西门子S120系统维修

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SINAMICS S120
概述
SINAMICS S120 是一种高性能、高精度的驱动器。硬件上具有
模块化的结构设计，安装、维护简单易行；强大的软件功能，
使其适用于各种复杂应用的场合。既能做伺服控制，也能做
矢量控制，能实现速度控制，转矩控制，位置控制多种控制方
式，同时能满足运动控制的要求；可以拖动 Siemens 的所有低
压电机，如异步（感应）电机还有同步电机。多种冷却方式，
更使其能适应于各种场合和应用。
SINAMICS S120 覆盖功率范围从 0.12 kW 到 4500 kW，且可配
用多种控制单元，可以用于所有复杂的传动应用。
SINAMICS S120 具有 AC/AC 单轴驱动和 DC/AC 多轴传动两种形式。
AC/AC 单轴驱动由控制单元 CU310 和功率模块 PM340 组成，DC/
AC 多轴驱动由控制单元 CU320-2 和电源模块，电机模块组成。
? SINAMICS 控制单元自身能够处理一般的工艺任务。
? 对于单机传动，使用 CU310 DP 或 CU310 PN 控制单元。
? 对于多机传动，采用 CU320-2 控制单元。一个 CU320-2 能控制
6 个伺服轴或者 6 个矢量轴或者 12 个 V/F 轴。
? 对于复杂运动控制，可采用 SIMOTION D 控制单元 D410、
D425、D435 和 D445。有关 SIMOTION 的信息，请参考目录
PM 21。
每一种控制单元都是基于目标导向的 SINAMICS 标准固件，包括所
有的通用的控制模式并能够调整以满足zui高的性能要求。
? “矢量控制"
- 具有高精度和转矩稳定性的速度控制
- 特别适合于异步（感应）电机
? “伺服控制"
- 具有高动态响应运动控制
- 具有等时 PROFIBUS 的角锁定同步
- 多用于高精度生产机床
? “V/f 控制"
- 响应和精度要求不高的控制
- 适用于相对简单的应用，如：电机成组传动
SINAMICS S120 AC/AC 单轴驱动
单轴驱动由控制单元 CU310 和功率模块 PM340 组成：
PM340 有两种结构形式：“模块型功率模块"和“装置型功率
模块"
? 模块型功率模块已集成制动模块，可直接连接制动电阻进行能耗
制动；装置型功率模块可嵌入安装制动模块（选件）。
? 模块型功率模块可以通过控制单元适配器 CUA31/CUA32 连接到
CU320-2 和 SIMOTION D4×5 上，实现多轴扩展；装置型功率
模块已经集成了 CUA31，可以直接连接到多轴控制单元 CU320-
2 和 SIMOTION D 上。
SINAMICS S120 DC/AC 多轴驱动
基于公共直流母线系统的 SINAMICS S120 DC/AC 多机传动，其模块
化的结构和特殊的性能专为完成复杂的传动任务而开发。
根据要控制的轴和需要的性能水平来选择控制单元，同时根据再生
能量回馈的要求来选择电源模块。控制单元和功率单元之间使用全
新的通讯链接 DRIVE-CLiQ。
多轴驱动系统由控制单元 CU320-2，电源模块，电机模块等组成。
DC/AC 多轴传动的功率单元为：
? 基本型电源模块
? 回馈型电源模块
? 有源型电源模块
? 有源滤波模块
? 电机模块
电源模块
电源模块用于集中整流，并为中间回路提供直流电源，针对不
同的应用，提供各种性能的电源模块。
? 基本电源模块
? 回馈电源模块
? 有源电源模块
基本电源模块（BLM）
基本电源模块只为单纯整流运行设计，不能够将能量回馈给电
网。如果制动的时候产生过高再生的能量，则必须通过制动模
块和制动电阻转换为热量耗散掉。要为了符合 EN 61800-3、等
级 C2 的限制，还需选用进线滤波器。
回馈电源模块（SLM）
回馈电源模块可以整流供电并能将能量回馈给电网。当选用回馈
电源模块时，必须使用一个与该电源模块匹配的进线电抗器。
有源电源模块（ALM）
有源电源模块 ALM 可以整流供电并能将能量回馈给电网。和
BLM 以及 SLM 相比，ALM 会产生一个可控制的直流电压，这个
直流电压会在电源电压允许的波动范围内保持一个稳定值。ALM
在电源侧产生实际电流效果接近正弦波，并能抑制有害的谐波。
电机模块
电机模块由中间的直流回路得到电源并拖动电机。
电机模块为多传动系统设计，并且通过 CU320-2 或者 SIMOTION
D 控制单元控制。电机模块之间通过公共直流母线相连。
一个或者几个电机模块通过直流母线。拖动同步电机和异步
（感应）电机运行。
因为电机模块都共享直流母线，互相之间可以进行能量交换，
也就是说，一个运行于发电模式的电机模块产生能量可以被运
行于电动模式的电机模块所使用。中间回路的直流母线由电源
模块供电。
系统组件
传动系统的结构可以通过选择控制单元和整流器和逆变器来搭
建。其他系统组件可以用来根据需要来选配。这些组件分为：
? 进线侧组件，例如：进线电抗器和进线滤波器
? 直流回路组件，例如：制动模块和制动电阻
? 输出侧组件，例如：输出电抗器，dv/dt+VPL 和正弦波滤波器
? 控制系统组件，例如：端子排，操作面板和通讯板，各种编码器
接口
DRIVE-CLiQ 系统接口
SINAMICS S120 所有的组件采用高性能的智能通讯连接 DRIVE
-CLiQ。
通讯和客户端子模块
CU320-2 控制单元提供一个 PROFIBUS 或者 PROFINET 接口，
还可选装通讯板来提供 CANopen 通讯接口。
TM31 端子扩展模块和 TB30 端子扩展板提供扩展的端子排。通
过模拟量和数字量将信号连到上位控制器。
开环和闭环控制功能
控制方式除了提供转速和电流控制功能的高性能矢量控制外，还
提供装置保护和电机保护功能。
BICO 技术
每一个驱动对象都包括大量的输入和输出变量，能够利用开关
量连接器交换技术（BICO）任意相互连接。一个开关量连接是
一种逻辑信号，可为数值 0 或 1。连接器是一个数值，如实际
速度或电流设定。
DCC
DCC 是用于进行 SINAMICS 过程导向功能配置的一个附加的图
形化编程工具。
功能块库包括大量的控制、算法和逻辑块以及丰富的开环和闭
环控制功能。DCC 编辑器对配置和控制结构进行图形化表述，
DCC 是 STARTER 调试工具的一个附加组件。
CF卡
驱动的功能均储存在 CF 卡上。
这个卡上以项目形式存储着所有传动的固件和参数设置。CF 卡
还能够保存附加项目，即如果调试不同系列的设备，能够立即
对正确的项目进行访问。如果控制单元已经启动，CF 卡上的数
据会被读出并装入 RAM。
固件以对象方式构成。驱动对象为整流单元、逆变单元，通过
DRIVE-CliQ 链接的系统组件实现开环和闭环控制功能。
内部集成的安全功能
控制单元包括丰富的安全功能。
内部集成的安全功能包括基本安全集成功能
? STO = 安全转矩关闭
? SBC = 安全制动器控制
? SS1 = 安全停止 1
扩展安全集成包括
? SS2 = 安全停止 2
? SOS = 安全运行停止
? SLS = 安全限制速度
? SSM = 安全速度监控
如果选用集成安全功能，可能就需要相应的认证和辅助的系统硬
件 — 如 TM54F 端子扩展模块或相应的安全控制设备。
跟踪功能
采用集成的跟踪功能对传动对象的输入和输出变量的时间特性进行
测量并用 STARTER 调试工具显示。能够同时对几个信号进行跟踪。
记录通过自由选择的边界条件触发，例如输入和输出变量的数值。

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可编程控制器：S7-200、S7-300、S7-400、S7-1200、LOGO
人机界面：OP、TP、MP系列
标准传动：6SE60420、6SE6430、6SE6440
大型传动：6SE70、6RA70、6RA80
运动控制：6SN、6FC、1FT、1FK、6FX等
数控系统：802C、802D、802S、810D、810T、810N、810M、840C、840D、
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