西門子SINAMICS S120 介紹與使用

西門子SINAMICSS120

介紹與使用

下面將從以下方面講述：SINAMICS基本概述SINAMICSS120主要硬件概述BOP20面板的介紹SINAMICSS120項(xiàng)目的創(chuàng)建SINAMICSS120調(diào)試HMI、S7-300與SINAMICSS120的連接開頭語(yǔ)大家好！下面我給大家講一下西門子sinamicss120的組成部分與在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用。西門子sinamicss120是西門子公司最近幾年新更新的變頻器版本，比masterdrive6se70、mm440技術(shù)更先進(jìn)了。在原有變頻器的電流環(huán)、速度環(huán)又增加了位置環(huán)。SINAMICS概述

SINAMICS是西門子公司新一代的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，它將逐步取代現(xiàn)有的MASTERDRIVESSIMODRIVE系列的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。SINAMICS系列中SINAMICSS120是集V/F控制、矢量控制、伺服控制為一體的多軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有模塊化的設(shè)計(jì)。各模塊間（包括控制單元模塊、整流/回饋模塊、電機(jī)模塊、傳感器模塊和電機(jī)編碼器等）通過(guò)高速驅(qū)動(dòng)接口DRIVE-CLiQ相互連接。SINAMICSS120

系列產(chǎn)品1,6–107kW書本型設(shè)計(jì)75–1200kW機(jī)架式設(shè)計(jì)AC/AC單元

單軸應(yīng)用SINAMICSS120的設(shè)計(jì)可以同時(shí)滿足單軸和多軸應(yīng)用的需要DC/AC單元(需加電源模塊)

多軸應(yīng)用

75–250kW機(jī)架式設(shè)計(jì)0,12–90kW模塊化設(shè)計(jì)V/F控制矢量控制伺服控制SINAMICSS120

主要特點(diǎn)(1)1.SINAMICSS120的控制模式由參數(shù)來(lái)設(shè)置。2.控制軸的精確數(shù)量由Sizer配置系統(tǒng)時(shí)來(lái)確定3.伺服和矢量模式不能混配，但都可以和V/F混配用于高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制控制多達(dá)6個(gè)伺服軸用于在大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的精確轉(zhuǎn)速和扭矩控制控制多達(dá)4個(gè)矢量軸用于成組的驅(qū)動(dòng)軸控制多達(dá)10個(gè)V/F軸(V2.4為8個(gè)軸)集多種控制模式于一體SINAMICSS120

主要特點(diǎn)(2)*):該功能沒(méi)有發(fā)布各軸之間能快速進(jìn)行數(shù)據(jù)交換集成的Profibus-DP接口，容易和上位機(jī)連接能控制普通的三相異步機(jī)、同步機(jī)、扭矩電機(jī)及直線電機(jī)友好的配置軟件Sizer,由Sizer直接能輸出SAP訂單圖形化的調(diào)試軟件Starter,能實(shí)時(shí)監(jiān)控各過(guò)程變量及動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)的特性簡(jiǎn)單定位:功能相當(dāng)于MasterdrivesMC的簡(jiǎn)單定位和Simodrive611U單軸定位自由功能塊，能實(shí)現(xiàn)邏輯功能、運(yùn)算功能及相關(guān)的工藝功能，用CFC語(yǔ)言進(jìn)行編程模塊化的設(shè)計(jì)，可以為用戶量身定制解決方案可選

直流連接組件SinamicsS120DC/AC

單元一個(gè)中心控制單元一個(gè)供電電源模塊一個(gè)或若干個(gè)電機(jī)模塊

用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)DRIVE-CLiQ

，作為所有驅(qū)動(dòng)組件之間的接口系統(tǒng)SinamicsS120DC/AC

CU320控制單元具有所有用于連接外圍設(shè)備和高層控制組件的必要接口數(shù)字量輸入/輸出8個(gè)數(shù)字量輸入通道8個(gè)數(shù)字量輸入輸出雙向通道，其中4路為快速輸入通道基本操作面板BOPDC24V供電快速閃存卡插槽4個(gè)DRIVE-CLiQ端口電源模塊電機(jī)模塊端子模塊直接測(cè)量系統(tǒng)1個(gè)選件插槽

可用來(lái)插接一個(gè)端子模板或通訊模板(例如TB30或CBC10)RS232/485端口4個(gè)針端發(fā)光二極管4個(gè)直接測(cè)量觸點(diǎn)供電模塊為直流母線供電SinamicsS120DC/AC

電源模塊SLM非調(diào)節(jié)式整流/回饋單元供電模塊(SmartLineModule)100%能量回饋診斷簡(jiǎn)單可以在TT,TN和IT電網(wǎng)上工作SinamicsS120DC/AC

電源模塊ALM帶閉環(huán)控制整流/回饋的主動(dòng)型供電模塊(ActiveLineModule)自動(dòng)補(bǔ)償電網(wǎng)的波動(dòng)，增強(qiáng)了工作的可靠性和安全性直流母線電壓的穩(wěn)定也進(jìn)一步保證了電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性較高的直流母線電壓，提高了電機(jī)的利用率供電模塊提高了工作的可靠性和效率11電機(jī)模塊從直流母線取電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)SinamicsS120DC/AC

電機(jī)模塊單軸模塊額定電流最高達(dá)到200

A雙軸模塊雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)節(jié)省空間額定電流最高達(dá)到18

ASinamicsS120DC/AC

母線安裝簡(jiǎn)單而可靠的插入式連接器簡(jiǎn)單的直流連接母線排電源模塊電機(jī)模塊24V端子直流連接橋24V跳線24V直流母線電機(jī)模塊直流母線由于這種設(shè)計(jì)，SINAMICSS120的安裝非常簡(jiǎn)單。SinamicsS120DC/AC

整流母線多排連接直流回路的適配器提高母線的配置的靈活性直流回路的適配器2DC3ACMotorModulesMotorModulesLineModuleMotorModules2DC用于多排結(jié)構(gòu)直接供電SMC20SMC30集成了DRIVE-CLiQ

接口的電機(jī)未集成DRIVE-CLiQ

接口的電機(jī)DRIVE-CLiQ接口編碼器常規(guī)編碼器數(shù)字量/模擬量外設(shè)SinamicsS120DC/AC

DRIVE-CLiQ

節(jié)點(diǎn)通過(guò)DRIVE-CLiQ，所有與驅(qū)動(dòng)器有關(guān)的組件都能與SINAMICSS120

進(jìn)行數(shù)據(jù)交換3AC

380to480VSinamicsS120DC/AC–3軸控制DRIVE-CLiQ電抗器濾波器DC24VSITOPSMC30TTL編碼器集成DRIVE-CLiQ

接口的電機(jī)SMC10集成resolver的電機(jī)SINAMICSS120ACDriveSINAMICSS120ACDriveSinamicsS120AC/DC

模塊化設(shè)計(jì)理念一個(gè)單軸控制器由兩部分組成：功率模塊＋控制模塊

PM340CUA31CU310DP(Profibus)CU310PN(PROFINET)控制單元和功率單元間的任意組合,具有極高的靈活性SinamicsS120AC/AC

產(chǎn)品一覽F55-90kWD18,5-30kWE

37-45kWFX110-132kWGX160-250kWA230:0,12-0,75kW400V:0,37-1,5kWB

2,2-4kWC

7,5-15kW寬的功率范圍從“0.12kw到250kw”SinamicsS120AC/AC

模塊式功率模塊主要特征適用于TN、IT

和TT電網(wǎng)3AC400輸入電壓:功率從0.37到90kW

1AC230輸入電壓:功率從0.12到0.75

kW不可控的二極管整流集成的制動(dòng)單元,可以外接制動(dòng)電阻實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)集成式的安全功能“安全扭矩停車”可選擇的集成式的電源濾波器(C2acc.EN61800-3)功率模塊PM340功率模塊PM340:電源模塊＋電機(jī)模塊SinamicsS120AC/AC

機(jī)架式功率模塊機(jī)架式功率模塊機(jī)架式功率模塊:電源模塊＋電機(jī)模塊主要特征適用于TN、IT

和TT電網(wǎng)3AC400輸入電壓:功率從110KW到250kW

不可控的二極管整流集成的制動(dòng)單元(選件),

可以外接制動(dòng)電阻實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)集成式的安全功能“安全扭矩停車”SinamicsS120AC/AC控制單元CU310DP:

6SL3040-0LA00-0AA0CU310PN:

6SL3040-0LA01-0AA0主要特征伺服、矢量、V/F控制定位功能(相對(duì)、絕對(duì)定位)集成式了Profibus或Profinet編碼器接口:集成的Drive

CLiQ或HTL/TTL接口數(shù)字量輸入和輸出存儲(chǔ)器卡存儲(chǔ)系統(tǒng)和用戶數(shù)據(jù)基本操作模板(BOP)選件用于診斷和改變參數(shù)一個(gè)控制單元完成所有的控制任務(wù)：從速度控制到位置控制SinamicsS120AC/AC控制單元CU310接口

診斷燈

-RDY:準(zhǔn)備Communication:通訊-Out>5V:輸出大于5VX22-RS232

X21

Profibus插口

或Profinet:2xRJ45存儲(chǔ)卡:存儲(chǔ)系統(tǒng)和用戶數(shù)據(jù)T0,T1,T2

3個(gè)測(cè)試口X23HTL/TTL接口基本操作模板BOP(選件)X124

24V供電電源

X120

-KTY/PTC-1個(gè)輸入“安全停車“X121-4個(gè)開關(guān)量輸入-4個(gè)可編程輸入/輸出X100DRIVE-CLIQ插口SinamicsS120AC/AC控制單元適配器CUA31控制單元適配器

(CUA31)容易作為軸的擴(kuò)展3個(gè)DRIVE-CLiQ

插口來(lái)連接

CU320或SIMOTIOND4x編碼器的DRIVE-CLiQ接口

外接24V(選件)維持通訊的正常,即使主電源斷電

1個(gè)溫控KTY/PTC接口通過(guò)DRIVE-CLiQ接口連接擴(kuò)展單元1個(gè)診斷顯示燈(準(zhǔn)備)6SL3040-0PA00-0AA0與CU320和SimotionD

一起容易擴(kuò)展成多軸控制SinamicsS120AC/AC控制單元CUA310接口1個(gè)診斷燈-RDY:準(zhǔn)備X200-X2023DRIVE-CLiQ插口X181

-KTY/PTC-1個(gè)輸入“安全停車“X124

24V供電電源SinamicsS120單軸應(yīng)用-CU310DPSIMATICS7TP170FSD

帶CU310DPFSB帶CU310DPFSGX

帶CU310DPSinamicsS120單軸應(yīng)用-CUA31P350CU320+LM+MMFSA帶

CUA31SinamicsS120綜合應(yīng)用FSAwithCUA31D4xx/NCU7xx+LM+MMSinamicsS120緊湊型配置C2305xAwithCUA31CU320SINAMICSS120

選型控制模塊：CU320電源模塊:SLM/ALM電機(jī)模塊:單軸/雙軸電抗器＋濾波器1.SinamicsS120DC/AC2.SinamicsS120AC/AC單軸應(yīng)用且該系統(tǒng)中無(wú)CU320和SimotionD功率模塊控制模塊CU310DP單軸應(yīng)用但該系統(tǒng)中有CU320和SimotionD功率模塊為模塊式：CUA31+PM340功率模塊為機(jī)架式：無(wú)需CUA31，直接用功率模塊即可SINAMICSS120

價(jià)格比較如果系統(tǒng)能允許用共母線形式，無(wú)論是用普通的電機(jī)還是伺服電機(jī)，無(wú)論是矢量控制、V/F控制還是伺服控制，SinamicsS120DC/AC都將是最經(jīng)濟(jì)、最適用的選擇。1.多軸控制系統(tǒng)舉例1:4x4kw的控制系統(tǒng)

Price_compare.xls作為矢量時(shí)SinamicsS120:35078.4RMBMasterdrivesVC:45942.6RMBSinamicsS120AC/AC:33631.2RMB 36511.2RMB(帶濾波)SinmaicsS120/MasterdrivesVC=35078.4/45942.6=76.35%作為伺服時(shí)SinamicsS120:60747.12RMBMasterdrivesMC:89606.28RMBSinmaicsS120/MasterdrivesMC=60747.12/89606.28=69.76%SINAMICSS120

價(jià)格比較舉例2:7x2.2kw的矢量控制系統(tǒng)

Price_compare.xls矢量SinamicsS120:54187.2RMBMasterdrivesVC:73886.4RMBSinamicsS120AC/AC:51602.4RMBSinmaicsS120/MasterdrivesVC=54187.2/73886.4=73.34%V/F控制SinamicsS120:58147RMB舉例3:10x2.2kw的矢量控制系統(tǒng)

Price_compare.xlsV/F控制SinamicsS120:41364.2RMBSinmaicsS120/MasterdrivesVC=41364.2/73886.4=55.98%SINAMICSS120

價(jià)格比較SinamicsS120AC/ACPrice.xls2.單軸控制系統(tǒng)如果系統(tǒng)中各單元需要獨(dú)立供電即非整流母排供電，SinamicsS120AC/AC將是最經(jīng)濟(jì)、最適用的選擇。SINAMICSS120主要硬件概述SINAMICSS120主要硬件包括以下組成部分：1、CU3202、BLM/SLM/ALM3、MOMO4、SMC5、SITOPPS6、其它組件變頻傳動(dòng)型號(hào)的說(shuō)明：例：6SL3720-1TE36-1AA0-Z說(shuō)明：1.6SL3:SINAMICS2.7:Cabinet(1,2=Booksize;3=Chassis)3.2:MotorModule(1=AC/ACunit;3=LineModule)4.0:air-cooled(5:Liquid-cooled)5.1:基本整流（6，7）6.E：電壓等級(jí)（H)7.36-1：outputA8.AA0-Z:版本1、CU320：ControlUnitCU320硬件結(jié)構(gòu)圖2、BLM/SLM/ALM（1）BLM：basiclinemodule基本整流單元。只能整流

（2）SLM：Smartlinemodule。可能量回饋，但不可控。

（3）ALM：Activelinemodule。能進(jìn)行能量回饋，且可控。3、MOMO：Motormodule逆變單元。4、傳感器模塊：將編碼器信號(hào)轉(zhuǎn)換成DRIVE-CLiQ可識(shí)別的信號(hào)，若電機(jī)含有DRIVE-CLiQ接口，

則不需要此模塊5、SITOPPS：直流＋24V電源模塊：用于系統(tǒng)的控制部分的供電。6、其它組件。端子模塊和選件板，根據(jù)需要可連接或插入I/O板和通訊板。保險(xiǎn)絲、接觸器、電抗器和電源濾波器。SINAMICSS120驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖基本操作面板20(BOP20)

基本操作面板20（BOP20）是一款簡(jiǎn)易操作面板，有六個(gè)按鍵和一個(gè)使用背景照明的顯示部件。BOP20可以插接在SINAMICS控制單元CU310DP/PN上運(yùn)行，如右圖所示：1、BOP可以實(shí)現(xiàn)下列功能：

?輸入?yún)?shù)和激活功能

?顯示運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)、警告和故障2、面板各個(gè)按鍵的功能：按鍵1：開。接通驅(qū)動(dòng)，用于來(lái)自BOP的指令“開/關(guān)1”、“關(guān)2”或“關(guān)3”。按鍵2：關(guān)。斷開驅(qū)動(dòng)，用于來(lái)自BOP的指令“開/關(guān)1”、“關(guān)2”或“關(guān)3”。按鍵3：FN，功能。這些按鍵的含義與當(dāng)前的顯示有關(guān)。按鍵4：P，參數(shù)。這些按鍵的含義與當(dāng)前的顯示有關(guān)。按鍵5：向上；按鍵6：向下。這兩個(gè)按鍵與當(dāng)前的顯示有關(guān)，并用來(lái)增加或減小數(shù)值。SINAMICSS120項(xiàng)目的創(chuàng)建

SinamicsS120的調(diào)試是通過(guò)集成的DP接口來(lái)完成的，所以在編程器或PC機(jī)上必需插有DP接口的卡(CP5511/5512/5611/5613等)。它的調(diào)試是通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目的形式來(lái)進(jìn)行的，共有兩種創(chuàng)建項(xiàng)目的方式：離線方式和在線方式。

離線創(chuàng)建方式是所有的項(xiàng)目數(shù)據(jù)都在離線的方式下輸入的，即在離線的狀態(tài)下創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，選擇相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)單元，根據(jù)圖形化的提示一步一步地手動(dòng)輸入或選擇各模塊和電機(jī)的數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)全部輸完后，存儲(chǔ)項(xiàng)目并下裝到驅(qū)動(dòng)裝置中，即完成項(xiàng)目的創(chuàng)建。

在線創(chuàng)建方式是將編程器和驅(qū)動(dòng)單元在線連接，控制系統(tǒng)(CU320)通過(guò)DRIVE-CLIQ將相連接的各模塊和電機(jī)的數(shù)據(jù)讀入裝置，再通過(guò)DP接口傳到編程器中，即在在線方式下將各模塊的參數(shù)從裝置上載到編程器中，無(wú)需手動(dòng)輸入。SINAMICSS120工具軟件—STARTERSTARTER是用于調(diào)試SINAMICS系列驅(qū)動(dòng)器的工具軟件，可以獨(dú)立安裝，無(wú)需授權(quán)。另外，STARTER還可以集成在DriveES中。STARTER主要能實(shí)現(xiàn)以下功能：

?硬件組態(tài)和識(shí)別（電子銘牌）

?參數(shù)的設(shè)置

?動(dòng)態(tài)特性的調(diào)試

?故障診斷

?程序的下裝和上載下面用STARTER軟件創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目（離線）1、項(xiàng)目創(chuàng)建前的準(zhǔn)備工作

在創(chuàng)建SinamicsS120項(xiàng)目之前，必須做以下的準(zhǔn)備工作：

?準(zhǔn)備好裝有STARTER軟件及DP通訊卡(CP5511/CP5512/CP5613等)的PC機(jī)；

?參照上述的SinamicsS120的系統(tǒng)簡(jiǎn)圖連接好各硬件，檢查所有的連接線和地線；

?SinamicsS120DP地址設(shè)置(打開CU320前端正下方的綠色小蓋將會(huì)發(fā)現(xiàn)地址開關(guān))。2、用STARTER離線創(chuàng)建項(xiàng)目，步驟如下：

(1).打開STARTER或SCOUT，建一個(gè)新項(xiàng)目

(2).設(shè)定PROFIBUSDP接口

(3).插入驅(qū)動(dòng)單元,對(duì)其連接的硬件(電源模塊、電機(jī)模塊、編碼器、電機(jī)等)進(jìn)行逐個(gè)配置)

(4).存儲(chǔ)項(xiàng)目，在線連接，將項(xiàng)目下載到SINAMICSS120中SINAMICSS120調(diào)試1.準(zhǔn)備工作：

?斷電情況下，在CU320的選件板插槽中插入TB30，并將操作盒(Controlbox)接好；

?上電，通過(guò)自動(dòng)配置(Automaticconfiguration)將TB30添加到項(xiàng)目中。2.設(shè)置軸的啟動(dòng)、使能、復(fù)位及轉(zhuǎn)速設(shè)定信號(hào)雙擊“Controllogic”，按圖中所示將ON/OFF1、OFF2、OFF3和acknowledgefaults分別與CU_126的r722的第0、1、2、3位對(duì)應(yīng)，即控制單元CU320的數(shù)字輸入端子X(jué)122:1,X122:2,X122:3,X122:4，也就是操作盒上的0、1、2、3號(hào)開關(guān)。3.電機(jī)動(dòng)態(tài)特性的調(diào)試4.使用trace功能進(jìn)行調(diào)試HMI、S7-300與SINAMICSS12