西门子6ES7355-1VH10-0AE0功能介绍

一、概述：

随着工业自动化水平的提高及各行业电动机应用的增多，单机容量的增大，这一数量庞大的电动机，按电压等级可分为10kV电动机、6kV电动机、380V电动机，按重要性可分为1类负荷、2类负荷、3类负荷，按容量可分为大型电动机、中型电动机、小型电动机。

单纯的依赖DCS系统，或PLC控制系统，仅能完成对电动机的基本控制功能，而其保护、测量、整定、故障记录等功能还依赖大量的其他外围设备来完成，随着微机通讯技术的发展，采用分散分布式的结构集中控制、保护、测量、通讯功能于一体的综合自动化装置将是今后发展的方向。

微机式智能保护设备可靠性、安全性在不断的提高，其功能也更加完善，应用更加广泛，以国外的电气公司相继推出低压电动机综合保护和控制设备为标志，一种全新的低压马达控制保护解决方案诞生，比较有代表性的有：阿尔斯通公司、罗克韦尔公司、东芝公司、西门子公司。ARD电动机保护器是目前国内具有国际水平的马达智能保护控制单元，在国内具有一定代表性。

ARD在电动机控制中，取代了传统方案中的许多繁杂的二次接线，仅需接触器配合就可完成多种操作和大量的保护通讯功能。

操作功能具有：直接起动、双向起动、星三角起动、停车等功能，可以编程就地操作或者设成远程控制，另外还可以通过编程器实现断路器的“三遥”测控。

保护功能具有：过载反时限(多种等级曲线可选)、过流、漏电接地、欠流、三相不平衡、热保护、接触器吸合状态检测、起动超时、欠压等保护功能。

监视功能：三相运行电流显示、电机起动电流显示。

维护功能：起动次数、运行时间、接触器故障、历史故障信息查看、报警信息显示等功能。

通讯功能：具有RS485接口，可挂接PROFIBUS现场总线、MODBUS现场总线。可实现“四遥”功能。

二、ARD系列电动机保护器的突出优势

ARD电动机保护器，是国内比较有影响力的产品。现在，电动机馈线保护控制系统从设计、安装、调试到投入运行，其周期越来越短，而对装置的要求却日益提高，这就要这个系统必须结构紧凑，智能化程度高，功能强大，使每台电动机均有的保护，并且接线尽量简单。ARD正是基于以上要求设计的。

1.1ARD本身除具备正常的直接起动、双向起动、星三角起动、停车等控制功能外，还能通过编程器，编程为就地操作或者远程控制。使得传统方案中复杂的二次接线，如：起、停逻辑电路，电气互锁逻辑电路，都可以取消，ARD的一切逻辑都由芯片完成，大大降低了接线成本。

1.2保护功能更加完善，导致电动机的过载原因很多，如负荷过载、相故障、转子失速、起动超时，装置针对以上故障都可以进行正确判断并且进行保护。ARD除具有过载、过流、欠流、漏电故障保护外，还可以实现三相电流不平衡，电机断相保护、过热保护和接地故障监视功能。通过编程器可对装置参数进行设定。取消了传统功能单一结构复杂的热继电器、电流表、互感器、变送器、I/O模块、大熔点的操作按钮、以及二次继电器和线缆等。

1.3配合操作显示模块，具有电流、故障类别、起动电流、起动时间、操作次数等显示功能。ARD显示模块可进行定值设置，性能测试，故障查询等多种操作。通过串行接口，与现场总线系统的连接，实现通讯组网，总线控制。

1.4小巧的体积和灵活的安装方式。ARD可配显示模块使用，也可以单独使用，可以水平安装，也可以竖直安装，ARD的体积81.5×90×86，整个体积大约只有一个接触器大小。

ARD取代传统的接线，既节约了元器件，使总投资成本下降，又大幅度提高电机控制的可靠性和自动化水平。(见下图1图2传统方案与ARD方案的比较)

三、先进的控制单元

硬件线路有两大部分，马达控制器的核心部件为MCF51EM256，主要完成数据采集，数据处理及各种控制和保护功能;PROFIBUS-DP接口核心部件为VPC3和12C5A，SPC3为PROFIBUS-DP专用协议芯片，负责将主站送来的数据拆包，并将其送往12C5A，同时将12C5A传来的数据打包，上传给主站。12C5A是MCF51EM256和VPC3之间的桥梁，负责将MCF51EM256送来的数据传给VPC3，同时将VPC3拆包后的数据下传给MCF51EM256。马达控制器和PROFIBUS-DP接口之间采用RS485串行接口交换数据(通讯协议满足MODBUS)，马达控制器和PROFIBUS-DP接口为两块相对独立的模块，如不需联网，可以不选用此功能，这样可以降低产品的成本。

四、简便快捷的操作功能

ARD具备非常广泛的控制功能，它可以灵活的作为电动机直接起动器，双向起动器，星三角起动器，同时还可以作为变级开关，电磁阀起动器。

由于该装置实际上就是一套分散分布式的低压马达智能控制保护系统，所以它同其它的控制系统(如DCS系统)仍保持相对的独立性，当上一级的控制系统或通讯系统发生故障，它可自动切换到手动模式，来控制负荷的停运或者继续运行，而此时，该装置所保护的电动机连续运行的可能性大大加强。

按照ARD所做的电动机二次线，和传统的二次线相比较，我们会发现，在满足了各种条件的要求下，二次控制回路变得简洁，标准，使我们彻底的摆脱了原来大量落后的继电器给我们带来的困扰，一次设计也更加得心应手，配合操作显示模块，完成各种测量，显示，操作功能。

ARD可以使用已定义好的控制功能和基本的连锁要求，来完成我们一些普通电动机控制，Zui大限度的减少程序输入的工作量，减少出现错误的可能性，缩短程序循环的时间，更好的保证可靠性，同时可以更大程度的减少我们二次设计的工作量。

装置可对电动机的接地故障进行保护和连续监视，对于三线式接线的电动机，可通过装置内部的接地故障检测装置进行，另外，还可以通过连接一只外部矢量和电流互感器，的测出接地故障电流，通过对设定电流进行比较，来实现电动机失速保护。

五、新方案应用范例

ARD智能马达控制器在应用上很灵活，通讯和显示模式都是可选的，但其基本操作保护功能不改变。

5.1单机操作应用

在分散工作环境中，有大量单台电机在工业生产中运行，这些电机可不要通讯功能，仅需可靠的起、停、故障保护、故障分析、运行参数查看。以很低的成本就能实现以上功能。其接线原理图如下：

a)直接起动接线方式

5.2总线组网MMC马达控制中心

MCC马达控制中心是ARDZui能展示其优势的应用的地方，可以通过组网集中控制电机，通过串行接口，实现与现场总线系统的连接，可选用PROFIBUS或MODBUS协议，通过通讯组网，控制中心可以采集到每台电机的当前运行参数，同时也可以通过上位机的组态软件，对所有电机实现逻辑操作控制，实现工程师工作站，做到马达控制中心的无人值守。

ARD具有小巧的结构，对于100A以下的ARD马达控制器可安装于1/4的抽屉柜，820A以下的ARD可以安装于1/2的抽屉柜，采用上述设备的具有可通讯功能的智能型低压开关柜，可将所有的控制保护，测量，通讯，功能集成在一个抽屉元内，使设计的整个控制系统相互之间的连线非常少，节省了控制级与现场之间的布线成本。

抽屉式开关柜朝紧凑型发展是必然的，ARD智能控制器在MCC控制中心的应用，使二次接线更加简捷，低廉。同时提高了控制回路的可靠性和自动化水平。目前，由于电机的应用涉及到发电，化工，环保等多种工业场所，在这些场所ARD都能发挥其智能控制的优势。

ARD可通过串行接口，实现与现场总线系统的连接，通过通讯组网，可实现“四遥”监控管理。

结束语

，对于工业生产的低压马达控制保护系统，提供了一种崭新的概念，通过ARD即可实现对电动机完全的保护和监控，也可实现其他动力出现的“三遥”测控，而无需再另外安装其他保护和控制设备。因此，使总投资成本下降，又大幅度提高电机控制的可靠性和自动化水平，新型马达控制保护方案的推广运用是必然的趋势。

一、引言

目前，数控雕刻机逐渐成为各行业生产的必备专业工具。随着CNC数控技术配合高性能的变频控制器和伺服驱动设备在各生产行业的发展应用，数控雕刻机日益成为当今雕刻行业的主流配置。

主轴系统是数控雕刻机的重要组成部件，其性能对数控雕刻机整机的性能有着至关重要的影响。变频器作为主轴系统中的心脏，更是的关键部件。本文主要介绍的是变频器在数控雕刻机主轴拖动系统上的应用。

二、雕刻机的组成及工作原理

当今主流数控雕刻机是由计算机、雕刻机控制器、雕刻机主体三部分组成，其工作原理是通过计算机内配置的专用雕刻软件进行图样设计和排版，经由计算机把设计与排版的信息传送至雕刻机控制器中，再由控制器把这些信息转化成能驱动步进电机或伺服电机的脉冲信号，控制雕刻机主体上X、Y、Z三轴的雕刻走刀定位。同时，控制器启动变频器，带动主轴电机的雕刻头高速旋转，对固定于主机工作台上的加工材料进行切削、钻铣，即可雕刻出在计算机中设计的各种平面或立体的浮雕图形及文字，实现雕刻自动化作业，按照不同的加工材质和工艺要求，可以搭配不同的专用配置刀具。

三、数控雕刻机的主轴控制系统

主轴系统是数控雕刻机的重要组成部件，其性能对数控雕刻机整机的性能有着至关重要的影响。

数控雕刻机要求主轴系统采用无级变速，目前多采用变频器驱动异步交流电机来实现。主轴电机多采用两极高速无刷水冷电机，噪音小、切割力度大。运行转速一般在0～24000r/min，对应的变频器运行频率为0～400Hz。为了提高加工效率，大型的雕刻机会装有多个主轴机头，一台变频器同时驱动多个主轴电机工作。

四方E550L系列雕刻机专用变频器以其独特超强的性能和优越的性价比，满足了主轴要求调速范围广、转速稳定度高、过载能力强、低速力矩大、加减速时间短等方面的性能特点，在国内雕刻机市场占有相当大市场份额。

四、主轴系统的电气接线图及变频器参数设置

雕刻机供电系统有单相220V和三相380V。大多数机型采用单相220V供电。电气接线方式根据频率源给定方式的不同，分为以下两种：

1、主轴频率来源为模拟量给定的方式

变频器的频率源采用的是数控系统输出的0~10V模拟信号，对应运行频率为0~400Hz。此方式可以对主轴实现无级调速，根据不同的雕刻对象或者雕刻工艺，实时改变主轴切削转速。广泛应用于要求雕刻工艺较高、较精细的中高端雕刻机。

变频器的安装接线简图如下：

AI/GND接受控制器输出的0~10V模拟量信号，此电压值与变频器里参数设置的调速频率范围对应成正比。X1/CM为变频器正转信号，当控制器发出正转信号，则控制器上的输出继电器动作，继电器的常开触点吸合，提供信号给变频器。L1、L2为变频器的电源输入，若变频器选择三相输入，则连接在R、S、T端子上即可。TA/TC为变频器继电器输出，通常选择变频器故障报警输出，接入雕刻机控制器或者外部故障指示回路。

雕刻机专用变频器内置雕刻机专用程序，出厂默认行业参数，无需繁琐设置，固化出厂参数如下：

2、主轴频率来源为多段速给定的方式

用户按照雕刻机的加工工艺要求，事先在变频器参数里设定好主轴的多个运行频率，当数控系统需要不同主轴频率时，由雕刻控制器输出的多路数字量信号，按照事先设定组合方式所对应的变频器设定运行频率，能快速的响应用户编写的雕刻程序中对主轴转速的要求，使雕刻达到效果。此方式运行的主轴非无级调速，只能运行固定的几个频率，一般用于雕刻工艺要求较低的场合和较低端的雕刻机。

X1/CM为变频器的正转信号，雕刻机控制器发出正转信号启动主轴电机。X2/X3/X4为多段速选择的数字量信号。连接到雕刻机控制器的无源输出触点，变频器根据X2、X3、X4的不同组合信号选择设定的频率运行。

在客户要求减速时间较短的场合，可根据需要选配接制动电阻，接入主回路端子的P+/PB之间。制动电阻功率可参考说明书附录部分的机器功率等级选择相匹配的型号。

六、雕刻机的分类及应用行业

数控雕刻机按应用可分为：木工雕刻机、石材雕刻机、广告雕刻机、圆柱雕刻机、工艺雕刻机等。

1、 木工雕刻机主要用于木器加工，使其更具美观价值。

2、 石材雕刻机可在石材、陶瓷、瓷砖上雕刻字画。

3、 广告雕刻机广泛用于雕刻各类标牌、有机玻璃、石门牌、三维告示牌、装饰礼品等。

4、圆柱雕刻机也称立体雕刻机，能在圆柱型物品的表面雕刻。

5、工艺品雕刻机俗称玉石雕刻机。它的精度高，雕刻速度相对要慢，台面尺寸也较小，适合做精细的工艺品雕刻。

七、 小结

国内数控雕刻机厂家主要分布在山东济南、安徽合肥、江浙沪一带。其中四方变频器凭借着出色的性价比、稳定的转矩特性、完善的售后保证等特点，在群雄逐鹿的雕刻机市场中有着极大地占有率，四方变频器为雕刻机行业提供着Zui稳定的主轴动力保证，为雕刻机市场的蓬勃发展贡献出强健的力量。