西门子SINAMICS-S120-介绍与使用课件(PPT 52页)

1、西门子SINAMICS S120介绍与使用 第1页，共52页。下面将从以下方面讲述：SINAMICS 基本概述SINAMICS S120主要硬件概述BOP20面板的介绍SINAMICS S120 项目的创建SINAMICS S120 调试HMI、S7-300 与SINAMICS S120 的连接第2页，共52页。开头语大家好！下面我给大家讲一下西门子sinamics s120的组成部分与在现场的应用。西门子sinamics s120是西门子公司最近几年新更新的变频器版本，比masterdrive 6se70、mm440技术更先进了。在原有变频器的电流环、速度环又增加了位置环。第3页，共52页。

2、SINAMICS概述 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 SIMODRIVE 系列的驱动系统。SINAMICS 系列中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）通过高速驱动接口DRIVE-CLiQ 相互连接。第4页，共52页。SINAMICS S120 系列产品1,6 107 kW书本型设计75 1200 kW机架式设计AC/AC 单元 单轴应用SINAMICS S120 的设计可以同时满足单轴和多

3、轴应用的需要DC/AC 单元(需加电源模块)多轴应用 75 250 kW机架式设计0,12 90 kW模块化设计第5页，共52页。V/F控制矢量控制伺服控制SINAMICS S120 主要特点(1)1.SINAMICS S120的控制模式由参数来设置。2.控制轴的精确数量由Sizer配置系统时来确定3.伺服和矢量模式不能混配，但都可以和V/F混配用于高动态响应的运动控制控制多达6个伺服轴用于在大转速范围内的精确转速和扭矩控制控制多达4个矢量轴用于成组的驱动轴控制多达10个V/F轴(V2.4为8个轴)集多种控制模式于一体第6页，共52页。SINAMICS S120 主要特点(2)*):该功能没有

4、发布各轴之间能快速进行数据交换集成的Profibus-DP接口，容易和上位机连接能控制普通的三相异步机、同步机、扭矩电机及直线电机友好的配置软件Sizer,由Sizer直接能输出SAP订单图形化的调试软件Starter,能实时监控各过程变量及动态测试 系统的特性简单定位:功能相当于Masterdrives MC的简单定位和Simodrive 611U 单轴定位自由功能块，能实现逻辑功能、运算功能及相关的工艺功能，用CFC语 言进行编程第7页，共52页。模块化的设计，可以为用户量身定制解决方案可选直流连接组件Sinamics S120 DC/AC 单元一个中心控制单元一个供电电源模块一个或若干个

5、电机模块用于驱动电机DRIVE-CLiQ ，作为所有驱动组件之间的接口系统第8页，共52页。Sinamics S120 DC/AC CU320控制单元具有所有用于连接外围设备和高层控制组件的必要接口数字量输入/输出8个数字量输入通道8个数字量输入输出双向通道，其中4路为快速输入通道基本操作面板BOPDC 24 V 供电快速闪存卡插槽4个DRIVE-CLiQ端口电源模块电机模块端子模块直接测量系统1 个选件插槽可用来插接一个端子模板或通讯模板(例如TB30或CBC10)RS232/485 端口4 个针端发光二极管4个直接测量触点第9页，共52页。供电模块为直流母线供电Sinamics S120

6、DC/AC 电源模块SLM非调节式整流/回馈单元供电模块(Smart Line Module)100% 能量回馈诊断简单 可以在TT, TN 和 IT 电网上工作第10页，共52页。Sinamics S120 DC/AC 电源模块ALM带闭环控制整流/回馈的主动型供电模块(Active Line Module)自动补偿电网的波动，增强了工作的可靠性和安全性直流母线电压的稳定也进一步保证了电机运行的稳定性较高的直流母线电压，提高了电机的利用率供电模块提高了工作的可靠性和效率11第11页，共52页。电机模块从直流母线取电，驱动电机Sinamics S120 DC/AC 电机模块单轴模块额定电流最高

7、达到200 A双轴模块双电机驱动节省空间额定电流最高达到18 A第12页，共52页。Sinamics S120 DC/AC 母线安装简单而可靠的插入式连接器简单的直流连接母线排电源模块电机模块24 V端子直流连接桥24 V跳线24 V直流母线电机模块直流母线由于这种设计，SINAMICS S120 的安装非常简单。第13页，共52页。Sinamics S120 DC/AC 整流母线多排连接直流回路的适配器提高母线的配置的灵活性直流回路的适配器2DC3ACMotor ModulesMotor ModulesLineModuleMotor Modules2DC用于多排结构直接供电第14页，共52页

8、。SMC20SMC30集成了DRIVE-CLiQ接口的电机未集成DRIVE-CLiQ接口的电机DRIVE-CLiQ接口编码器常规编码器数字量/模拟量外设Sinamics S120 DC/AC DRIVE-CLiQ 节点通过DRIVE-CLiQ ，所有与驱动器有关的组件都能与SINAMICS S120 进行数据交换第15页，共52页。3AC 380 to 480 VSinamics S120 DC/AC 3 轴控制DRIVE-CLiQ电抗器滤波器DC 24 VSITOPSMC30TTL 编码器集成DRIVE-CLiQ 接口的电机SMC10集成 resolver的电机第16页，共52页。SINAM

9、ICS S120 AC DriveSINAMICS S120 AC Drive第17页，共52页。Sinamics S120 AC/DC 模块化设计理念一个单轴控制器由两部分组成：功率模块控制模块 PM 340CUA31CU310 DP (Profibus)CU310 PN (PROFINET)控制单元和功率单元间的任意组合,具有极高的灵活性第18页，共52页。Sinamics S120 AC/AC 产品一览F55-90kWD18,5-30kWE37-45kWFX110-132kWGX160-250kWA230:0,12-0,75kW400V:0,37-1,5kWB2,2-4kWC7,5-15

10、kW宽的功率范围从“0.12kw到250kw”第19页，共52页。Sinamics S120 AC/AC 模块式功率模块主要特征适用于TN、 IT 和 TT电网3AC400输入电压:功率从0.37到90 kW 1AC230输入电压:功率从0.12到0.75 kW不可控的二极管整流集成的制动单元, 可以外接制动电阻实现快速制动集成式的安全功能 “安全扭矩停车”可选择的集成式的电源滤波器 (C2 acc. EN61800-3)功率模块PM340功率模块 PM340:电源模块电机模块第20页，共52页。Sinamics S120 AC/AC 机架式功率模块机架式功率模块机架式功率模块 :电源模块电机

11、模块主要特征适用于TN、 IT 和 TT电网3AC400输入电压:功率从110KW到250 kW 不可控的二极管整流集成的制动单元(选件), 可以外接制动电阻实现快速制动集成式的安全功能 “安全扭矩停车”第21页，共52页。Sinamics S120 AC/AC控制单元CU310 DP:6SL3040-0LA00-0AA0CU310 PN:6SL3040-0LA01-0AA0主要特征伺服、矢量、V/F控制定位功能(相对、绝对定位)集成式了Profibus或Profinet编码器接口:集成的Drive CLiQ或HTL/TTL接口数字量输入和输出存储器卡存储系统和用户数据基本操作模板(BOP)选

12、件用于诊断和改变参数一个控制单元完成所有的控制任务：从速度控制到位置控制第22页，共52页。Sinamics S120 AC/AC控制单元CU310接口 诊断灯- RDY: 准备Communication: 通讯- Out 5V: 输出大于5VX22- RS232X21Profibus插口或Profinet: 2x RJ45存储卡: 存储系统和用户数据T0, T1, T23 个测试口X23HTL/TTL 接口基本操作模板BOP(选件)X12424V 供电电源 X120- KTY/PTC- 1 个输入 “安全停车“X121- 4 个开关量输入- 4 个可编程输入/输出X100DRIVE-CLIQ

13、 插口第23页，共52页。Sinamics S120 AC/AC控制单元适配器CUA31控制单元 适配器 (CUA31)容易作为轴的扩展3 个DRIVE-CLiQ 插口来连接 CU320或SIMOTION D4x编码器的DRIVE-CLiQ接口 外接24V(选件)维持通讯的正常,即使主电源断电 1个温控KTY/PTC接口通过DRIVE-CLiQ接口连接扩展单元1个诊断显示灯(准备)6SL3040-0PA00-0AA0与CU320和Simotion D 一起容易扩展成多轴控制第24页，共52页。Sinamics S120 AC/AC控制单元CUA310接口 1 个诊断灯- RDY: 准备X200

14、-X2023 DRIVE-CLiQ插口X181- KTY/PTC-1个输入 “安全停车“X12424V供电电源第25页，共52页。Sinamics S120 单轴应用- CU310DPSIMATIC S7TP 170FSD 带CU310DPFSB 带CU310DPFSGX 带CU310DP第26页，共52页。Sinamics S120 单轴应用- CUA31P350CU320 + LM + MMFSA 带 CUA31第27页，共52页。Sinamics S120 综合应用FSA with CUA31D4xx/NCU7xx + LM + MM第28页，共52页。Sinamics S120紧凑型配

15、置C 2305 x A with CUA31CU320第29页，共52页。SINAMICS S120 选型控制模块：CU320电源模块:SLM/ALM电机模块:单轴/双轴电抗器滤波器1. Sinamics S120 DC/AC2. Sinamics S120 AC/AC单轴应用且该系统中无CU320和Simotion D功率模块控制模块CU310DP单轴应用但该系统中有CU320和Simotion D功率模块为模块式：CUA31+PM340功率模块为机架式：无需CUA31，直接用功率模块即可第30页，共52页。SINAMICS S120 价格比较如果系统能允许用共母线形式，无论是用普通的电机还

16、是伺服电机，无论是矢量控制、V/F控制还是伺服控制，Sinamics S120DC/AC都将是最经济、最适用的选择。1. 多轴控制系统举例1: 4x4kw的控制系统 Price_compare.xls作为矢量时Sinamics S120: 35078.4RMBMasterdrives VC:45942.6RMBSinamics S120AC/AC: 33631.2RMB 36511.2RMB(带滤波)Sinmaics S120/Masterdrives VC = 35078.4/45942.6=76.35%作为伺服时Sinamics S120: 60747.12RMBMasterdrives

17、MC:89606.28RMBSinmaics S120/Masterdrives MC = 60747.12/89606.28=69.76%第31页，共52页。SINAMICS S120 价格比较举例2: 7x2.2kw的矢量控制系统 Price_compare.xls矢量Sinamics S120: 54187.2RMBMasterdrives VC:73886.4RMBSinamics S120AC/AC: 51602.4RMB Sinmaics S120/Masterdrives VC = 54187.2/73886.4=73.34%V/F控制Sinamics S120: 58147RM

18、B举例3: 10 x2.2kw的矢量控制系统 Price_compare.xlsV/F控制Sinamics S120: 41364.2RMBSinmaics S120/Masterdrives VC = 41364.2/73886.4=55.98%第32页，共52页。SINAMICS S120 价格比较Sinamics S120 AC/AC Price.xls2. 单轴控制系统如果系统中各单元需要独立供电即非整流母排供电，Sinamics S120 AC/AC将是最经济、最适用的选择。第33页，共52页。SINAMICS S120主要硬件概述SINAMICS S120主要硬件包括以下组成部分：

19、1、CU320 2、BLM/SLM/ALM3、MOMO4、SMC5、SITOP PS6、其它组件第34页，共52页。变频传动型号的说明：例：6SL3 720-1TE 36-1 A A0-Z说明：1. 6SL3:SINAMICS2. 7:Cabinet(1,2=Booksize;3=Chassis)3. 2:Motor Module(1=AC/ACunit;3=Line Module)4. 0:air-cooled(5:Liquid-cooled)5. 1: 基本整流（6，7）6. E：电压等级（H)7. 36-1：output A8. AA0-Z:版本 第35页，共52页。1、CU320：Co

20、ntrol Unit CU320 硬件结构图第36页，共52页。2、BLM/SLM/ALM（1）BLM：basic line module基本整流单元。只能整流 （2）SLM：Smart line module。可能量回馈，但不可控。 （3）ALM ：Active line module。能进行能量回馈，且可控。3、MOMO：Motor module 逆变单元。4、传感器模块：将编码器信号转换成DRIVE-CLiQ 可识别的信号，若电机含有DRIVE-CLiQ 接口， 则不需要此模块5、SITOP PS：直流24V 电源模块：用于系统的控制部分的供电。6、其它组件。端子模块和选件板，根据需要可

21、连接或插入I/O 板和通讯板。 保险丝、接触器、电抗器和电源滤波器。第37页，共52页。SINAMICS S120 驱动系统简图第38页，共52页。基本操作面板20(BOP20) 基本操作面板20（BOP20）是一款简易操作面板，有六个按键和一个使用背景照明的显示部件。 BOP20可以插接在SINAMICS控制单元CU310 DP/PN上运行，如右图所示：1、BOP可以实现下列功能： 输入参数和激活功能 显示运行状态、参数、警告和故障第39页，共52页。2、面板各个按键的功能：按键1：开。接通驱动，用于来自BOP的指令“开/关1”、“关2”或“关3”。按键2：关。断开驱动，用于来自BOP的指令

22、“开/关1”、“关2”或“关3”。按键3：FN，功能。这些按键的含义与当前的显示有关。按键4：P，参数。这些按键的含义与当前的显示有关。按键5：向上；按键6：向下。这两个按键与当前的显示有关，并用来增加或减小数值。第40页，共52页。SINAMICS S120 项目的创建 Sinamics S120 的调试是通过集成的DP 接口来完成的，所以在编程器或PC 机上必需插有DP 接口的卡(CP5511/5512/5611/5613 等)。它的调试是通过创建一个项目的形式来进行的，共有两种创建项目的方式：离线方式和在线方式。第41页，共52页。 离线创建方式是所有的项目数据都在离线的方式下输入的，即

23、在离线的状态下创建一个新项目，选择相应的驱动单元，根据图形化的提示一步一步地手动输入或选择各模块和电机的数据，当数据全部输完后，存储项目并下装到驱动装置中，即完成项目的创建。 在线创建方式是将编程器和驱动单元在线连接，控制系统(CU320)通过DRIVE-CLIQ 将相连接的各模块和电机的数据读入装置，再通过DP 接口传到编程器中，即在在线方式下将各模块的参数从装置上载到编程器中，无需手动输入。第42页，共52页。SINAMICS S120工具软件STARTER STARTER 是用于调试SINAMICS 系列驱动器的工具软件，可以独立安装，无需授权。另外，STARTER 还可以集成在Driv

24、e ES 中。STARTER 主要能实现以下功能： 硬件组态和识别（电子铭牌） 参数的设置 动态特性的调试 故障诊断 程序的下装和上载第43页，共52页。下面用STARTER软件创建一个新的项目（离线）1、项目创建前的准备工作 在创建Sinamics S120 项目之前，必须做以下的准备工作： 准备好装有STARTER 软件及DP 通讯卡(CP5511/CP5512/CP5613 等)的PC 机； 参照上述的Sinamics S120 的系统简图连接好各硬件，检查所有的连接线和地线； Sinamics S120 DP 地址设置(打开CU320 前端正下方的绿色小盖将会发现地址开关)。第44页，

25、共52页。2、用STARTER 离线创建项目，步骤如下： (1). 打开STARTER 或SCOUT，建一个新项目 (2). 设定PROFIBUS DP 接口 (3).插入驱动单元, 对其连接的硬件(电源模块、电机模块、编码器、电机等)进行逐个配置) (4).存储项目，在线连接，将项目下载到SINAMICS S120 中第45页，共52页。SINAMICS S120 调试1.准备工作： 断电情况下，在CU320 的选件板插槽中插入TB30，并将操作盒(Control box)接好； 上电，通过自动配置(Automatic configuration)将TB30 添加到项目中。2.设置轴的启动、使能、复位及转速设定信号 双击“Control logic”，按图中所示将ON/OFF1、OFF2、OFF3 和acknowledge faults 分别与CU_126 的r722 的第0、1、2、3 位对应，即控制单元CU320的数字输入端子X122:1, X122:2, X122:3, X122:4，也就是操作盒上的0、1、2、3 号开关。第46页，共52页。3.电机动态特性的调试4.使用trace 功能进行调试第47页，共52页。HMI、S7-300 与SINAMICS S120 的连接1、准备所用硬件并做网络连结 一台笔