西门子6AV6542-0AG10-0AX0

西门子6AV6542-0AG10-0AX0

西门子的全集成驱动系统（IDS）助力内蒙古北方重型汽车股份有限公司（简称北方股份）研发了**台自主品牌矿用卡车NTE260。具有更好集成性和兼容性的IDS解决方案和多项**技术，为卡车带来更高安全性的同时，大大提升了卡车的性能。可靠耐用的西门子驱动产品，**卡车能在-40℃～+50℃（如果选装加热器，还可以达到更低的作业温度）和高海拔条件下正常工作。

在露天煤矿开采现场，已经很少能看见人工劳动，取而代之的是矿用卡车、电铲和拉斗铲三大“巨人”忙碌的身影。其中，矿用卡车是矿山开采过程中非常重要的运输工具，其性能的优劣直接影响到矿山的开采效率和运营成本。而驱动系统作为矿用卡车的灵魂，是**“巨人”高效运作的基础，在矿用卡车性能方面起着举足轻重的作用。矿用卡车根据驱动方式不同可分为机械式矿用卡车和电动轮矿用卡车两种，由于电动轮矿用卡车具有结构简单、驱动力和电制动力强劲、配件损耗少、节省燃油等特点，已经成为矿用卡车发展的主流趋势。

矿用电动轮卡车的研发与生产需要足够技术实力及制造工艺水平，所以世界上能够研发和生产矿用电动轮卡车的企业数量不多，国外矿车成员占**矿用电动轮卡车市场份额的90%以上。

内蒙古北方重型汽车股份有限公司（简称北方股份）是中国非公路矿用车行业的**企业，立志打造*的品牌卡车。2009年12月，北方股份与西门子签约合作，不到两年的时间，北方股份一个*、拥有完全自主知识产权电动轮矿用卡车NTE260诞生了，它的出现实现了国内自主品牌200吨级以上电动轮矿用卡车的又一个突破。

NTE260无疑是个庞然大物，自重160吨，额定载重236吨，仅轮胎就有两个成人高。让这个“巨人”动起来，为人们去工作，可不是一件容易的事。西门子基于为**800多台矿用卡车提供驱动系统解决方案的经验，根据全集成驱动系统（IDS）的理念，为客户提供了全交流电控驱动系统，包括集成性的逆变器、制动电阻箱、发电机、牵引电机、齿轮箱、SIBAS核心控制器、状态监控和数据采集分析系统SIRAS/MIDAS等，不仅让“巨人”动起来，而且**巨人日以继日安全高效地为人们运送物料。

添三份保险，多十分安全

安全性是矿用卡车设计的**标准，西门子的驱动系统解决方案是全集成的理念，不再仅仅看重单独产品的性能，更强调驱动系统产品集成的解决方案，为客户带来更多收益。在这个项目中，基于全集成驱动系统的理念，西门子提供的解决方案中包含了三项**技术：1. 通过传感数据精确计算上坡力矩，防止溜车；2. 车轮速度传感器可自动检测有无打滑和空转，通过改变力矩让车轮速度一致，防止打滑和空转；3. 当发动机出现故障突然停机时，电气制动依然可制动停车，为卡车的安全添加了三份保险。

首先是防溜车技术。爬坡过程中，对于卡车的安全性是一个较大的考验，试想一下，NTE260在坡上溜车，就好比400吨的巨型圆石从坡上滚下，危险可想而知。传统的矿用卡车的爬坡操作如同开手动档汽车，需要油离配合，整个过程中四肢并用，对于驾驶员是一个挑战，更主要的是安全性不高。而西门子的解决方案，在车上安装了坡度传感器和车重传感器，通过检测的数据，系统可以自动计算车辆爬坡时所需的力矩。就好比开自动挡车，操作简便更安全。另外，一旦车运行的方向与预设的不一样，卡车机械闸会自动启动，防止溜车。再通过传感器的计算，当达到启车所需力矩时，闸才会松开。计算误差在5%以内，精确的力矩计算，使得卡车在坡上的启动更加平稳，不会颠簸。

在雨雪天，卡车在行进过程中容易出现打滑现象，如某个轮胎不动、轮胎悬空等问题。不仅容易磨损轮胎，较主要是有较大的安全隐患。西门子另一项**就是防打滑技术，通过在前后轮上加入速度传感器，通过前后轮速度不一致时，系统判断卡车出现打滑，自动矫正车轮的驱动力矩，使卡车正常运行。

矿用卡车的能源是自给式的，通过柴油发电机发电，供电气控制系统使用。一旦在卡车运行过程中，突遇发电机停转，意味着卡车的电气控制系统因失去电力而失灵。这时，400吨的卡车只能靠机械闸制动，危险性较高，如此大的安全隐患是西门子不能放过的。经过研发，西门子获得了一项当发动机出现故障突然停机时，依然可电气制动的**，并运用在NTE260上。驱动系统能一直监测发动机的速度，一旦发电机停机，发动机的转速会突然下降，系统检测到发动机的转速下降到特定的阈值，将卡车自动切换到电气制动状态，这时电机变成发电机，将现有的动能转换成电能，用以电气制动。

安全、可靠、效率的较大化融合

西门子的三项**，为“巨人”平添了三份保险，体现了安全至上的宗旨。除了安全的**标准，可靠性和效率是卡车性能的另外两个重要指标。这样一个巨型的机械的一次性投入和耗油量是巨大的，靠拉物料来盈利的卡车，不仅要在复杂矿场环境下能连续作业，较大限度节省能耗和降低每顿运料的费用，同时还需提高作业效率才能获得较大利益。

西门子的IDS解决方案提供的是机械产品与电气相结合的解决方案。一体化的解决方案集成性高，兼容性强，采用统一的CAN总线，协调各部件的功能，使系统较优化。在每个部件在使用和功能设计上都追求尽善尽美，如使用标准化的集成性逆变器，高集成性带来高可靠性，系统的诊断和编程也更方便。采用斩波器代替电磁接触器，相对于需要定期检查维护的接触器，斩波器寿命更长，基本*维护，并且可均匀调节电压，通过电制动将车辆速度降到0，避免其他机械磨损。同时斩波器还具有噪音低的特点。西门子还将风冷系统独立出来，这样可以自由调节风量。相比于与发动机同轴的风机，发动机转速达到750r/min时，卡车即可实现满风量，*达到1400r/min，为用户节省燃油；在高海拔地区，还可根据工作环境调整参数、提高风机速度，增加供风量。设备冷却效果优于不能调速的风冷系统，更节能。

基于全集成驱动系统（IDS）解决方案，还提供对电动轮驱动系统进行全生命周期的管理服务。在卡车控制箱中安装工业级的监控计算机实时采集数据，通过移动网络远程传送数据，跟踪卡车的整个运行状态。用户可以通过西门子提供的页面实时监测车辆状态，工程师可以远程对车辆软件进行维护升级，并且通过趋势分析对车辆做预防性的维护，从而获得更高可用性和更低的操作成本。即使需要现场服务，西门子**化的服务理念和服务网络，可以为客户提供更加方便快捷的服务。

西门子IDS带来了更高的安全性，提高了产品整体性能。NTE260较高车速64.4kph/ 40mph；动力强劲，爬坡性能优良，较大爬坡度30.1%；可靠耐用的产品，**卡车能在-40℃～+50℃和高海拔条件下正常工作，温度和海拔再也阻止不了“巨人”前行的脚步。实践证明，西门子全集成驱动系统的可用率高达98%以上，**平均标准的95%。燃油消耗更低。与机械传动相比，电驱动可以减少柴油消耗量，效率提高4%-6%，为企业带来可观的经济效益。

除此之外，所有采用西门子电动轮驱动系统的矿用卡车都可使用西门子*有的**架线技术，继续为客户降低成本。通常情况下，80%的燃料消耗在上坡阶段，使用架线系统，爬坡过程中引入电力，燃油消耗量节省近50%。架线驱动系统能够比柴油驱动提供更大的动力，卡车的爬坡速度几乎翻倍，生产效率提高20%；减少了噪音、尾气和碳排放。这项技术在国外的矿用卡车已经得到了广泛的使用，西门子下一步将寻求更多的合作伙伴，将这样的**技术运用到国内的矿用卡车上，将技术转化为更多的产品，用实际应用拓展更大的市场。

西门子作为*的电动轮驱动系统的提供商，从1998年为Hitachi和Liebherr提供GTO（门控晶闸管）型卡车传动系统的样机开始，到2013年，**各地共分布着1000多台配备西门子驱动系统的卡车、电铲和拉斗铲（卡车807台，电铲222台，拉斗铲8台）。每天这些“巨人”在不同的矿场工作着，帮助人类在恶劣的露天环境下完成艰巨的工作。目前世界上较大的交流电动轮卡车——Belaz的75710，一次能运输450吨的物料，在卡车中的驱动系统上显赫的印着西门子的标志。

**章 总则
Q1: 如何根据负载特性以及用户要求正确的选用西门子软起动器
A1：软起动器作为控制三相异步电动机起/停的器件，主要用途是有效降低起动电流，以及控制停车过程。其主要工作原理是通过控制主回路上的可控硅导通角，从而控制起动电压。由于起动电压与起动电流近似成正比关系，因此通过调节起动电压即可降低起动电流。

常见的电机起动方式主要有：直接起动、星三角起动、自耦降压起动、变频器起动以及软起动。在为负载选择软起动器时，应先考虑软起动器能否满足负载工作情况。例如需要进行电机转速控制的工况不能选择软起动器，因为软起动器没有调速的功能。对于特殊负载，尤其是起动转矩大/加速转矩大/起动时间长的重载情况，也应充分考虑软起动器能否适合负载特性。

确定选择软起动器时，首先应确定负载类型。对于起动转矩小/起动时间少于20秒的常规负载（如一般风机/泵类），可选择西门子标准型软起动器3RW30/40系列。对于起动转矩大/起动时间长的重载情况（如破碎机/提升机/罗茨式风机等），建议考虑西门子高性能型软起动器3RW44系列。

接下来应根据电机额定电流/电压选择软起动器，电机功率只作为参考参数，特别是客户使用国产电机时，请务必核对额定电流以确保足够的余量。

此外，还应提供控制电压，电网频率，现场环境温度，通风散热情况，海拔高度，每 小时起动次数等参数。对于高温/高海拔/高起动频率的应用环境，应考虑放大选型。
若客户需要特殊功能，如保护功能/显示功能/通讯功能时，应查阅西门子不同系列软起动器的特性区别。

具体选型数据请参阅西门子3RW系列软起动器选型样本，特殊应用情况可使用西门子公司提供的Win-Softstarter软件进行选型并仿真或联系西门子技术支持。

Q2: 3RW系列软起动器旁路运行是怎么回事？旁路接触器应如何选择？
A2：3RW系列软起动器起动完成后，主要会有两种运行方式：持续运行和旁路运行。此时晶闸管处于全导通情况，系统进入恒速运行状态。在此，我们建议用户较好采用旁路方式运行，即当起动结束达到全电压后，将主回路切换至与晶闸管并联的旁路接触器上。这样会有两个好处：
1、减少晶闸管的运行时间，提高晶闸管使用寿命，从而降低维护成本。
2、降低晶闸管导通时的热损耗，有利于设备散热并可有效降低设备功耗。

对于3RW30/31，3RW40和3RW44系列软起动器，设备已经内置有旁路接触器，因此客户*单独选择外置旁路接触器，从而降低了采购成本并简化了设计。

Q3: 什么是轻载起动、一般负载起动和重载起动？
A3：我国通常以(电机直接启动的)起动时间4S和8S为分界点，划为三档。分别称为轻载起
动、一般负载起动和重载起动。
西门子软启通常按(脱扣等级)Class10(小于20S 350%In电机)为正常启动,Class20(小于
40S 350%In电机)为重载启动,Class30(小于60S 350%In电机)为**重载划分。

*二章3RW44软起动器

Q1: 3RW44控制线的较大长度是多少？
A1: 允许控制线的较大长度为１０００米．可用内部２４ＶＤＣ或外部２４ＶＤＣ．
考虑到电磁兼容性，一定注意要远离动力电缆。

Q2: 要取消3RW44软起动器的内部电机过载保护，如何设定？
A2: 在菜单项＂电机保护／脱扣等级＂：设置为“无”可关闭电机过载保护功能
＂电机保护／温度传感器＂：设置为“禁用”可关闭电机过温保护功能
注意：请充分考虑此设置可能导致软起动器和电机损坏

Q3: 3RW44电机额定电流与CLASS等级的设置
A3: 3RW44软起动器，当电机额定电流设置与CLASS等级不符时，软起动器会出现故障报警。由于3RW44 有3套参数设置，3套参数可以设置不同的额定电流。但CLASS等级在“电机保护”选项中设置，且只能设置一个参数。所以3套参数设置的额定电流都需要与CLASS等级相符合。否则会出现报警。

举例：
3RW4427，CLASS10时较大允许额定电流为93A；CLASS30时较大允许额定电流为77A。
如果将参数组1的额定电流设定为93A，并使用指令“将电机参数复制到PS2+3中”，CLASS设置为10，可以正常工作。然后将参数组1的电流改为77A，不复制给参数2和参数3（仍为93A），脱扣等级设定为CLASS30，将会出现报警。

Q4: 3RW44软起动器的95,96,98为综合故障，什么原因会引起它动作？
A4: 95，96，98为带公共点的常开常闭综合故障触点，95为公共点，95/96为常闭触点，95/98为常开触点。当出现故障时，会引起触点动作。具体哪些故障会引起综合故障动作，可查看系统手册“诊断与状态信息”。请注意此触点只在故障情况下才动作，警告不会动作。

Q5: 3RW44有紧急起动的功能,但为什么紧急起动按钮合上后,软起动器并没有起动?
A5: 紧急起动是指电机出现相不平横;热模型过载;温度传感器开路; 温度传感器短路; 温度传感器过载;**过较大起动时间;**过或低于电流限制;接地错误;不可能的Ie/Class等级的设定时,不需要做复位,采用紧急起动的功能就能立即重新起动.除了以上故障,其它故障不能实现紧急起动。但紧急起动命令必须和电机正转命令同时激活,软起动器才能实现紧急起动.单独的紧急起动命令信号不能导致软起动器的起动.

Q6: 3RW44软起动器较多可设置3组参数,如何用手动控制通过不同参数组进行起动?
A6: 将某一开关量输入设置为”电机右转PS1”,并通过此输入给软起动器起动信号，则**组参数起作用，即软起动器按照参数组1的设置进行起动。如设置为”电机右转PS2”,则*二组参数起作用。如设置为”电机右转PS3”,则*三组参数起作用。

Q7: 如何选择3RW44系列软起动器的散热风扇?
A7: (1)3RW442，3RW443，3RW444及3RW445系列
风扇为标准配置，不需额外订购。也可以作为备件单独购买。

(2)3RW446系列软起动器，
风扇为标准配置，不需额外订购。3RW446系列软器除具有其他3RW44系列软器有的下部风扇外，还额外配置了一个前部风扇。风扇可以作为备件购买。

注意：加装散热风扇可以有效的提高软起动器的操作频率，建议现场温度较高或操作较频繁的用户加装风扇。

Q8: 3RW44如何通过液晶屏旁的按键起停电机 ?
A8:第一步：在电机控制内*三项“标准控制”，选中“按键”

第二步：然后在“通过按键控制电机”中，“按键控制”选中激活

第三步：然后在“通过按键控制电机”中，“参数组”，选定参数组1(以参数组1为例，如采用其他参数组控制，可以此类推)

第四步：然后在“通过按键控制电机”中，“控制功能执行",选定电机右转（选中后会有一个小叉），然后按下“发送”指令，即可右转电机

第五步：然后在“通过按键控制电机”中，“控制功能执行",再选定电机右转（小叉消失），然后按下“发送”指令，即可停止电机（电机在按键控制转动的时候，只能通过此方式停机）

Q9: 给3RW44软起动器停止信号，风扇会马上停止吗？
A9: 3RW44软起风扇是从控制电源取电，给软起动器起动信号后，风扇开始运行，给停止信号后，风扇不会马上停止，会运行一段时间（大概十几分钟），才会停止运行。

Q10: 3RW44的起动方式当选择为"电压斜坡"时,是否还有电流限制?
A10: 仍有较大电流限制值,且为默认不可调.不同型号的3RW44的电流限制默认如下:

3RW4422 … 3RW4447 = 550%
3RW4453 … 3RW4457 = 500%,
3RW4458 … 3RW4466 = 450%

Q11: 3RW44的外部显示和操作模块功能是否和3RW44面板上的液晶屏一样，具有参数设定和发布控制命令功能?
A11: 3RW44的外部显示和操作模块功能同3RW44面板上的液晶屏一样，也是就说3RW44面板上液晶屏能实现的功能，外部显示和操作模块3RW4900-0AC00都能实现。

Q12: 软起动器和电机之间的供电电缆需要屏蔽吗?
A12: 针对3RW软起动器,在电机与3RW软起动器之间使用非屏蔽的主回路电缆就已经足够.
主要原因如下：
? 在整个软起动器运行期间,电机端子上电源的频率稳定在50或60赫兹
? 软起动完成以后,主回路切换到并联的内部旁路接触器，电流和电压波形是**的正弦波。
? 软起动器在软起动和软停止期间使用相角控制操作。相角控制是通过对晶闸管导通时间的控制来达到降压起动的目的，只有在脉冲触发导通晶闸管的一瞬间才会产生谐波，并且持续时间很短。所以可以忽略不计。

Q13: 软起动器3RW44哪些故障可以自复位，如何实现?
A13: 并非所有的故障能实现自复位，能实现自复位的故障如下，(实现自复位的方法为在LCD显示屏的菜单里设置相应参数)：
1)电机热模型过载。实现自复位的方法为选择“设置”->“响应...” ->“热负荷电机模型-过载” ->“脱扣重启”
2)功率元件过热。实现自复位的方法为选择“设置”->“响应...” ->“晶闸管过载” ->“脱扣重启”
3)温度传感器过载。实现自复位的方法为选择“设置”->“响应...” ->“温度传感器-过载” ->“脱扣重启”
4)温度传感器短路。实现自复位的方法为选择“设置”->“响应...” ->“温度传感器-过载” ->“脱扣重启”
5)温度传感器电线断裂。实现自复位的方法为选择“设置”->“响应...” ->“温度传感器-过载” ->“脱扣重启”
6)PIO错误。*设置参数

在进行相应参数设置后，当故障自动或手动消除后，软起动器可实现自复位。

*三章 通讯

Q1: 3RW系列软起动器是否具有通讯功能？通讯功能如何实现？
A1:对于3RW系列软起动器（目前型号3RW30/31、3RW40、3RW44，已停产的型号3RW34、3RW22）中，自身具有通讯功能的为高性能型的3RW44和3RW22。

高性能3RW44软起动器的面板上标准配置有本地设备RS232接口，即可借助计算机和PC电缆及相关软件实现操作、监控与参数设定的功能，也可选购外部操作显示模块通过连接电缆与该接口连接实现操作、监控的功能。
外部操作显示模块的订货号为：3RW4900-0AC00
连接电缆的订货号为：3UF7932-0AA00-0（长度：0.5m扁平电缆）
3UF7932-0BA00-0（长度：0.5m圆电缆）
3UF7937-0BA00-0（长度：1.0m圆电缆）
3UF7933-0BA00-0（长度：2.5m圆电缆）
PC电缆（RS232）的订货号为：3UF7940-0AA00-0

此外3RW44软起动器通过附加Profibus通讯模块，可以实现Profibus-DP通讯功能。使用专业版软件Soft Starter ES可通过Profibus-DP协议实现操作、监控与参数设定的功能。
Profibus通讯模块的订货号为：3RW4900-0KC00

对于3RW30/31、3RW34及3RW40系列软起动器，可与西门子公司的Simocode-DP 3UF5或Simocode Pro 3UF7智能马达控制保护模块配合使用，从而实现Profibus-DP及RS232串口通讯。

Q2: 3RW44软起动器参数化软件Soft Starter ES 2007的三个版本有什么区别?
A2: 较新的参数化软件Soft Starter ES 2007版共有三个版本:

(1)Soft Starter ES 2007 Basic: 可通过软起动器的RS232系统接口进行参数化和调试

(2)Soft Starter ES 2007 Standard: 可通过软起动器的RS232系统接口进行参数化、调试及诊断

(3)Soft Starter ES 2007 Premium: 可通过软起动器的RS232系统接口及外接ProfiBus-DP接口进行参数化、调试及诊断，并包含Step7的目标管理器

Soft Starter ES 2007 + SP1支持的操作系统有:
? MS Windows 2000 SP3/SP4
? Windows XP Professional SP2
? Windows Vista Business 32-bit
? Windows Vista Ultimate 32-bit

Q3: 当采用Profibus DP控制3RW44时,如何实现当PLC停机后软起动器仍然保持原来的运行状态？
A3: 在Soft Starter ES软件Field Bus界面下有Response to CPU/master stop的设置,如选择Retain last value,则当CPU停机时,软起动器仍然保持原来的状态.如选择Switch substitute value, 则当CPU停机时,软起动器的状态取决于下面substitute value的设置,如Motor right选中,则软起动器仍然运行.如Motor right不选中,则软起动器停机.

Q4: 3RW44的开关量输出可配置为PIO－输出端１和PIO－输出端２，是什么含义？
A4: 如果设置为PIO输出端１或PIO输出端２，是指这个输出可以由PLC通过Profibus DP来控制．当软起动器通过Profibus DP来控制时，软起动器会在PLC中占用两个字节的输入和两个字节的输出．两个字节的输入为软起动器的状态信息，两个字节的输出为控制信息．输出*二个字节的*０位和*１位分别就是用来激活PIO输出端１和PIO输出端２的．即当某个输出端设置为PIO输出端１，控制字*二个字节的*０位为１时，此输出端动作，常开变常闭．

Q5: 通过Profibus DP来控制软起动器3RW44时，如何实现手动控制和远程通讯控制的切换？
A5: 可以将某个开关量输入定义为现场手动操作（Manual operation local），当此开关量输入为＂１＂时，3RW44由通讯控制转为手动控制，手动控制输入有效；当此开关量输入为＂０＂时，3RW44由通讯控制，手动控制输入无效．
如下图所示，Ｓ１为手动／自动选择开关，接到开关量输入２，并定义为为现场手动操作（Manual operation local）．当Ｓ１闭合，为手动控制，Ｓ２可控制软起起停；当Ｓ１打开，为通讯控制，Ｓ２不起作用.

Q6: 3RW44无法转到中文菜单?
A6: 如果3RW44已通过Profibus通讯模块连接至PLC，且CPU在运行中，必须先将Profibus电缆从3RW44拔下，然后设置“设置—显示设置—语言—中文”，再设置“设置—现场总线—禁止CPU/主站写参数—启用”，最后保存设置，“设置—保存选项—保存设置”，即可解决。

注意：请充分考虑此操作可能会导致的设备停车。

Q7: 3RW44软起动器参数设置保存后，为何通过Profibus总线被修改？
A7: 3RW44软起动器参数通过Profibus总线被修改是由于“Parameter disable”参数未设定。

如想禁止此功能，请按以下步骤操作：
菜单设定 Menu Settings(3)
- 总线 Field bus(10)
- 总线接口 Field bus interface ON(1)
将“CPU/主站参数禁止” Parameters disabled CPU/Master (7) 设定为ON

并通过菜单保存
- 保存功能 Saving options (11)
- 保存设置 Save settings (1)

软起动器重新起动后，新的参数设定即可生效。

Q8: 3RW44较多可设置３组参数，如何通过Profibus DP通讯来激活不同的参数组？
A8: 3RW44对应于ＰＬＣ的输出映象区的*２个字节的*２位和*３位为参数组激活控制位.当*2,3位的值为2#00时, 激活参数组1; 当*2,3位的值为2#01时, 激活参数组2; 当*2,3位的值为2#10时, 激活参数组3.

Q9:3RW44软起动器常用故障诊断的方法?
A9:(1) 软起动器显示屏会显示故障信息
(2) Soft starter ES软件诊断菜单
(3) 读数据记录92，数据记录92为诊断信息
(4) 调用功能块SFC13，读出软起动器的故障信息,但前提是在Soft Starter ES软件中Field Bus下的Group diagnostic必须选择Enable.

Q10:能否通过PLC读取3RW44软起动器的外部开关量输入信息?
A10:3RW44所有的4个开关量输入都存储在过程映象区的DI 0.4~0.7.这些开关量的状态通过Profibus传送到PLC.
当Profibus不激活时,如果不希望软起动器对开关量输入有响应,可将开关量输入设为"无动作"