切换 ” 是有可能在闭环速度控制和闭环转矩控制之间切换的。通过一个二进制可分配的功能端子或一个串行

接口，可以如同选择一个开关量连接器一样地选择该功能。转矩设定值利用一个可选择的连接器加用，因此转矩设定值可以

用一个模拟可分配的功能端子或一个串行接口来提供。

在 “ 从驱动 ” 运行 （在转矩或电流控制之下），一个限制控制器在起作用。为了防止驱动被加速到太快，限制控制器可以在

一个可调节的、参数化的速度限制值的基础上进行干涉。此时，驱动被限制到一个可调节的速度偏差内。

转矩限制 速度控制器的输出或者作为转矩设定值或者作为电流设定值，这取决于参数设置。在闭环转矩控制方式中，速度控制器输出

是通过机器磁通量 φ 来加权的，然后作为一个电流设定值传送给电流限制。转矩控制方式通常是和励磁弱化一起使用的，因

此的电机转矩可以被限制，但与速度无关。

具有下列功能：

? 通过参数独立地设置正 / 负转矩限制。

? 作为一个可参数化的切换速度的函数，通过一个开关量连接器切换转矩限制。

? 利用一个连接器，例如，通过一个模拟输入或串行接口来自由输入转矩限制。

的输入量总是被用作电流转矩限制。在该转矩限制之后，可以另外添加转矩设定值。

电流限制 在转矩限制之后设置电流限制的目的是保护调速器和电机。的输入量总是被用作电流限制。

可以设置下面的电流限制值：

? 通过参数 （设置电机电流）独立设置正 / 负电流限制。

? 利用一个连接器，例如，通过一个模拟输入或串行接口，自由输入电流限制。

? 通过参数，对关机和快速停止分别设置电流限制。

? 取决于速度的电流限制：可以设置参数来实施一次自动触发的、在高速时与速度有关的减少电流限制（电动机的换向限

曲线）。

I

2t 功率单元监控：计算对于所有电流值的可控硅的温度。当达到可控硅限制温度时，调速器电流或者减少到额定直流电流 

或者调速器被关机并带一条故障消息，这取决于如何设置适当的响应参数。提供了这个功能是为了保护可控硅。

电流控制器 电流控制器是一个带有相互独立的 P 增益和复位时间设定的 PI 调节器。P 或 I 部件也可被取消激活来获得一个纯 P 控制器或 

一个纯 I 控制器。实际的电流是在三相交流一边，利用电流互感器采集的，并且在模 / 数转换后，通过一个电阻负载和一个 

整流电路加到电流控制器上。对于调速器额定电流，精度是 10 位。电流限制输出被作为电流设定值加用。

电流控制器输出把点火角转换为传输到选通设备，馈控制功能平行地起作用。

馈控制 在电流控制回路中的馈控制功能改善了闭环控制的动态响应。这使得在电流控制回路中获得 6 到 9 ms 之间的上升时间成 

为可能。馈控制以电流设定值和电机电动势的一个函数来工作，并确保在间断的和连续的 DC 运行时或当转矩方向反向

时，必须的点火角能够快速地传送到选通单元。

自动反向模块 自动反向模块 （仅当调速器用于四象限驱动时）连同电流控制回路一起作用，去定义把转矩方向反转过来所需要的所有过

程的逻辑序列。必要时，一个转矩方向可以通过参数设置来禁用。

选通单元 选通单元为功率单元可控硅与线电压的同步产生选通脉冲。同步的实施是独立于旋转励磁和电子板电源的，并且是在功率单

元上测量的。选通脉冲定位计时是由电流控制器和馈控制的输出值所决定的。可以在一个参数中设置触发角的设定限制。

选通单元是自动地调整到所连接的线路频率，其频率范围为 45 Hz 到 65 Hz 之间。

SINAMICS DC MASTER 直流调速器系列包括以下组件：

? 带有控制模块 (CUD) 的电子模块和用于插接其它 CUD 的扩 

展槽 （在一个可旋转托架上）

? 全控型三相桥式电路结构、带可控硅的功率单元（两象限调

速器：B6C 或四象限调速器：(B6) A (B6) C）2)

? 风扇 （ 125 A：自通风）

? 带有集成续流电路的单象限励磁功率单元（还可以选择无励

磁或者带有集成励磁过电压保护功能的二象限励磁，用于高

动态励磁电流变化）

? 电子板电源

? 标准 BOP20 操作员面板 （AOP30 操作员面板作为附件 

提供）

 技术数据

一般技术数据

相关标准

EN 50178 用于带电子设备的电气功率设备的安装规则

EN 50274 低压成套开关设备和控制装置：防止电击 - 防止意外直接接触危险的带电部件

EN 60146-1-1 半导体变频器：一般要求和电源换相变频器；基本要求规范

EN 61800-1 变频调速驱动系统，第 1 部分 - （直流调速器）一般要求 - 低压直流调速系统的额定值规范

EN 61800-3 变频调速驱动系统，第 3 部分 - EMC 产品标准，包括规定的测试方法

EN 61800-5-1 变频调速驱动系统 - 第 5-1 部分：安全相关要求 - 电气、热力和能源要求

IEC 62103 （与 EN 50178 相同） 用于带电子设备的电气功率设备的安装规则

UBC 97 统一建筑法规

电气数据

过电压类别 Category II， EN 61800-5-1，线路供电电路内部 ?

Category lll， EN 61800-5-1，线路供电电路对环境的影响 （其它线路供电电路、外壳、电子器件）

过电压强度 Class 1， EN 50178  机型的选择

    (一)PLC的类型

    PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。

    整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制。

    (二)输入输出模块的选择

    输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑电平、传输距离、隔离、供电等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关，电感性低功率因数负荷，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。

    可根据应用要求，合理选用智能型输入输出模块，以便控制水平和应用成本。

    考虑是否需要扩展机架或远程I/O机架等。

    (三)电源的选择

    PLC的供电电源，除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外，一般PLC的供电电源应设计选用220VAC电源，与国内电网电压一致。重要的应用，应采用不间断电源或稳压电源供电。

    如果PLC本身带有可使用电源时，应核对提供的电流是否应用要求，否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC，对输入和输出的隔离是必要的，有时也可采用简单的二管或熔丝管隔离。

    (四)存储器的选择

    由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为应用项目的正常投运，一般要求PLC的存储器容量，按256个I/O点至少选8K存储器选择。需要复杂控制功能时，应选择容量更大，档次更高的存储器。

    (五)冗余功能的选择

    1．控制单元的冗余

    (1)重要的单元：CPU（包括存储器）及电源均应1B1冗余。

    (2)在需要时也可选用PLC硬件与热备构成的热备冗余、2重化或3重化冗余容错等。

    2．I/O接口单元的冗余

    (1)控制回路的多点I/O卡应冗余配置。

    (2)重要检测点的多点I/O卡可冗余配置。3）根据需要对重要的I/O，可选用2重化或3重化的I/O接口单

    (六)经济性的考虑

    选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，终选出较满意的产品。

    输入输出点数对价格有直接影响。每一块输入输出卡件就需一定的费用。当点数到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应，因此，点数的对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个控制有较合理的性能价格比。

原创作者：西门子PLC模块（中国）销售代理商