驱动控制以组态方便的驱动对象形式来提供:
•进线整流控制
•矢量控制- 通用机器和工厂结构中具有高精度和转矩稳定性的变速传动装置
- 特别适合于异步(感应)电机
- 脉冲模式得到优化,可实现电机/变频器系统
SINAMICS 是西门子公司新一代的驱动产品,它将逐步取代现有的 MASTERDRIVES 及 SIMODRIVE 系列的
驱动系统。SINAMICS 系列中的 SINAMICS S120 是集 V/F 控制、矢量控制、伺服控制为一体的多轴驱动系
统,具有模块化的设计。各模块间(包括控制单元模块、整流/回馈模块、电机模块、传感器模块和电机编码
器等)通过高速驱动通讯接口 DRIVE-CLiQ 相互连接。
1.S120 硬件结构
(1) CU320
控制器 CU320 提供以下接口:
4 四个 Drive CLIQ 插槽,可实现与其它 Drive CLIQ 设备的通信,例如电机模块、调节型电源模块(Active line
module)、传感器模块、终端模块等
8 点可参数化数字量输入(浮动式)
8 点可参数化双向数字量输入/输出(非浮动式),其中 6 点快速数字量输入
1 个 Profibus 接口
1 个 RS232 串行接口
1 个选件插槽,如 TB30 插槽
3 个测试插座和一个参考接地,用于支持调试
1 个电子装置电源接口,通过 24 V DC 电源连接器连接
1 个 PE ( 保护性接地) 接口
1 个地线接口
CF 卡:ROM 卡,用于存储固件和参数设置。S120 启动时,自动将组态信息和参数读入系统
注:一个 CU320 多可以带 4 个矢量轴或 6 个伺服轴,但是不能混合使用,但是它们可以和 V/F 控制混合使
用。
什么是无编码器矢量控制,有哪些特点
在"无编码器矢量控制"中,控制中的变量"速度"的实际值不是直接测量的,而是通过
实际控制变量以及其他变量计算出来的。因此,无传感器矢量控制 (SLVC)
也称为频率控制,因为实际速度是根据电机中的实际频率和从电压和电流测量的电
流模型等方式计算得来的。
在控制精度和动力特性方面,SLVC 不如使用编码器的矢量控制。
用于模型计算的电流和电压等变量受干扰等因素的影响,需要使用软件中的滤波算
法进行处理,在转矩控制方面会存在不足,并且对计算时间和实际值的准确性有影
响,因此也会影响动态效果。
并且由于低速下模型无法足够地得到相关的物理信息,因此在低频范围内矢量
控制会从闭环切换为开环。
设计
CU310-2 控制单元标配有以下接头和接口:
现场总线接口
CU310‑2 PN:1 个 PROFINET 接口,带有 PROFIdrive V4 配置文件的 2 个端口
(RJ45 插座)
CU310‑2 DP:1 个采用 PROFIdrive V4 行规的 PROFIBUS 接口
1 个用于与 DRIVE-CLiQ 电机或其它 DRIVE-CliQ 设备(如编码器单元或端子模块)通信的 DRIVE-CLiQ 接口
1 编码器分析功能,用于分析以下编码器信号
增量式编码器 TTL/HTL
SSI 编码器,无增量信号
1 个 PE (保护用地线)连接
1 个电子装置电源接口,通过 24 V DC 电源连接器连接
1 点温度传感器输入(KTY84‑130 或 PTC)
3 个可设置参数的故障安全(可与固件 V4.5 或较高版本结合使用)数字量输入(隔离)或 6 个可设置参数的数字量输入(隔离)。
通过 PROFIsafe,可将故障安全数字量输入连接到上位控制器。
5 个可设置参数的数字量输入(隔离)
1 个可设置参数的故障安全(可与固件 V4.5 或较高版本结合使用)数字量输出(浮置)或一个数字量输出(浮置)1)
8 个可设置参数的双向数字量输入/输出(非浮置)1)
1 个模拟量输入,±10 V(分辨率:12 位 + 符号)或 ±20 mA(11 位 + 符号)
1 个用于调试和诊断的以太网接口(RJ45 接口)
1 个 CF 卡插槽,该卡中存储了固件和参数
1 个 PM-IF 接口,用于与块型功率模块的通信
3 个测试接口和一个用于调试的参考接地;
1 个 BOP20 基本型操作员面板接口
CU310-2 控制单元的状态通过两个多色 LED 来显示。
BOP20 基本型操作员面板还可直接安装到 CU310‑2 控制单元上以进行诊断。
由于固件和参数设置保存在一个插入式 CF 卡上,因此*软件工具就可更换控制器。
1) 为了使用数字量输出,24 V 电源电压必须连接到端子 X124。
集成
CU310‑2 控制单元通过 PM-IF 接口驱动书本型功率模块。DRIVE‑CLiQ 电机或编码器模块 (SMC) 也可以连接到 DRIVE‑CLiQ 接口上,以允许在没有 DRIVE‑CLiQ 接口的情况下操作电机。
使用 BOP20 精简操作面板,可直接在设备上更改参数。也可在运行期间将 BOP20 精简操作面板卡装到 CU310-2 控制单元上,以便执行诊断。
CU310‑2 控制单元和其他连接的部件通过 STARTER 调试工具进行调试和诊断。CU310‑2 控制单元需要装有 V4.4 版或较高版本的固件的 CF 卡。
CU310‑2 PN 控制单元使用 PROFINET IO 和 PROFIdrive V4 配置文件与较别的控制系统通信。
带有 CU310‑2 PN 的 SINAMICS S120 驱动系统假设 PROFINET IO 设备的功能,可执行下列功能:
PROFINET IO 设备
100 Mbit/s 全双工通讯
支持实时 PROFINET IO:
RT(实时)
IRT(等时同步实时),小发送时钟 250 μs
通过符合 V4 规范的 PROFIdrive,将控制 PROFINET IO 设备进行连接
标准 TCP/IP 通信用于通过 STARTER 调试工具进行工程组态,并用于访问集成的 Web 服务器
带 2 个 RJ45 接口的集成 2 端换机,基于 ERTEC ASIC。因此,可不使用附加外部交换机而配置拓扑结构(总线形、星形、树形)。
若要使用数字量输出,必须将 24 V 电源连接至端子 X124。为了运行 CU310 2 控制单元,必须 使用一个含有固件 V4.4 或较高版本的 CF 卡。
编码器转换模块
• 电机编码器是 HTL 或 TTL 编码器,可以直接连接到 CU310DP X23 端子上。当接 TTL 信号的编码器时,只允许接
双较信号,且电缆长度为 100m。 当接 HTL 信号的编码器时,如果接单较信号,电缆长度为 100m;
如果接双较信号,电缆长度为 300m。
• 电机编码器是 Resolver,则可以用 SMC10 转换为 Drive-CLiQ 信号,连接到 CU310DP X100 插孔上。2 较
Resolver 电缆长度为 130m,多较 Resolver 电缆长度为 50m。
• 电机编码器是 1Vpp 增量编码器或 EnDat 编码器,则可以用 SMC20 转换为 Drive-CLiQ 信号,连接到
CU310DP X100 插孔上。电缆长度为 100m。
• 电机编码器含有 Drive-CLiQ 接口,则直接连接到 CU310DP X100 插孔上。
控制单元 CU320-2 PN
CU310‑2 DP 和 CU310‑2 PN 控制单元
CU310 2 控制单元用于控制单机传动装置。标配有一个 PROFIBUS 接口 (CU310 2 DP) 或一个 PROFINET 接口 (CU310 2 PN) 以及一个 TTL/HTL 编码器分析电路。
控制单元 CU320‑2
CU320‑2 控制单元用于多个传动装置。此时,以下设备可通过控制单元 CU320‑2 运行。
•V/f 模式下多 12 个转动装置,或
•伺服或矢量控制模式下组多 6 个传动装置。
CU320-2 控制单元可用于在多个传动装置间建立连接,并实现简单工艺功能。
电源模板
简单的 SINAMICS S120 传动系统由一个 CU310 2 控制单元和一个变频装置组成。变频装置中集成有一个进线整流器、一个直流回路和一个用于为电机供电的逆变器。
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