测到该方波信号达到 0 4 s 且在上升沿时，即向 6RA70 发出投励命令，从而实现了同步电
机的自动投励。
　　4）无功补偿环节：由于球磨机为大功率负载，同步电机主回路电流随负载变化而变

 

化。为保持转子同步， 6RA70 通过检测定子主回路的有功电流信号，并通过自己内部的
电流调节器自动调整励磁输出，实现自动增磁，从而使同步电机在负载波动的情况下能
保持转子同步及较稳定的功率因数，可靠运行。
　　5  

） 6RA70

 

整流器： 6RA70 通过其中央控制器控制功率整流单元，通过电流电压数

字变换器采集反馈信号实现恒电压输出（不需要调速）。在投励时，主站 PLC 命令
6RA70 的电枢输出部分向同步电机的转子输出一阶跃直流电源，将电机拖入同步。通过对
6RA70 励磁电压和电流的合理设置，可使同步电机的功率因素达到 0 90 0 95 左右，从而
体现了同步电机对电网的无功补偿功能。
　　6  

） S7 300PLC  

： S7 300PLC 作为系统的自动化站，通过 DP 总线对 32 台 6RA 70 的

励磁投入进行集中控制，同时采集各 6RA70 的反馈信息送至 HM I 中进行实时监控。
　　PLC 的程序设计采用了模块化的编程方式，即按照控制任务将程序划分成几个功能
块，具体包括：自动程序、DP 通信程序、控制台/机旁两地手动与检修程序、显示及故障报
警程序、主要执行设备定期检修提示程序以及系统初始化与复位程序。
　　7）同步电机的电气保护：同步电机除了 6RA70 本身所具有的直流输出过流、过压等
保护以外，在励磁回路及定子高压部分还设计有一套完善的继电保护系统。如励磁回路的
零励磁保护及失步保护、定子主回路的定子过电压阻容保护、定子过电流断路器跳闸保护、
电机轴承过热保护、电机独立冷却风机跳闸保护以及减速机稀油润滑回路保护等。
　　4 基于 PROFIBUS DP、工业以太网的车间级自动化网络的构建
　　选矿厂球磨机系统的自动化网络结构，采用了目前自动化领域领先的现场总线和工

 

业以太网技术。 PROFIBUS DP 现场总线将球磨生产线所有分布式 I/O 从站及 6RA70 整流
器串连起来，与主站 S7 300PLC 进行通信。主站 S7 300PLC 负责控制各 6RA70 对各自同步
电动机直流励磁的自动投入，并通过分布式 I/O 从站 ET200M 对励磁系统相关的 I/O 信号
进行连接与控制，以实现电气保护和故障报警（BBJ 系列防爆声光报警器）等功能。由于
分布在整个生产线上的 PROF IBUS 从站数超过了 32 个（一个 PROFIBUS 网段最多可有
32 个站点），所以将 DP 总线分为两段，并用 RS485 中继器进行两个 PRO FIBUS 网段的
连接。
　　另外，主站 PLC 通过 CP343 1 工业以太网通讯处理器、ESM 电气网络交换模块与车

 

间级自动化网络工业以太网进行通信。在车间级工业以太网中，通过工程师站（ ES）实
现对生产参数的输入，实时进行数据监控和管理以及 HM I 的设计与发布。

 

　　通过操作员站（ OS）访问 ES 发布的 HM I，还可实现对整个球磨生产线生产状况
（包括传动系统的动作情况及电机的参数、曲线及故障报警等信息）的实时远程监控。基
于 PROFIBUS DP、工业以太网的车间级自动化网络的构建，大大提高了系统的技术含量
及装备水平。