摘要：康明斯S6700H电子调速器是一个全电子装置。它对于瞬间的负荷变化，能快速和精确的响应，去控制发动机转速，为闭环控制。其基本特性是调整发动机的“起动燃油”和“速度波动”，这个特性可以在减少排烟烟度的情况下使柴油发电机组达到额定的转速和输出功率，并保持稳定。并且S6700H速度控制器有电源反接保护、执行器的故障保护，失转速传感器信号保护。还有超速保护和系统故障输入后的保护。本文围绕技术参数、控制器调整电位器、开关和接线图、功能描述、各电位器作用及调整顺序、关于并机及使用和维护六个方面，系统介绍S6700H电子调速器的环境条件、输入输出参数与特性指标，详细说明起动燃油、速度斜坡、额定转速、怠速、稳定、增益、频率降、超速保护等电位器的调整方法与操作顺序，并介绍并机功率分配的两种方式及接线方法与调试技巧，为康明斯柴油发电机电子调速器的调试、运行与维护提供技术参考。
一、技术参数
康明斯 S6700H 是一款全电子调速器，主要用于东风康明斯等柴油发电机组的转速控制。它通过接收转速传感器信号，以闭环方式快速调整执行器（燃油计量机构）来稳定发动机转速。其实物外观如图1所示。
1. 环境条件
（1）工作环境温度。-40~80℃。
（2）相对湿度。95%。
（3）环境条件说明。S6700H电子调速器设计用于恶劣的工业环境，其工作环境温度覆盖-40~80℃，相对湿度可达95%，可满足柴油发电机房、集装箱式机组及户外机组等多种安装环境的运行要求。
（4）安装环境要求。安装时应避开高温放射热区域，防止水、雾水、凝结水进入控制器内部，如有强电磁场则需采取特别屏蔽措施。
2. 输入输出参数
（1）输入电压。24VDC。
（2）执行器电流范围。可达10A。
（3）速度传感器信号。1-20V。
（4）输入输出参数说明。输入电压为24VDC，与柴油发电机常用直流电源系统匹配；执行器电流范围可达10A，可驱动多种规格的执行器；速度传感器信号范围1-20V，可适配电磁式转速传感器输出信号。
（5）电源保护。控制器具有电源反接保护功能，当电源极性接反时可避免控制器损坏。
3. 特性参数
（1）额定频率范围。1k~5kHZ。
（2）频率微调范围。超过±200HZ（外接5kΩ时）。
（3）稳态频率带。<0.5%。
（4）瞬态频率偏差突减。<10%。
（5）瞬态频率偏差突加。>-7%。
（6）频率恢复时间。<2S。
（7）频率降。0-3%（第10、11脚短接时可调）。
（8）温度漂移。±1%（最大）。
（9）特性参数说明。稳态频率带<0.5%表明调速器在稳态工况下可将频率波动控制在极小范围内；瞬态频率偏差突减<10%、突加>-7%表明调速器对突加突卸负载具有较好的动态响应能力；频率恢复时间<2S表明负载突变后频率可快速恢复至稳态值。
（10）频率降特性。频率降为0-3%可调，通过第10、11脚短接后调节DROOP电位器实现，用于并机时功率分配。
图1 S6700H康明斯电子调速器
二、功能描述
康明斯 S6700H 电子调速器的根据转速传感器反馈，快速精确地驱动执行器调节燃油量，维持转速稳定。同时，支持多台机组并联运行，通过调节频率降特性来协助负载分配。功能旋钮如图2所示。
1. 应用性功能
（1）速度闭环控制
① 功能定义。速度闭环控制是S6700H电子调速器的基本功能，通过速度传感器实时检测发动机转速，ECU将实测转速与设定转速比较后输出控制信号，驱动执行器调节供油量，使发动机转速稳定在设定值。
② 控制过程。速度传感器检测飞轮齿圈脉冲信号，控制器将脉冲频率转换为转速值，与额定转速设定值比较，偏差信号经PID运算后输出执行器电流，执行器拉动油泵齿条改变供油量。
③ 控制精度。稳态频率带<0.5%，表明闭环控制具有较高的稳态精度。
④ 动态响应。瞬态频率偏差突减<10%、突加>-7%，频率恢复时间<2S，表明闭环控制具有较好的动态响应能力。
（2）并机控制
① 功能定义。并机控制是指多台发电机组并联运行时，通过调速器实现各机组之间的功率分配与频率同步。
② 实现方式。并机时可通过DROOP电位器设置频率/功率曲线，或通过第13脚接负载分配器自动分配功率。
③ 频率降设置。频率降为0-3%可调，并机时根据各机组容量与运行要求设置合适的频率降，实现功率按比例分配。
④ 并机稳定性。并机运行时各机组频率相同，功率分配取决于各自的频率/功率曲线，设置一致的曲线可使同型号机组各自出力一半。
（3）外部速度微调
① 功能定义。外部速度微调是指通过外接电位器对发动机转速进行远程微调。
② 实现方式。第7-9脚接转速微调电位器，外接5kΩ电位器时频率微调范围超过±200HZ。
③ 应用场合。适用于需要根据负载变化或电网频率要求对机组转速进行远程微调的场合。
④ 接线要求。因只是毫安的电流，可用1mm²的线来连接；在有强电磁场的环境，应用带有屏蔽的线来连接，屏蔽网须连接在第7脚端子上。
（4）外部怠速/额定速度转换
① 功能定义。外部怠速/额定速度转换是指通过外接开关实现发动机在怠速与额定转速之间的切换。
② 实现方式。短接14脚插座的7、12后进入怠速状态，7、12处可接一开关，让发动机在怠速与额定转速间转换。
③ 怠速设置。出厂时设置怠速约为额定转速的0.6倍，即2.1kHZ。
④ 跟随特性。改变额定转速时，怠速会有跟随作用，即不用重新设置怠速，仍能保持0.6倍左右的比率不变。
2. 保护功能
（1）电源反接保护
① 功能定义。电源反接保护是指当电源极性接反时，控制器能够自动保护而不致损坏。
② 保护意义。柴油发电机现场接线时可能因误操作导致电源极性接反，电源反接保护可避免控制器损坏，降低维修成本。
③ 注意事项。虽具有电源反接保护功能，接线时仍应确认极性正确，避免长期反接运行。
（2）执行器故障保护
① 功能定义。执行器故障保护是指当执行器出现断路、短路或卡滞等故障时，控制器能够检测并采取保护措施。
② 保护方式。控制器停止向执行器提供电能输出，并触发报警开关闭合，报警灯亮。
③ 保护意义。避免执行器故障导致发动机转速失控或停机，保障机组安全。
（3）失转速信号的保护
① 功能定义。失转速信号的保护是指当速度传感器信号丢失时，控制器能够检测并采取保护措施。
② 保护方式。控制器检测到速度传感器信号丢失后，停止向执行器提供电能输出，并触发报警。
③ 保护意义。避免因速度信号丢失导致发动机转速失控或飞车，保障机组安全。
（4）超速和外部高电平输入报警
① 功能定义。超速和外部高电平输入报警是指当发动机转速超过设定值或系统故障输入端变成高电平时，控制器触发报警并采取保护措施。
② 保护方式。当SW5为ON，并且输入频率达到超速设置值或者系统故障输入端变成高电平时，报警灯亮，控制器停止向执行器提供电能输出，并且报警开关闭合（标"ALARM"处）。
③ 超速设置。调节SPEED OVER电位器，可调节超速报警频率的设置值。逆时针方向为易于报警，即报警频率降低。出厂时设置在4.6kHZ左右。
④ 保护意义。超速保护是柴油发电机安全的最后一道防线，可避免飞车事故导致机组损坏或人员伤害。
图2 康明斯电子调速器功能电路总图
三、各电位器作用及调整顺序
1. 起动前
首先检查接线是否正确，然后拆去14脚插座的第1、2端接线，测量执行器的电阻是否正确，如均正常，将这两根电线碰触电瓶正负极，执行器应“叭”的一声推至最大油量位置，断电时“叭”的一声回到零油量位；检查油泵齿条是否自由活动且没有阻力。
2. 起动燃油的调整（FIRING电位器）
此电位器设定发动机点火时供油量的大小，为单圈电位器，最大有效调整角度为270度（如图3所示）。在出厂时大约调校在中间位置，顺时针为增加起动供油量，逆时针为减小起动供油量。在未开机前先顺时针旋到底。待发电机组调校好后再调校起动燃油电位器，从顺时针的最大值调至逆时针的最小值，再将发动机起动并在起动的同时，将起动燃油电位器作顺时针调校至发动机刚能起动运行，反复起动发电机组及调校起动燃油电位器至最小的起动排烟状态。
3. 速度斜坡的调整（SPEEDRAMPING电位器）
此电位器设定发动机从起动速度（怠速）转换至额定速度的快慢，为单圈电位器，最大有效调整角度为270度。在出厂时大约调校在中间位置，顺时针为延长转换时间（最慢约20秒），逆时针为缩短转换时间。
4. 额定转速（RATED SPEED电位器）
此电位器设定发动机的额定转速，为多圈电位器。在出厂时大约调校在3.5kHZ，顺时针旋转为增加转速，逆时针旋转为减小转速（如图4所示）。
式中，f——脉冲频率（Hz）；n——转速（转/分）；z——发动机飞轮齿数。
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图3 FIRING电位器调整示意图 |
图4 RATED SPEED电位器调整旋钮 |
5. 怠速（IDLE电位器）
此电位器设定发动机的怠速，为单圈电位器。短接14脚插座的7、12后，进入怠速状态。顺时针旋转电位器为增加转速，逆时针旋转为减小转速。7、12处可接一开关，让发动机在怠速与额定转速间转换。出厂时设置怠速约为额定转速的0.6倍，即2.1kHZ。改变额定转速时，怠速会有跟随作用，即不用重新设置怠速，仍能保持0.6倍左右的比率不变。
6. 稳定（STAB电位器）
为单圈电位器，出厂时调整在中间位置，起动及调好设定的转速后，将电位器慢慢顺时针调整至发动机不稳定，记住该位置A，大幅度逆时针回调至发动机运行稳定，再顺时针旋转电位器到距A位置20度左右，以确定稳定性能（包括在任何负载情况下）。
7. 增益（GAIN电位器）
为单圈电位器，出厂时调整在中间位置，起动及调好设定的转速后，将电位器慢慢顺时针调整至发动机不稳定，记住该位置B，大幅度逆时针回调至发动机运行稳定，再顺时针旋转电位器到距B位置20度左右，以确定稳定性能（包括在任何负载情况下）。
8. 频率降调整（DROOP电位器）
此电位器设定发动机的频率降特性（并机时使用）。连接14脚插座的10、11后，此电位器有效。顺时针旋转为增加频率降，逆时针旋转为减小频率降。
9. 超速保护调整（SW5开关、SPEED OVER电位器、超速设置范围开关）
出厂时为超速保护功能无效（SW5为OFF，即向下方向）。当SW5为ON，并且输入频率达到超速设置值或者系统故障输入端变成高电平时，报警灯亮，控制器停止向执行器提供电能输出，并且报警开关闭合（标"ALARM"处）。调节SPEED OVER电位器，可调节超速报警频率的设置值。逆时针方向为易于报警，即报警频率降低。出厂时设置在4.6kHZ左右。超速设置范围开关用于确定SPEED OVER电位器所能设置的脉冲频率范围。开关调整示意图如图5所示。
图5 电子调速器超速保护开关调整示意图
其对应关系如下表所示。
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OFF
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OFF
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ON
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ON
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OFF
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ON
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OFF
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ON
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3.5kHZ~4.1kHZ
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4.1kHZ~4.7kHZ
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4.7kHZ~5.5kHZ
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5.2kHZ~6.1kHZ
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10. 超前/滞后电路开关（SW1）
出厂在OFF位置。如果执行器反应迟缓，可设置为ON。如果调速器性能良好，但执行器快速跳动，可设置为OFF。
11. 剩余频率抑制线路（SW2、SW3）
出厂为ON/OFF组合，表明此线路不接入。若执行器因为软连接引致不正常摆动，将开关打到OFF/ON组合。
12. 微分时间补偿（SW4）
如果发动机增益小时快速游车，请将SW4置于OFF；如果发动机慢速游车，请将SW4置于ON。出厂为OFF。
四、使用和维护
1. 关于并机
并机时功率分配有两种方式：
（1）利用DROOP电位器设置频率/功率曲线
并机时，每台发电机组的频率相同，各自对应的功率可在曲线上找到。如图6所示，A发电机组与B发电机组在输出功率80kW时，分别出力30kW和50kW。若A、B发电机组型号一样，可设置两者曲线一致，各自出力一半。
（2）在第13脚接负载分配器
由分配器自动分配功率。第13脚可输入电压范围为0~9V。单机时，输入4V，与输入断开时，发动机的转速是一样的。增加电压会减少转速。
图6 发电机组并机功率输出曲线图
2 接线方法
S6700H是非常坚固的，可安装在发动机的控制柜内，如果有水、雾水、凝结水等，应将控制器以垂直方式安装，以便水分排出；应避开非常高温的放射热的地方；如有很大的电磁场则需要有特别的屏蔽装置。其接线端子说明可参照表1，接线电路如图7所示。
表1 电子调速器接线端子功能说明
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端子
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6米以下
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6米以上
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1-2接执行器
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2.5mm²
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4.0 mm²
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3-4接速度传感器
(3、4间最低运行信号为交流2.5V)
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2×0.75mm²或2×1mm²带屏蔽网，异蔽网在控制器的一端连接在第5脚。
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5-6接电瓶(24V)
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2.5 mm²
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4.0 mm²
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7-9接转速微调电位器
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因只是毫安的电流，所以可用1mm²的线来连接。在有强的电磁场的环境，应用带有屏蔽的线来连接，屏蔽网须连接在第7脚端子上。
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7-12接开关(怠速额定转换)
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10-11接开关(频率降调整)
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13为同步器、负载分配、斜坡发生器等输入信号点，并车或超常整定用
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14接出(稳定的10V电源输出)
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FAULT IN
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ALARM
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开关触点输出，最大可通过5A。 连线与负载大小有关。
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控制器与电子调速器内部接线图
2. 调试技巧
主要的调试在于“GAIN”与“STAB”电位器调整。它们的位置决定了发动机在不同负载下的频率波动大小，还决定负载突加和突卸时频率波动大小和恢复时间。主要规律是：
（1）两个电位器互相影响。以发动机达到稳定为前提，如果一个电位器往顺时针方向调整，则另一个电位器往顺时针方向的最大可调整角度会变小。
（2）“GAIN”电位器对负载突变时的频率变化幅度影响较大。
（3）“STAB”电位器对负载突变时的频率恢复时间影响较大。
3. 超速保护的调整步骤与方法
（1）根据额定转速选取报警转速，一般是额定转速的115%左右。
（2）根据发动机飞轮齿数和公式5-1计算报警时的脉冲频率。
（3）断电状态下按表5-1对超速设置范围开关进行设定；SW5置于ON；SPEED OVER电位器顺时针方向转动到最大。
（4）通电，给14脚接插件的第3、4脚加入稳定的报警频率脉冲。可由通用仪器——信号发生器提供，如果系统允许，也可由发动机转动到超速状态后提供。
（5）逆时针慢慢转动SPEED OVER电位器，到报警灯亮时停止转动，再顺时针回调10度。
注：SPEED OVER电位器为单圈电位器，一圈对应的频率范围不宽，因此很容易凭经验设置。
总结
康明斯S6700H电子调速器是一个全电子闭环控制装置，能够对瞬间负荷变化快速精确响应，通过调整起动燃油与速度波动，在减少排烟烟度的前提下使柴油发电机组达到额定转速与输出功率并保持稳定。其技术参数涵盖环境温度、输入电压、执行器电流、速度传感器信号、额定频率范围、频率微调范围、稳态频率带、瞬态频率偏差与频率恢复时间等指标，具备速度闭环控制、并机控制、外部速度微调与外部怠速/额定速度转换等应用性功能，以及电源反接保护、执行器故障保护、失转速信号保护与超速和外部高电平输入报警等保护功能。调整时应按起动前检查、起动燃油、速度斜坡、额定转速、怠速、稳定、增益、频率降、超速保护、超前/滞后电路、剩余频率抑制线路与微分时间补偿的顺序逐一进行，并注意GAIN与STAB两个电位器的相互影响。并机时可通过DROOP电位器设置频率/功率曲线或通过第13脚接负载分配器自动分配功率。使用维护中应注意接线方法、调试技巧与超速保护调整步骤，确保调速器在各类工况下稳定可靠工作。
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