Freie Funktionsblöcke

Anwendungsbereich, Merkmale

Bei einer Vielzahl von Anwendungen ist für die Steuerung des Antriebssystems eine Verknüpfungslogik notwendig, die mehrere Zustände (z. B. Zutrittskontrolle, Anlagenzustand) zu einem Steuersignal (z. B. EIN-Befehl) verbindet. Neben logischen Verknüpfungen werden in Antriebssystemen vermehrt arithmetische Operationen und speichernde Elemente erforderlich.

Diese Funktionalität ist als Funktionsmodul „Freie Funktionsblöcke“ (FBLOCKS) bei SINAMICS DC MASTER verfügbar und kann in der Control Unit (CUD) aktiviert werden. Eine ausführliche Beschreibung befinden sich im Funktionshandbuch „Freie Funktionsblöcke“ (siehe unter Dienstleistung und Dokumentation).

Projektierung und Bedienung

Die Projektierung der Freien Funktionsblöcke erfolgt auf Parameterebene.

Folgende Parameter sind dafür notwendig:

• Eingangsparameter (z. B. beim AND-Funktionsblock die Eingänge I0 ... I3)
• Ausgangsparameter (z. B. bei Numerischer-Umschalter der Ausgang Y)
• Einstellparameter (z. B. beim Impulsbildner MFP die Impulsdauer)
• Ablaufgruppe (darin enthalten ist die Abtastzeit, bei Werkseinstellung werden die Freien Funktionsblöcke nicht gerechnet)
• Ablaufreihenfolge innerhalb der Ablaufgruppe

Jeder Eingangs-, Ausgangs- und Einstellgröße wird ein Parameter zugeordnet. Diese sind sowohl mit dem Advanced Operator Panel AOP30 als auch mit der Inbetriebnahme-Software STARTER zugänglich. Grundsätzlich können die freien Funktionsblöcke auf BICO-Ebene verschaltet werden. Die freien Funktionsblöcke unterstützen keine Datensatzabhängigkeit.

Bausteinumfang

Die folgende Tabelle stellt den zur Verfügung stehenden Umfang an Freien Funktionsblöcken dar. Die speziellen technischen Eigenschaften der einzelnen Funktionsblöcke können den Funktionsplänen in Kapitel 3 des Funktionshandbuches entnommen werden.

Drive Control Chart (DCC)

Für komplexere Anwendungen steht die Funktion „Drive Control Chart“ (DCC) zur Verfügung.

Mit DCC kann die gewünschte Funktionalität grafisch projektiert und anschließend in den Antrieb geladen werden. Es steht ein deutlich erweiterter Vorrat an Bausteintypen zur Verfügung.

Die Signalwerte können im DCC-Plan im Online-Betrieb im STARTER/SCOUT beobachtet werden.

Leistungsteil und Kühlung

SINAMICS DC MASTER-Stromrichtergeräte zeichnen sich durch einen kompakten, raumsparenden Aufbau aus. Die Elektronikbaugruppe (in verschiedenen kundenspezifischen Kombinationen mit den Optionen verfügbar) ist in einer ausschwenkbaren Wanne verbaut. Auf Grund der guten Zugänglichkeit der Einzelkomponenten bietet diese Technik eine hohe Service-Freundlichkeit.

Der Anschluss von externen Signalen (binäre Ein-/Ausgänge, analoge Ein-/Ausgänge, Pulsgeber usw.) erfolgt über Steckklemmen. Die Geräte-Software ist in einem Flash-EPROM gespeichert und kann leicht über die serielle Schnittstelle des SINAMICS DC MASTER durch Laden ausgetauscht werden.

Leistungsteil: Anker- und Feldkreis

Der Ankerkreis ist in Drehstrom-Brückenschaltung ausgeführt:

• bei Geräten für Zweiquadrantenantrieb in vollgesteuerter Drehstrom-Brückenschaltung B6C,
• bei Geräten für Vierquadrantenbetrieb in zwei vollgesteuerten Drehstrom-Brückenschaltungen (B6) A (B6) C.

Der Feldstromkreis ist in halb gesteuerter Einphasen-Brückenschaltung B2HZ ausgeführt.

Bei Geräten mit 15 bis 1 200 A Bemessungsgleichstrom ist der Leistungsteil für Anker und Feld mit elektrisch isolierten Thyristormodulen aufgebaut, der Kühlkörper ist somit potentialfrei. Bei Geräten bis 30 A sind Anker- und Feldleistungsteil auf einer Flachbaugruppe mit eingelöteten Kompaktmodulen realisiert.

Bei Geräten mit Bemessungsstromstärken ≥ 1 500 A ist der Leistungsteil für den Ankerkreis mit Scheibenthyristoren und Kühlkörpern auf Spannungspotenzial aufgebaut. Bei Geräten von 1 500 bis 3 000 A sind die Thyristorstränge als Einschübe realisiert und dadurch schnell tauschbar.

Durch die potenzialgetrennte Netzspannungserfassung der Anker und des Feldteiles wird die Isolationsprüfung von Motoren wesentlich erleichtert.

Kühlung

Geräte mit einem Bemessungsgleichstrom bis 125 A sind für Luftselbstkühlung, Geräte mit einem Bemessungsstrom ab 210 A für verstärkte Luftkühlung (Lüfter) ausgelegt. Die Lüfter sind generell oben liegend eingebaut und dadurch in kurzer Zeit ohne Abklemmen der Leistungsanschlüsse tauschbar.

Parametriereinrichtungen

Basic Operator Panel BOP20

Basic Operator Panel BOP20

Alle Geräte werden im Standard mit einem Einfachbedienfeld BOP20 aus der SINAMICS-Familie ausgerüstet.

Das Einfachbedienfeld bietet dem Kunden eine Basisfunktionalität für die Inbetriebnahme sowie für das Bedienen und Beobachten.

Über das BOP20 lassen sich Fehler quittieren, Parameter einstellen und Diagnose-Informationen (z. B. Warn- und Störmeldungen) auslesen.

Das BOP20 hat ein zweizeiliges Anzeigefeld mit Hintergrundbeleuchtung und 6 Tasten.

Die Stromversorgung des BOP20 und die Kommunikation mit der Control Unit CUD findet über den auf der Rückseite des BOP20 integrierten Stecker statt.

Advanced Operator Panel AOP30

• Das Komfortbedienfeld AOP30 ist ein optionales Ein-/Ausgabegerät für die Stromrichter SINAMICS DC MASTER. Es kann separat bestellt werden. Nähere Informationen zum AOP30 befinden sich unter “Zubehör und ergänzende Komponenten“.

Parametrierung über PC

Für die Inbetriebnahme und Diagnose über PC steht das Tool STARTER zur Verfügung. Nähere Informationen siehe unter „Tools und Projektierung“.

Regelung und Antriebssteuerung

Die Regelung und Antriebssteuerung ist in erster Linie für die Anker- und Feldspeisung von drehzahlveränderbaren Gleichstromantrieben ausgelegt.

Die Verwendung der BICO-Technik ermöglicht eine leichte Anpassung der Struktur der Regelung und Antriebssteuerung an anwendungsspezifische Anforderungen, sowie den Einsatz in alternativen Anwendungen (z. B. als Erregereinrichtung für Synchronmaschinen).

Die wichtigsten Funktionen der Regelung sind:

• Sollwertaufbereitung (inklusive digitale Sollwerte, Tippen, Motorpotentiometer)
• Hochlaufgeber
• Drehzahlregler-Istwert- Aufbereitung
• Drehzahlregler
• Momenten- und Ankerstrombegrenzung
• Ankerstromregelung
• Ankersteuersatz
• EMK-Regelung
• Feldstromregelung
• Feldsteuersatz

BICO-Technik

Die BICO-Technik (englisch: Binector Connector Technology) ermöglicht die Festlegung von Signalpfaden (und somit der Reglerstruktur) mittels Parametern.

Funktionsweise:
Alle wichtigen Punkte der Regelung sind über Konnektoren zugänglich.
Konnektoren sind Messpunkte, die auf Beobachtungsparameter abgebildet werden.

Wichtige Konnektoren sind z. B.:

• Analoge Ein- und Ausgänge
• Eingänge von Schnittstellen (z. B. PROFIBUS)
• Eingänge der Istwerterfassungen (z. B. Drehzahl, Ankerstrom, Ankerspannung)
• Ein- und Ausgänge von Hochlaufgeber, Drehzahlregler, Ankerstromregler, Ankerssteuersatz, EMK-Regler, Feldstromregler, Feldsteuersatz
• Allgemeine Größen wie Betriebszustand, Motorerwärmung, Thyristorerwärmung

Alle wichtigen Binärsignale der Regelung und Steuerung sind über Binektoren zugänglich.
Binektoren sind Messpunkte für binäre Signale, die auf Beobachtungsparameter abgebildet werden.

Wichtige Binektoren sind z. B.:

• Zustand der binären Eingänge
• Steuerworte, Zustandsworte
• Zustand von Reglern, Begrenzungen, Störungen

Alle wichtigen Eingänge der Regelung und Steuerung sind über BICO-Auswahlparameter verschaltbar. Das heißt, man kann durch Einstellen des entsprechenden BICO-Auswahlparameters eine Verbindung zu einem beliebigen Konnektor bzw. Binektor herstellen.

Wichtige Eingänge sind z. B.:

• Sollwerteingang, Zusatzsollwerteingang
• Eingang des Hochlaufgebers
• Eingang des Drehzahlreglers
• Eingang des Ankerstromreglers
• Eingang des Ankersteuersatzes
• Begrenzung des Drehzahlsollwertes (vor und nach dem Hochlaufgeber)
• Momentenbegrenzung
• Ankerstrombegrenzung
• Signalquelle für binäre und analoge Ausgänge

Datensätze

Viele Parameter der Regelung und Steuerung sind datensatzabhängig. Das heißt, sie besitzen mehrere Indizes, an denen man verschiedene Werte einstellen kann. Über binäre Steuersignale kann man alle datensatzabhängigen Parameter gleichzeitig auf einen anderen Datensatz umschalten.

Es gibt zwei Gruppen von datensatzabhängigen Parametern:

• DDS-Parameter:
  Parameter, die zum Antriebsdatensatz (Drive Data Set) gehören. Der Antriebsdatensatz beinhaltet verschiedene Einstellparameter, die für die Regelung und Steuerung eines Antriebs von Bedeutung sind.
• CDS-Parameter:
  Parameter, die zum Befehlsdatensatz (Command Data Set) gehören. Im Befehlsdatensatz sind viele BICO-Auswahlparameter zusammengefasst. Diese Parameter sind für die Verschaltung der Signalquellen eines Antriebs zuständig.

Durch entsprechende Parametrierung von mehreren Befehlsdatensätzen und Umschaltung der Datensätze kann der Antrieb wahlweise mit unterschiedlichen vorkonfigurierten Signalquellen betrieben werden.

Optimierungslauf

Die Stromrichtergeräte SINAMICS DC MASTER werden in einem Werkseinstellungszustand geliefert. Die Einstellung der Regler wird durch Anwahl von automatischen Optimierungsläufen unterstützt. Die Anwahl erfolgt über spezielle Schlüsselnummern.

Folgende Reglerfunktionen können durch einen automatischen Optimierungslauf eingestellt werden:

• Stromregleroptimierungslauf zur Einstellung der Stromregler und Vorsteuerungen (Anker- und Feldkreis).
• Drehzahlregleroptimierungslauf zur Einstellung der Kenngrößen für den Drehzahlregler; automatische Aufnahme der Reibungs- und Trägheitsmomentenkompensation für die Vorsteuerung des Drehzahlreglers.
• Automatische Aufnahme der Feldkennlinie für eine EMK-abhängige Feldschwächregelung und automatische Optimierung des EMK-Reglers bei Feldschwächbetrieb.
• Zusätzlich können alle bei den automatischen Optimierungsläufen eingestellten Parameter über das Bedienfeld verändert werden.

Überwachung und Diagnose

Anzeige von Betriebswerten

Der Betriebszustand des Stromrichters wird über einen Parameter angezeigt. Mehrere hundert Signale aus der Regelung können über Parameter angezeigt bzw. zur Ausgabe an die Anzeigeeinheit ausgewählt werden. Beispiele für anzeigbare Messwerte: Sollwerte, Istwerte, Zustand von binären Ein-/Ausgängen, Netzspannung, Netzfrequenz, Steuerwinkel, Ein-/ Ausgänge der Analogklemmen, Ein- und Ausgang der Regler, Anzeige von Begrenzungen.

Trace-Funktion

Durch Anwahl der Trace-Funktion können bis zu acht Messgrößen gespeichert werden. Eine Messgröße oder das Auftreten einer Fehlermeldung kann als Trigger-Bedingung parametriert werden. Durch Anwahl einer Trigger-Verzögerung ist es möglich, die Vor- und Nachgeschichte des Ereignisses aufzuzeichnen. Die Abtastzeit der Messwertspeicherung ist parametrierbar.

Die Messwerte können mit dem Inbetriebnahme-Tool STARTER über die seriellen Schnittstellen ausgegeben werden.

Fehlermeldungen

Jeder Fehlermeldung ist eine Nummer zugeordnet. Zusätzlich wird zur Fehlermeldung die Betriebsstundenzeit des Ereignisses gespeichert. Damit ist eine schnelle Eingrenzung der Fehlerursache möglich. Bei Verwendung des optionalen Bedienfelds AOP30 ist eine Stempelung von Störmeldungen in Echtzeit möglich. In der Störliste des AOP30 wird dann anstelle der Betriebsstundenzeit des Ereignisses der Tag und die Uhrzeit des Ereignisses angezeigt. Zu Diagnosezwecken werden die letzten acht Fehlermeldungen mit Störnummer, Störwert und Betriebsstunden gespeichert.

Bei Auftreten eines Fehlers

• wird die binäre Ausgangsfunktion „Störung“ auf LOW gesetzt (Wahlfunktion),
• wird der Antrieb ausgeschaltet (Reglersperre, Strom I = 0 wird vorgegeben, Impulssperre, das Relais „Netzschütz EIN“ fällt ab) und
• die Anzeige zeigt ein F mit Fehlernummer, die Leuchtdiode „Fault“ leuchtet.

Die Quittierung der Fehlermeldung kann wahlweise über das Bedienfeld, eine binäre Wahlklemme oder eine serielle Schnittstelle erfolgen. Nach Fehlerquittierung wird der Zustand „Einschaltsperre“ erreicht. „Einschaltsperre“ wird durch AUS aufgehoben.

Automatischer Wiederanlauf: Innerhalb einer parametrierbaren Zeit von 0 bis 10 s ist ein automatischer Wiederanlauf möglich. Wird die Zeit auf Null gesetzt, erfolgt eine sofortige Fehlermeldung (bei Netzausfall) ohne Wiederanlauf. Bei folgenden Fehlermeldungen ist der Wiederanlauf anwählbar: Phasenausfall (Feld oder Anker), Unterspannung, Überspannung, Ausfall der Elektronikstromversorgung, Unterspannung am parallelen SINAMICS DC MASTER.

Folgende Gruppen von Fehlermeldungen werden unterschieden:

• Netzfehler: Phasenausfall, Fehler im Feldkreis, Unterspannung, Überspannung, Netzfrequenz < 45 oder > 65 Hz
• Schnittstellenfehler: CUD-Schnittstellen oder Schnittstellen zu den Zusatzbaugruppen gestört
• Antriebsfehler:
  Reglerüberwachung für Drehzahlregler,
  Stromregler, EMK-Regler,
  Feldstromregler hat angesprochen,
  Antrieb blockiert,
  kein Ankerstrom möglich
• Elektronischer Motorüberlastschutz (I²t-Überwachung des Motors hat angesprochen)
• Tachoüberwachung und Überdrehzahlmeldung
• Inbetriebnahmefehler
• Fehler auf der Elektronikbaugruppe
• Fehlermeldung des Thyristor-Checks: Diese Fehlermeldung kann nur auftreten, wenn die Thyristorprüfung über den entsprechenden Parameter aktiviert ist. Dabei wird überprüft, ob die Thyristoren sperr- und blockierfähig sowie ob sie zündbar sind.
• Fehlermeldungen der Motorsensorik:
  Überwachung von Bürstenlänge, Lagerzustand, Luftstrom, Motortemperatur
• Externe Fehler über binäre Wahlklemmen

Über einen Parameter können die Fehlermeldungen einzeln abgeschaltet (deaktiviert) werden. Einige Fehlermeldungen sind bereits werksmäßig abgeschaltet und können über diesen Parameter aktiviert werden.

Warnungen

Durch Warnungsmeldungen werden besondere Zustände angezeigt, die jedoch nicht zum Ausschalten des Antriebs führen. Auftretende Warnungen müssen nicht quittiert werden, sondern werden automatisch rückgesetzt, sobald die Ursache der Warnung nicht mehr vorliegt.

Bei Auftreten einer oder mehrerer Warnungen wird

• die binäre Ausgangsfunktion „Warnung“ auf LOW gesetzt (Wahlfunktion) und
• die Warnung durch Blinken der LED „Fault“ angezeigt.

Folgende Gruppen von Warnungen werden unterschieden:

• Motorübertemperatur: Der errechnete I²t-Wert des Motors hat 100 % erreicht.
• Warnungen der Motorsensorik: Überwachung von Bürstenlänge, Lagerzustand, Motorlüfter, Motortemperatur
• Antriebswarnungen: Antrieb blockiert, kein Ankerstrom möglich
• Externe Warnungen über binäre Wahlklemmen
• Warnungen von Zusatzbaugruppen

Funktionen der Ein- und Ausgänge

Analoge Wahleingänge

Nach Umsetzung auf einen digitalen Wert kann die Größe der analogen Eingänge über Parameter in Normierung, Siebung, Vorzeichenauswahl und Offset-Vorgabe flexibel angepasst werden. Da die Werte als Konnektor verfügbar sind, können die analogen Eingänge sowohl als Hauptsollwert wie auch als Größe für einen Zusatzsollwert oder eine Begrenzung wirken.

Analoge Ausgänge

Zur Ausgabe von Analogsignalen stehen wählbare Analogausgänge zur Verfügung. Die Ausgabe kann als bipolares Signal oder als Absolutwert erfolgen. Dabei können auch die Normierung, ein Offset, die Polarität und eine Siebzeit parametriert werden. Die gewünschten Ausgabegrößen werden in Eingriffspunkten durch Eingabe von Konnektornummern ausgewählt. Mögliche Ausgaben sind z. B. Drehzahlistwert, Hochlaufgeberausgang, Stromsollwert, Netzspannung usw.

Binäre Eingänge

• Einschalten/Stillsetzen (AUS 1)
  Diese Klemmenfunktion ist mit dem Steuerbit der seriellen Schnittstelle UND-verknüpft. Bei H-Signal an Klemme Einschalten/Stillsetzen schaltet das Hauptschütz über eine interne Ablaufsteuerung ein. Liegt H-Signal an der Klemme Betriebsfreigabe an, so sind die Regler freigegeben. Der Antrieb fährt mit dem Drehzahlsollwert auf Betriebsdrehzahl hoch. Bei L-Signal an der Klemme Einschalten/Stillsetzen wird der Antrieb über den Hochlaufgeber bis zur Drehzahl n < n_min heruntergefahren, nach der Wartezeit der Bremsensteuerung werden die Regler gesperrt und bei I = 0 das Hauptschütz ausgeschaltet. Danach wird nach einer einstellbaren Zeit nach Abfallen des Hauptschützes der Erregerstrom auf Stillstanderregerstrom (parametrierbar) reduziert. Das Stillstandsfeld kann z. B. als Stillstandsheizung für den Motor verwendet werden, dazu müssen etwa 30 % des Feldbemessungsstromes als Stillstandsfeld vorgegeben werden. Bei einem Feldstrom von 100 % des Feldbemessungsstromes muss der Motorlüfter in Betrieb sein. Andernfalls wird die Feldwicklung überlastet.
• Betriebsfreigabe
  Diese Funktion ist mit dem Steuerbit der seriellen Schnittstelle UND-verknüpft. Mit H-Signal an der Klemme Betriebsfreigabe werden die Regler freigegeben. Bei L-Signal werden die Regler gesperrt und bei I = 0 erfolgt Impulssperre. Das Signal Betriebsfreigabe wirkt mit hoher Priorität, d. h. eine Wegnahme des Signals (L-Signal) während des Betriebes hat immer I = 0 und somit ein Austrudeln des Antriebs zur Folge.

Binäre Wahleingänge:
Weitere binäre Eingangsklemmen stehen für wählbare Funktionen zur Verfügung. Dabei ist jeder Wahlklemme eine Binektornummer zugeordnet, die für Steuerfunktionen benutzt werden kann.

Beispiele für binäre Eingangsfunktionen:

• Spannungsfreischaltung (AUS 2): Bei AUS 2 (L-Signal) werden die Regler unverzögert gesperrt, der Strom im Ankerkreis abgebaut und bei I = 0 das Hauptschütz abgeschaltet. Der Antrieb läuft ungesteuert aus.
• Schnellhalt (AUS 3): Bei Schnellhalt (L-Signal) wird der Drehzahlsollwert am Drehzahlreglereingang auf Null gesetzt und der Antrieb an der Stromgrenze für Schnellhalt (parametrierbar) abgebremst. Bei n < n_min wird nach der Wartezeit der Bremsensteuerung I = 0 vorgegeben und das Hauptschütz ausgeschaltet.
• Tippen: Die Funktion Tippen ist bei L-Signal an der Klemme Einschalten/Stillsetzen, bei H-Signal an der Klemme Betriebsfreigabe und bei Ansteuern der Funktion Tippen verfügbar. Dabei wird das Hauptschütz eingeschaltet und der Antrieb auf den in einem Parameter festgelegten Tippsollwert hochgefahren. Bei Wegnahme des Tippsignales wird der Antrieb auf n < n_min abgebremst, danach werden die Regler gesperrt und nach einer parametrierbaren Zeit (0 bis 60 s) das Hauptschütz abgeschaltet. Zusätzlich ist wählbar, ob der Hochlaufgeber dabei aktiv ist oder ob mit Hochlaufzeit = Rücklaufzeit = 0 gearbeitet wird.

Binäre Ausgänge

An binären Ausgangsklemmen (Open Emitterausgang) stehen wählbare Meldefunktionen zur Verfügung. Dabei kann je Klemme eine beliebige Binektorgröße ausgegeben werden, die über zugehörige Auswahlparameter angewählt wird. Die Polarität des Ausgangssignals und eine einstellbare Verzögerungszeit (0 bis 10 s) sind über Parameter bestimmbar.

Beispiele für binäre Ausgangsfunktionen:

• Störung: Bei Vorliegen einer Fehlermeldung wird L-Signal ausgegeben.
• n < n_min: Bei Drehzahlen kleiner n_min wird H-Signal ausgegeben. Dieses Signal wird z. B. für eine Drehzahlnullmeldung verwendet.
• Einschaltbefehl für eine mechanische Bremse: Durch dieses Meldesignal kann eine Motorbremse angesteuert werden

Bei Einschalten des Antriebs über die Funktion „Einschalten“ und Vorgabe von „Betriebsfreigabe“ wird H-Signal zum Öffnen der Bremse ausgegeben, dabei wird die interne Reglerfreigabe über eine parametrierbare Zeit verzögert (Abwarten der mechanischen Bremsenöffnungszeit). Bei Stillsetzen des Antriebs über die Funktion „Stillsetzen“ oder „Schnellhalt“ wird bei Erreichen der Drehzahl n < n_min L-Signal zum Schließen der Bremse ausgegeben. Gleichzeitig bleibt die interne Reglerfreigabe eine parametrierbare Zeit lang anstehen (Abwarten der mechanischen Bremsenschließzeit): Danach erfolgt Vorgabe von I = 0, Impulssperre und Ausschalten des Hauptschützes.

Für das Signal „Bremse schließen“ (L-Signal am binären Wahlausgang) ist eine weitere Betriebsart wählbar. Dabei wird bei Vorliegen von „interner Reglersperre“ (der Antrieb ist stromlos) nicht auf den Zustand n < n_min gewartet, sondern bereits bei Drehzahlen größer als n_min die Bremse angesteuert (Betriebsbremse).

Interne Reglersperre liegt vor bei Auftreten einer Fehlermeldung, bei Spannungsfreischaltung oder Wegnahme der Betriebsfreigabe Klemme Betriebsfreigabe während des Betriebes.

Sicherheitsabschaltung (E-STOP)

Die Funktion E-STOP dient zum Öffnen des Relaiskontaktes für die Hauptschützansteuerung unabhängig von Halbleiterbauteilen und der Funktionsfähigkeit der CUD innerhalb von etwa 15 ms. Bei fehlerfreiem Betrieb der CUD wird durch Vorgabe von I = 0 über die Regelung erreicht, dass das Hauptschütz stromlos schaltet. Nach Vorgabe von E-STOP trudelt der Antrieb aus.

Nach Reset der Funktion E-STOP gelangt der Antrieb in den Betriebszustand „Einschaltsperre“. Dieser muss durch Betätigen der Funktion „Stillsetzen“, z. B. durch Öffnen der Klemme Einschalten/Stillsetzen, quittiert werden.

Hinweis:
Die Funktion E-STOP stellt keine NOT-AUS-Funktion nach EN 60204-1 dar.

Serielle Schnittstellen

Folgende seriellen Schnittstellen sind je CUD verfügbar:

• Eine serielle Schnittstelle auf der Standard CUD und Advanced CUD für USS-Protokoll nach RS232 oder RS485 zum Anschluss des optionalen Komfort-Bedienfeldes AOP30 oder für STARTER über PC.
• Eine serielle Schnittstelle auf Klemmen der Standard CUD und Advanced CUD, RS485 Zweidraht oder Vierdraht für Peer-to-Peer- Verbindung.
• PROFIBUS-DP standardmäßig auf Standard CUD und Advanced CUD
• PROFINET über Communication Board CBE20 auf Advanced CUD (Option)
• DRIVE-CLiQ auf Advanced CUD (Option) für Anschluss der optionalen SINAMICS-Komponenten SMC30, TM15 und TM31

Physik der Schnittstellen

• RS232: ± 5‑V-Schnittstelle zur Punkt-zu-Punkt-Verbindung
• RS485: 3,3‑V-Gegentaktschnittstelle, störsicher, zusätzlich für eine Busverbindung mit maximal 31 Teilnehmern am Bus

USS-Protokoll

Offengelegtes Siemens Protokoll, kann einfach in Fremdsystemen, z. B. auf PC programmiert werden, beliebige Masteranschaltungen verwendbar. Die Antriebe arbeiten als Slaves an einem Master. Die Antriebe werden über eine Slave-Nummer angewählt.

Folgender Datenaustausch ist über das USS-Protokoll möglich:

• PKW-Daten zum Schreiben und Lesen von Parametern
• PZD-Daten (Prozessdaten) wie Steuerworte, Sollwerte, Zustandsworte, Istwerte

Die Sendedaten (Istwerte) werden durch Eingabe von Konnektornummern in Parametern ausgewählt, die Empfangsdaten (Sollwerte) stellen Konnektornummern dar, die an beliebigen Eingriffspunkten wirken können.

Peer-to-Peer-Protokoll

Das Peer-to-Peer-Protokoll dient zur Geräte-Gerätekopplung. Bei dieser Betriebsart erfolgt über eine serielle Schnittstelle ein Datenaustausch zwischen Stromrichtergeräten, z. B. für den Aufbau einer Sollwertstaffel. Durch die Verwendung einer seriellen Schnittstelle als Vierdrahtleitung können vom vorherigen Gerät Daten empfangen werden, die dann aufbereitet (z. B. durch multiplikative Bewertung) an das nachfolgende Gerät weitergeleitet werden. Dazu wird nur eine serielle Schnittstelle verwendet.

Folgender Datenaustausch kann zwischen Stromrichtergeräten stattfinden:

• Senden von Steuerworten und Istwerten.
• Empfangen von Zustandsworten und Sollwerten.

Dabei werden in Sende- und Empfangsrichtung je bis zu fünf Datenworte übertragen. Der Datenaustausch erfolgt über Konnektornummern und Eingriffspunkte.

Die seriellen Schnittstellen können gleichzeitig betrieben werden. So kann über die erste Schnittstelle eine Verbindung zur Automatisierung (USS-Protokoll) für Steuern, Diagnose und die Vorgabe des Hauptsollwertes erfolgen. Eine zweite Schnittstelle erfüllt über das Peer-to-Peer-Protokoll die Funktion einer Sollwertstaffel.

Steuerklemmenleiste

Klemmen auf der CUD

• Referenzspannung P10, 10 mA belastbar,
  Referenzspannung N10, 10 mA belastbar
• 2 analoge Eingänge über Differenzverstärker,
  Auflösung ± 14 bit
  0 ... ± 10 V, 0 ... ± 20 mA, 4 ... 20 mA
• 1 analoger Eingang über Differenzverstärker,
  Auflösung ± 14 bit
  0 ... ± 10 V
• 4 analoge Eingänge über Differenzverstärker,
  Auflösung ± 11 bit
  0 ... ± 10 V
• Ein Analogeingang für Temperaturfühler Motortemperatur über PT100, PTC oder KTY84
• 2 analoge Ausgänge massebezogen, 0 ... ± 10 V, ± 15-Bit-Auflösung, max. 2 mA
• Impulsgeberauswertung für 5- oder 24‑V-Geber, 2 Spuren und Nullmarke, Maximalfrequenz 300 kHz
• Stromversorgung P15, 200 mA für Impulsgeber
• 4 binäre Eingänge massebezogen, 2 mit wählbarer Funktion
• 4 binäre Ein-/Ausgänge massebezogen, Ausgänge mit open Emitter P24, 100 mA belastbar
• 4 binäre Ausgänge massebezogen, open Emitter P24, 100 mA belastbar
• Eine serielle Schnittstelle, RS485 Zweidraht oder Vierdraht, max. 187,5 kBd
• Stromversorgung P24 zur Ansteuerung der Binäreingänge
• Klemmen für Gerätemasse „digital“ (z. B.: zum Anschluss von Lasten der binären Ausgänge)
• Klemmen für Gerätemasse „analog“ (z. B.: zum Anschluss von Bezugspotenzialen der analogen Eingänge)
• Stecker für Anschluss AOP30
• Stecker für den Anschluss einer seriellen Schnittstelle RS232 und einer Stromversorgung 5 V, 300 mA (z. B.: für Impulsgeber)

Klemmen auf der Ansteuerbaugruppe

• Analogtacho 8 bis 270 V für Maximaldrehzahl
• E-STOP

Schnittstelle zum Motor

Überwachung der Motortemperatur

Es können wahlweise Kaltleiter (PTC) oder lineare Temperatursensoren (KTY84-130) angeschlossen werden. Dafür ist ein Eingang auf der Standard CUD und ein Eingang auf der Option Advanced CUD verfügbar. Bei Kaltleitern ist eine Warnungs- oder Fehlermeldung parametrierbar. Bei Verwendung des KTY84-130 kann je eine Schwelle für Warnung und Abschaltung eingegeben werden. Die Anzeige und Eingabe der Grenzwerte erfolgt in °C.

Zusätzlich kann über die Advanced CUD (Option) ein Thermo-Schalter ausgewertet werden. Bei Ansprechen (binäres Schaltsignal) erfolgt parametrierbar Warnungs- oder Fehlermeldung. Die Auswertung erfolgt über einen binären Wahleingang.

Überwachung der Bürstenlänge

Die Überwachung der Bürstenlänge erfolgt über potentialfreie Mikroschalter, dabei wird jeweils die kürzeste Bürste ausgewertet. Ist die Bürste verbraucht, öffnet der Mikroschalter, dabei ist Warnungs- oder Fehlermeldung parametrierbar. Die Auswertung erfolgt über einen binären Wahleingang.

Überwachung des Luftstromes im Motorlüfter

Dazu wird im Luftstromkreis des Motorlüfters ein Luftstromwächter eingebaut. Bei Auslösen erfolgt Warnungs- oder Fehlermeldung. Die Auswertung erfolgt über einen binären Wahleingang.

Gleichstrommotoren von Siemens

Auch wenn ihr seit vielen Jahren das nahe Ende vorausgesagt wird, werden wir an der DC-Technologie festhalten. Schließlich haben sich die DC-Motoren im täglichen Einsatz seit Jahrzehnten bewährt und sind deshalb nicht wegzudenken.

Zusammen mit den Stromrichtergeräten SINAMICS DC MASTER bilden sie immer das ideale Gespann – überall, wo kostengünstige Antriebstechnik und höchste Verfügbarkeit gefordert sind.

Durch die kompakte Bauweise und den modularen Aufbau können diese Motoren auch bei schwierigen Einbauverhältnissen eingesetzt werden.

Des Weiteren steht ein umfangreiches Programm von Anbaugeräten zur Verfügung. Vielfältige Überwachungs- und Diagnoseoptionen ermöglichen einen sicheren und störungsfreien Betrieb.

Detaillierte Vorgaben über Qualitätssicherung und -verbesserung umfassen alle Arbeitsabläufe von der Motorentwicklung bis zu Fertigung und Service. Das Qualitätsmanagement koordiniert die fehlerfreie und reibungslose Zusammenarbeit aller Unternehmensprozesse.

Unsere strengen Qualitätsansprüche gelten selbstverständlich auch für unsere Zulieferer. Alle Zulieferfirmen müssen sich nahtlos in unser Qualitätsmanagement-System einfügen.

Das Ergebnis: Nur fehlerfreie und qualitativ hochwertige Materialien werden für die Motorenfertigung freigegeben.

Kundenvorteile:

• Hohe Leistungsdichte bei geringem Bauvolumen
• Hohe Betriebssicherheit und Verfügbarkeit durch vielfältige Diagnosemöglichkeiten, zusammen mit dem Stromrichtergerät SINAMICS DC MASTER
• Hohe thermische Reserven für Dauer- und Überlast durch Isoliersystem DURIGNIT 2000^®
• Geringe Verluste durch sehr guten Wirkungsgrad
• Hohe Bürstenstandzeiten durch optimiertes Stromwendesystem

Typische Anwendungen:

• Lift- und Seilbahnantriebe
• Walzwerksantriebe und Wickler
• Hub- und Fahrwerksantriebe für Kräne
• Extruder in der Kunststoffindustrie
• Antriebe für Druckmaschinen
• Antriebe für Papiermaschinen

Weitere Informationen zu den Gleichstrommotoren von Siemens sind im Internet zu finden unter:
http://www.automation.siemens.com/ld/dc-motor