西门子直流调速器在磨床上的应用 ：《科技创新与应用》2文章论述了西门子直流调速器在轧辊磨床上的应用，详细地说明了磨床电气控制 系统功能、组成和实现，对西门子 PLC 及直流调速器的构成、性能及其功用进行了较为详细 地分析说明，对软硬件的具体实现给出了有关说明。

后指出，轧辊磨床使用调速器进行控制 系统改造是一种运行可靠、控制效果显著使用的数字化控制系统。

关键词：磨床；S7-200；直流调速器；数字化 前言 BE-760S 型外圆磨床是高精度外圆磨床，主要用于热轧工作辊的磨削。

由于设备已经使用 多年，目前电气元件老化严重，使用可控硅进行调速系统的稳定性越来越差、参数漂移较大， 稳速性能很差，故障越来越多，维修成本逐年加大，其控制精度也越来越差，导致了轧辊精度 无法满足要求，严重的制约了生产的有效进行和轧制产品精度。

原来的控制系统采用晶体管元件所构成的的逻辑电压、电流双闭环自动控制系统。

随着电 子电力技术的发展、计算机控制技术的进步，数控技术正在发生翻天覆地的变化。

数控系统已 实现了向薄化、小型、智能化、网络化方向发展，这些都为磨床的改造了技术支持和 强有力的保障。

因此，为了达到优化完善电气控制系统，方便操作、提高生产率，提高设备控 制性能的目的，我们对磨床电气控系统的改造已显得尤为迫切。

1 电气控制的功能及要求 磨床的的控制要求 （1）主轴电机为单向运行，需要转速的范围为 40～1800rpm/min，调速比为 9：1，电机 的启停操作及速度调节都是在磨床可移动的操作箱上操作。

（2）机台的运行要求：油泵运行且压力正常；保留原有的过电流、限位保护，及运行方 式；磨床的控制主要是实现低速、快速、爬行速度时的往复左右行走；左、右自动切换必须有 保护；台床具有左、右寸动运行功能；调速范围为 40～1800rpm/min 调速比 9：1。

（3）砂轮电机运行的先决条件为油泵正常运行，在油泵运行的情况下，且油压正常；运 行为单向运行方式，当电枢电流过额定电流的 120%时采取弱磁调速；砂轮台运行方式有高 速前进、后退，前冲和后冲，砂轮需实现自动给进。

（4）砂轮根据轧辊的形状不同，可选择曲面背隙补偿开关是否加入运行，可使砂轮工作 中与辊面接触均匀。

（5）系统采用西门子全数字直流调速器及 PLC 构成的全数字直流调速系统实现。

（6）改造后实现原系统的所有功能，同时操作方式应与原来的方式保持一致。

（7）直流调速器满足电控系统的静、动态调速的性能要求，电机的过载能力为电机额定 电流的 2.5 倍。

（8）系统应该具有故障自动查询诊断功能，有自动显示故障类型的功能。

（9）各个系统的安全保护设施要全面，包括：过电压、欠电压、过电流、失磁、缺相、 互锁、限位等。

2 电气控制系统的组成及控制原理 2.1 控制系统的组成 BE-760S 型轧辊磨床由一个旋转主轴，及平移台床、砂轮及其它辅助机构组成。

其中轧辊 旋转主轴传动、砂轮传动和台床移动传动为直流传动；其他如：液压泵、油冷却泵、纸过滤机 等均为交流电机。

磨床的操作主要由以下组成： （1）台车的手动往返动操作及其自动往返运行；（2）主轴的无级调速控制；（3）砂轮 机进给方式、横向移动和台车的联动等调速控制；（4）油冷却泵、液压泵、纸过滤机等交流 电机传动的控制和保护；（5）砂轮快速进给的运行、制动控制及保护；（6）轧辊旋转主轴、 砂轮、台床移动三台直流电机运行的电枢电压、电流；励磁的电压、电流以及其他的速度由仪 表显示。

2.2 控制原理 磨床的三台直流电机采用西门子全数字直流控制装置进行控制，对其主轴、砂轮、台车进 行运行速度控制，运行速度的给定采用电位计给定，PLC 根据运行控制逻辑对三台直流电机进 行启动、停止等进行逻辑控制，以满足系统的运行速度精度和性能等要求；在三台直流电机 中，为了满足系统运行的性能要求，砂轮采用由测速机测得的速度信号进行速度反馈，轧辊旋 转主轴和台床移动电机采用电枢电压反馈；交流电机根据原控制要求，由 PLC 进过中间继电 器进行逻辑控制，通过采用继电器节点使交流接触器得电动作这种方式，简化了控制，减少了 所需节点的数量，降低了成本及故障。

西门子直流控制器 6RA70 主从控制 本文先对 6RA70 直流调速器的结构及工作方式，电枢及励磁回路，通讯口 做了简单介绍。

然后详细叙述了主从控制中调速器的设置。

结果表明达到了速度 跟随和力矩跟随的目的。

1. 西门子直流控制器 6RA70 简介 目前,随着交流调速技术的发展,交流传动得到了迅猛的发展,但直流传动调速 在诸多场合仍有着大量的应用。

随着计算机技术的发展,过去的模拟控制系统正在 被数字控制系统所代替。

在带有微机的通用全数字直流调速装置中,在不改变硬件 或改动很少的情况下,依靠软件支持,就可以方便地实现各种调节和控制功能,因而, 通用全数字直流调速装置的可靠性和应用的灵活性明显优于模拟控制系统。

目前, 以德国 SIEMENS 公司的 6RA70 系列通用全数字直流调速装置在的应用为 广泛。

1.1 结构及工作方式 SIMOREG 6RA70 系列整流装置为三相交流电源直接供电的全数字控制装 置，其结构紧凑，用于可调速直流电机电枢和励磁供电，装置额定电枢电流范围 为 15 至 2000A， 额定励磁 3 到 85A， 并可通过并联 SIMOREG 整流装置进行扩展， 并联后输出额定电枢电流可达到 12000A。

6RA70 直流控制器已经广泛应用与各行 业，控制器器的核心器件上已经在国内外得到可靠实例的证实，可靠性、安全方 面较有保障。

根据不同的应用场合，可选择单象限或四象限工作的装置，装置本身带有参

数设定单元，不需要其它的任何阻力。

设备即可完成参数的设定。

所有的控制、 调节、监视及附加功能都由微处理器来实现。

可选择给定值和反馈值为数字量或 模拟量。

SIMOREG 6RA70 系列整流装置特点为体积小，结构紧凑。

装置的门内装有 一个电子箱，箱内装入调节板，电子箱内可装用于技术扩展和串行接口的附加板。

各个单元很容易拆装使装置维修服务变得简单、易行。

外部信号连接的开关量输 入／输出，模拟量输入、输出，脉冲发生器等，通过插接端子排实现。

装置软件 存放闪（Flash）－EPPOM，使用基本装置的串行接口通过写入可以方便地更换。

1.2 功率部分：电枢和励磁回路 电枢回路为三相桥式电路： （1）单象限工作装置的功率部分电路为三相全控桥 B6C。

（2）四象限工作装置的功率部分为两个三相全控桥（B6）A（B6）C。

励磁回路采用单相半控桥 B2HZ，额定电流 15－800A 的装置（交流输入电压 400V 时，电流至 1200A），电枢和励磁回路的功率部分为电绝缘晶闸管模块，所 以其散热器不带电。

更大电流或输入电压高的装置，电枢回路的功率部分为平板 式晶闸管。

这时散热器是带电的。

功率部分的所有接线端子都在前面。

1.3 通讯口下列串行接口可供使用： （1）U X300 插头是一个串行接口，此接口按 RS232 或 RS485 标准执行 USS 协 议，可用于连接选件操作面板 0P1S 或通过 PC 调试 SMOVIS。

（2）主电子极端子上的串行接口，RS485 双芯线或 4 芯线用于 USS 通信协议或 装置对装置连接。

（3）在端于扩充板选件端子上的串行接口，RS485 双芯线或 4 芯线，用于 USS 通信协议或装置对装置连接。

（4）通过附加卡（选件）的 PROFIBUS-DP。

（5）经附加卡（选件）SIMOLINK 与光纤电缆连接。

2. 西门子直流控制器 6RA70 主从模式参数设定 2.1 对直流电机在 6RA70 装置中首行基本参数设定： P100=12.5 P101=220 P102=0.5 P103=0 P104=5000 P105=0.1 P106=5000 P107=0.1 P108=5000 P109=0 P110=1.738 P111=37.96 P112=390 P113=1 P114=10

P083=3 P790=5 P791=5 2.2 主调速器设定： P794.01=K6020 P794.02=K167 P794.03=K148 P794.04=K142 P794.05=K170 U117.01=B104 P687=0 P401=15% P433=K401 P654=1 P444=B17 P445=1 2.3 从调速器设定： P625=K6002 P500=K6003 P687=B10 P661=K6100

合闸后，当不按 B10 时，从机速度跟随主机；如图 1。

图1 当按下 B10 时，从机力矩跟随主机；如图 2。

图2 3. 小结 本文介绍了 6RA70 直流调速器的结构及工作方式， 电枢及励磁回路， 通讯口， 并对主调速器和从调速器进行了相应的设置。

通过调试，达到了预期的效果。

中人 ZRDG-TS 工业交直流调速系统实训装置 021-******** （一）设备外观图 （图片仅供参考、以实物为主） （二）设备概述 本设备是依据高等校新统编教材 《电力拖动自动控制系统》 、 《直流调速》等教材大纲的要求，为配合高等校、职业培训技术 校相关教学，及有关电力拖动、直流调速等自动化控制课程而推 出的一个现代化实训平台， 产品设计时充分考虑了目前国内实训系统 的现状及发展趋势，精心设计而成。

在同类产品具有结构合理、功能 完善、便于操作、高的优点。

（三）技术参数 1、交流电源：三相五线 AC 380 V±10% 50Hz；

2、温度：-10～50℃；环境湿度：≤90％无水珠凝结； 3、外形尺寸：长×宽×高=1800mm×760mm×1770mm； 4、整机功耗：≤1.5 kVA； 5、安全保护措施：实训台桌面采用高绝缘、高强度、耐高温的高密 度板。

具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国标标准。

采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线 （四）功能特点 本设备体结构： 本设备实训桌为铁质喷漆结构，桌面为防火、放水、耐磨高密度 板，结构坚固。

形状似长方体封闭式结构，造形美观大方。

设有 4 个 小抽屉，用于放置工具、存放部件及资料等；另有一个大储备箱，用 于存放大件工具或实训设备。

桌面一个宽敞舒适的工作台面。

实 训桌还设有 4 个万向轮和 2 个固定调节结构，便于移动和固定，有利 于实训室的布局。

本设备将全数字直流调速器上的端子全引到面板上， 强弱电完全 分开，增强设备的安全型。

其它配置设备均采用挂箱式结构，移动性 和扩展性强、维护方便等优点。

还包括以下特点： 1. 网络化：网络化时当今世界自动化控制的主流，如今的直 流调速器不仅可以通过调速主机上传统数字量、 模拟量的 I/O 点来实 现对直流电机的控制，还能通过人机界面、PLC 的现场总线或工业以 太网技术实现对调速器进行信息资源共享和控制， 来实现对直流电机 的控制。

避免单机设备缺乏信息资源的共享而造成的控制单调现象，

甚至还可以利用计算机与其联网，通过组态软件在计算机组态，完成 对实训装置的远程监控。

2. 现场化：传统教学实训设备只是纯粹完成学校验证性实训 而刻意设计制造的产品， 造成教学和工厂实际自动化生产设备相脱节 的现象，故现场化的教育方式十分必要，本产品选用工业化产品和目 前新工业技术，完全符合工业现场化应用标准。

3. 实训性：开放式教学的目的，主要是提高学生的实际动手 能力， 本装置中调速器的所有硬件电路均以开放式结构形式在面板上 作了详尽的描绘，相应 I/O 点通过弱电端子全部引出，学生可以 通过选用实训导线方便灵活地自行接线组合。

4. 性：本装置选用地直流调速器是当今新工业产品， 它以两个高效率地 CPU 为核心，融入了功能强大而又丰富地控制、运 算和通信处理软件， 使得以前在模拟直流调速驱动装置中实现地复杂 调速拖动控制在本实训模块上都可变得轻而易举地实现。

5. 多样化：为尽可能反应出目前直流电机调速的多样化，我 们可以多种控制方式， 本实训装置除了可进行一般常规直流电机 速度调速控制实训外，如果增加工艺板（须再购买）后还可以实现各 种复杂传动控制，如张力、位置、卷取、摆动等控制。

教师可以根据 学校教学目的的不同，灵活选择控制方式。

本设备各个单元及器件的功能特点： （1） 直流调速器  额定电枢电压：420V

 额定励磁电压：325V  额定电枢电流：15A  额定励磁电流：3A  大输出功率为：6.3kw  通讯口：设有两个通讯口。

一个支持 USS 通讯协议，完成参事 设定及数据记录的功能，另一个支持 PROFIBUS-DP 通讯协议，完成与 现场总线的连接。

（2） 仪表  数字式直流电压表一只：测量范围为 0～500V，三位半数显， 多档测量：0~1V，0~10V，0~100V，0~500V，精度 0.5 级，可以进行 以太网通讯，读取电压值并保存，绘画出动态曲线供分析，具有量 程保护等功能为可逆调速系统电压指示。

 数字式直流电流表一只：测量范围为 0～5A，三位半数显，多 档测量：0~5mA，0~50mA，0~500mA，0~5A，精度 0.5 级，可以进行以 太网通讯， 读取电流值并保存， 绘画出动态曲线供分析， 精度 0.5 级， 具有量程保护等功能，为可逆调速系统电流指示。

 带镜面精密指针式直流电压表一只：测量范围为 0～±300V， 精度 1.5 级，为可逆调速系统电压指示；  带镜面精密指针式直流电流表一只：测量范围为 0～±2.0A， 精度 1.5 级，为可逆调速系统电流指示。

（3） 安全保护  三相“C”型隔离变压器一组（三只） ：三相电源首先通过三相

漏电保护器，然后经接触器到三相 C 型隔离变压器，使输出与电网隔 离，对人身起到一定的保护作用。

 漏电保护器：对隔离变压器的线路出现的漏电现象进行保护， 使控制柄内的接触器跳闸，切断电源。

 实训连接线及插座：安全性符合相关的国标标准，所有材质均 符合环保标准，连接及插座采用全封闭工艺，使用安全、可靠、防触 电。

（4） 报警功能：可设定设备供电时间与断电时间，实训中时 间定时、故障报警等功能。

（5） 控制屏： 控制屏正面安置西门子 6RA70 系列全数字调速 器， 并将调速器的端子全引到面板上， 并区分强弱电； 正面有大凹槽， 内设有一根不锈钢，可挂置实训部件。

（6） 电源单元： 电源单元上配有电源指示灯、 三相空气开关、 单相空气开关、熔断器、交流接触器（将触电引到面板上） 、直流指 针式电压表和电流表、直流数显式电压表和电流表、时间管理器（液 晶显示器） 、急停按钮、键盘和 AC220V 电源插座等装置供电由这些插 座；控制屏两边设有单相三级 220V 电源插座。

（7） 电机测速系统：本机组设有直流他励电动机、三相鼠笼 异步电动机、测功机、测速发电机、旋转编码器、铁质安装导轨、机 座等。

（8） 触摸屏挂箱：采用工业触摸屏作为人机对话界面，采用 SIEMENS TP177A 人机界面。

不仅可对使用设备进行监测，还可以对

设备进行简单控制，在工业现场广泛使用，STN 液晶显示（LCD）4 种 蓝色色调，5.7 英寸（320×240） ，1 个 RS422，1 个 RS485。

（9） S7-300 PLC 可编程控制器挂箱： PLC 在工业控制系统中， 处于核心的位置， 为保证性能上的强大， 本设备选用西门子的 S7-300 的可编程控制器，本设备选用的 PLC 工作存储器容量为 64 KB 工作 内存；0.1 ms/1000 条指令；集成有 DI16/DO16；3 路脉冲输出(2.5 kHz) ； 3 通道计数与测量增量型编码器 24 V (30 kHz) ； MPI+ DP 连接器(DP 主站或 DP 从站)；多排多可组态 31 个模块；进行直 接数据交换时具有发送和接收功能；恒定总线循环时间；路由； S7 通讯(可加载的 FB/FC)；固化程序 V2.6；DI/DO 大 1024/1024 点； 可供教师完成毕业设计或研究生课题等。

为了突出除 PLC 的通讯功 能，除主机外，还带可以配太网通讯模块（客户需要可要求） ，可完 成 PLC 与以太网设备的通讯联系。

（10） 实训元器件：装有钮子开关、可调电位器、＋ 24V/2A 的直流电源、AC220V 交流接触器等。

（11） （12） 工业网卡及通讯线：CP5611 卡及 MPI 电缆 系统软件：装置三类软件，类是直流调速主机 的配置软件，完成对主机各参数设置及修改第二类是编程软件，包括 PLC 的 SETP7 编程软件等； 第三类为工控组态软件完成对设备的监控； 软件可根据要求灵活进行选择。