S120系統(tǒng)概述西門子SINAMICS系列驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品概述SINAMICS系列驅(qū)動(dòng)器是西門子公司推出的新型驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，應(yīng)用范圍很廣。西門子SINAMICS系列驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品概述——在自動(dòng)化系統(tǒng)中的集成西門子SINAMICS系列驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品概述——S120簡介S120是一種帶有V/f控制、矢量控制和伺服控制功能的模塊化傳動(dòng)系統(tǒng)，可用于實(shí)現(xiàn)單機(jī)或多機(jī)變頻調(diào)速的傳動(dòng)應(yīng)用，也可用于實(shí)現(xiàn)單軸或多軸的運(yùn)動(dòng)控制。S120可以使用STARTER、SCOUT及博途軟件（V15及以上）軟件進(jìn)行調(diào)試。S120的上位控制器可以是SIMOTIONP、SIMOTIONC、SIMATICHMI、數(shù)控系統(tǒng)以及PLC等。S120的通訊方式可以是PROFIBUS-DP或PROFINET西門子SINAMICS系列驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品概述——S120特點(diǎn)1.模塊化系統(tǒng)，適用于要求苛刻的驅(qū)動(dòng)任務(wù)2.配有中央控制單元的系統(tǒng)架構(gòu)3.多種功能提升運(yùn)行效率4.部件之間使用數(shù)字式接口DRIVE-CLiQ5.所有組件都具有電子銘牌感謝您的學(xué)習(xí)第2章S120變頻器的硬件基礎(chǔ)S120變頻器硬件基礎(chǔ)——S120驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

SINAMICSS120驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)最基本的功能是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制，還可以實(shí)現(xiàn)基本的位置轉(zhuǎn)速電流三閉環(huán)控制。包括給定環(huán)節(jié)、偏差比較、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、被控對象、檢測反饋，還包括速度預(yù)控制和轉(zhuǎn)矩預(yù)控制環(huán)節(jié)。S120的功率部分組件主要實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)功能，S120的控制系統(tǒng)組件主要實(shí)現(xiàn)速度、電流和基本位置控制器的功能。S120變頻器硬件基礎(chǔ)——驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組件結(jié)構(gòu)

西門子變頻器均為電壓型交直交變頻器，包括整流單元、直流回路、逆變單元。AC/AC單機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是整流單元和逆變單元集成在一起，DC/AC多機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中整流單元和逆變單元分開。單機(jī)驅(qū)動(dòng)AC/AC系統(tǒng)組件結(jié)構(gòu)多機(jī)驅(qū)動(dòng)DC/AC系統(tǒng)組件結(jié)構(gòu)S120變頻器硬件基礎(chǔ)——功率部分組件①進(jìn)線側(cè)組件（進(jìn)線電抗器、進(jìn)線濾波器）②電源模塊（或整流單元）③直流回路組件（制動(dòng)單元+制動(dòng)電阻、電容模塊、控制電源/壓模塊CSM、電壓限制模塊VCM、直流母線適配器等）④電機(jī)模塊（或逆變單元）⑤輸出側(cè)組件（輸出電抗器、dv/dt濾波器、正弦濾波器）S120變頻器硬件基礎(chǔ)——進(jìn)線側(cè)組件

進(jìn)線電抗器通常串聯(lián)在電源和變頻器進(jìn)線端之間，依靠線圈的感抗來阻礙電流變化，具體作用：1.

減少電源浪涌對變頻器的沖擊2.降低變頻器產(chǎn)生的諧波電流對電網(wǎng)的干擾3.實(shí)現(xiàn)變頻器與電網(wǎng)解耦4.實(shí)現(xiàn)變頻器并聯(lián)時(shí)的電流平衡

進(jìn)線濾波器安裝在電網(wǎng)和進(jìn)線電抗器之間，用于限制由變頻調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生的150kHz～30MHz的高頻干擾。降低高頻干擾的手段：①加進(jìn)線濾波器（無線頻率干擾RFI抑制濾波器或EMC濾波器）②屏蔽良好接地。使用和連接需注意事項(xiàng)：1.進(jìn)線電抗器的選取需與電源模塊相匹配2.進(jìn)線電抗器連接電纜要盡可能的短使用和連接需注意事項(xiàng)：1.進(jìn)線濾波器和進(jìn)線電抗器協(xié)同使用2.不同驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的進(jìn)線濾波器選擇不同3.不同整流裝置對應(yīng)的進(jìn)線濾波器允許電纜最大長度限制不同進(jìn)線濾波器進(jìn)線電抗器S120變頻器硬件基礎(chǔ)——功率模塊PM240-2（AC/AC變頻裝置）AC/AC單機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整流和逆變單元集成在一起，稱之為功率模塊。PM340功率模塊全線已于2019年進(jìn)入產(chǎn)品取消階段，僅作為備件提供，替代產(chǎn)品為PM240-2，PM340與PM240-2產(chǎn)品對應(yīng)關(guān)系圖如下。S120變頻器硬件基礎(chǔ)——功率模塊PM240-2（AC/AC變頻裝置）單軸應(yīng)用多軸應(yīng)用

對于單軸應(yīng)用，可以使用控制單元（CU310-2）配合功率模塊來執(zhí)行控制功能。對于多軸應(yīng)用，在已經(jīng)有控制單元（如CU320-2）實(shí)現(xiàn)多軸控制的情況下，可以使用一個(gè)適配器，通過DRVIE-CLiQ網(wǎng)絡(luò)將功率模塊連接到控制單元，增加一個(gè)單軸控制功能，如下表所示。CU310DP和PM240-2CU310DP和PM240-2CU310+PM240-2S120變頻器硬件基礎(chǔ)——電源模塊（整流單元）S120變頻器硬件基礎(chǔ)——基本型電源模塊(BLM)主要特點(diǎn)：1.采用晶閘管技術(shù)的整流器（B6電路）2.沒有能量回饋功能3.可選預(yù)充電回路4.必選制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻S120機(jī)架型和機(jī)柜分段型，具有通過觸發(fā)角控制實(shí)現(xiàn)的預(yù)充電功能。S120書本型和G130/G150，具有通過二極管整流器和預(yù)充電電阻實(shí)現(xiàn)的預(yù)充電功能。S120變頻器硬件基礎(chǔ)——智能型電源模塊(SLM)主要特點(diǎn)：1.采用IGBT技術(shù)的不可控的整流/回饋單元3.內(nèi)含預(yù)充電回路2.具有回饋能力4.可選制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻S120變頻器硬件基礎(chǔ)——主動(dòng)型電源模塊(ALM)主要特點(diǎn)：1.采用IGBT技術(shù)的可控的整流/回饋單元3.升壓操作可以控制直流鏈路電壓和正弦電源電流2.自由的能量回饋運(yùn)行模式4.功率因數(shù)可調(diào)，最大可達(dá)cosφ=1S120變頻器硬件基礎(chǔ)——直流回路組件

直流母線組件中包含制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻、電容模塊、控制電源模塊CSM、電壓限制模塊VCM、直流母線適配器、24V端子適配器等。1.制動(dòng)單元可分為以下幾種：①模塊性（內(nèi)置式）②書本型③裝機(jī)裝柜型④中央制動(dòng)柜（S120柜機(jī)使用）⑤電機(jī)模塊作為三相制動(dòng)單元。每種制動(dòng)單元有對應(yīng)的制動(dòng)電阻。

2.電容模塊用于提高直流母線電容，在主電源失電情況下能夠?qū)崿F(xiàn)短時(shí)間供電，實(shí)現(xiàn)能量緩沖，以抵抗電源的瞬時(shí)故障。3.控制電源模塊（CSM）可以提供24～28.8V直流電壓輸出，為控制回路提供輔助的電源，輸出電壓可以由集成的電位器調(diào)節(jié)。4.電壓限制模塊（VCM）可以用于擴(kuò)展總電機(jī)的電纜長度。5.直流母線適配器用于連接裝機(jī)裝柜型電源模塊（或電機(jī)模塊）與書本型電機(jī)模塊之間，或兩書本型電機(jī)模塊之間遠(yuǎn)距離或多個(gè)電機(jī)模塊并行連接，是實(shí)現(xiàn)線纜和銅排母線之間的轉(zhuǎn)換。6.

+24V端子適配器是用于線纜與+24V母線之間的轉(zhuǎn)換。制動(dòng)單元制動(dòng)電阻電容模塊直流母線適配器+24V端子適配器S120變頻器硬件基礎(chǔ)——電機(jī)模塊（逆變單元）電機(jī)模塊（PowerUnit/MotorModule）又叫逆變裝置，是一個(gè)逆變器，將直流母線電壓通過IGBT逆變橋轉(zhuǎn)換成頻率和大小可變的交流電，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。緊湊書本型單軸電機(jī)模塊和雙軸電機(jī)模塊書本型雙軸電機(jī)模塊裝機(jī)裝柜型單機(jī)電機(jī)模塊（FX/GX和HX/JX）書本型單軸電機(jī)模塊S120變頻器硬件基礎(chǔ)——輸出側(cè)組件電機(jī)模塊中的快速開關(guān)器件IGBT迅速導(dǎo)通關(guān)斷會(huì)產(chǎn)生高dv/dt的共模電壓，從而產(chǎn)生高頻傳導(dǎo)性干擾，共模電壓還會(huì)在電機(jī)上產(chǎn)生軸電流和過壓現(xiàn)象，導(dǎo)致電機(jī)絕緣失敗，降低電機(jī)使用壽命。輸出側(cè)組件（輸出電抗器、dv/dt濾波器、正弦濾波器）都是從不同方面降低變頻器高開關(guān)頻率導(dǎo)致的電壓和電流尖峰對電機(jī)絕緣的損傷。帶VPL的dv/dt濾波器帶VPL的緊湊型dv/dt濾波器正弦濾波器輸出電抗器S120變頻器硬件基礎(chǔ)——控制系統(tǒng)組件和CU控制單元CU310-2PN和CU310-2DPCU320?2

DP(安裝有BOP20基本操作員面板)CUA31和CUA32

S120的控制系統(tǒng)組件包括CU控制單元，及相關(guān)的CF卡、通訊板卡、I/O擴(kuò)展板、DRVIE-CLiQ電纜，用于連接編碼器的編碼器模塊等。CU310-2控制單元用于AC/AC單機(jī)驅(qū)動(dòng)，與PM340電源模塊組合使用。CU320-2DP用于DC/AC多機(jī)驅(qū)動(dòng)，CUA31或CUA32適配器用于多機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展。

只有訂貨號(hào)為6SL3040-0PA00-0AA1且硬件版本為D或更高的CUA31支持PM240-2。只有訂貨號(hào)為6SL3040-0PA01-0AA0且硬件版本為C或更高的CUA32支持PM240-2。老版本的CUA31和CUA32不支持PM240-2。S120變頻器硬件基礎(chǔ)——CF卡SINAMICSS120CF卡的訂貨號(hào)可以確定固件版本、是否帶擴(kuò)展功能。CF卡是SINAMICSS120的控制單元工作時(shí)必需的存儲(chǔ)設(shè)備，其中保存了固件（Firmware）、用戶數(shù)據(jù)、授權(quán)等信息，在斷電情況下數(shù)據(jù)也能夠永久保存。SINAMICSS120CF卡的選型：1.固件版本是否通用2.CF卡的擴(kuò)展性能是一個(gè)授權(quán)，用于多軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的擴(kuò)展3.CF卡的安全集成功能也是一個(gè)授權(quán)，用于控制單元擴(kuò)展集成安全功能使用CF卡時(shí)的注意事項(xiàng)有以下幾點(diǎn)：1.SINAMICSS120只能使用產(chǎn)品樣本中提供的產(chǎn)品，不能使用第三方CF卡；2.只能在斷電情況下進(jìn)行插拔操作；3.可以使用讀卡器訪問CF卡數(shù)據(jù)，不允許進(jìn)行格式化，修改數(shù)據(jù)前做好備份；4.CU310-2、CU320-2與CU310、CU320的CF卡固件版本不同，不能互換；5.在CF卡的...\SIEMENS\SINAMICS\DATA\CFG文件夾內(nèi)含有GSD文件。S120變頻器硬件基礎(chǔ)——通訊板卡、端子擴(kuò)展I/O板通訊板卡：1.CAN總線通訊板卡（CBC10）2.PROFINET通訊板卡（CBE20）S120的I/O擴(kuò)展有兩種方式：1.插拔式端子板（TB30）2.端子模塊（TM15、TM31、TM41、TM120、TM54F）S120變頻器硬件基礎(chǔ)——電壓檢測模塊、DRIVE-CLiQ集線器電壓檢測模塊VSMDRIVE-CLiQ集線器DMC20DRIVE-CLiQ集線器DME20DME20與DMC20的差別在于，DME20是在控制柜外部安裝使用，其外殼的防護(hù)等級為IP67。另外，DME20的固件版本不低于V2.6。

只有在驅(qū)動(dòng)對象星形連接到控制單元、或連接到DRIVE-CLiQHubDMC20/DME20上時(shí)，才允許熱插拔。系統(tǒng)不支持其余DRIVE-CLiQ組件之間DRIVE-CLiQ熱插拔。電壓檢測模塊VSM用于采集電壓實(shí)際值，可以極精確地測定電網(wǎng)電壓。與主動(dòng)型電源模塊（ALM）配合使用。S120變頻器硬件基礎(chǔ)——編碼器模塊

在SINAMICSS120驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，電機(jī)模塊只能連接帶DRIVE-CLiQ通訊接口的編碼器，不帶DRIVE-CLiQ接口的電機(jī)和不帶集成DRIVE-CLiQ接口的外部編碼器，需要通過編碼器模塊實(shí)現(xiàn)編碼器信號(hào)和溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成DRIVE-CLIQ的通訊方式。S120系統(tǒng)編碼器模塊連接示例如下。S120變頻器硬件基礎(chǔ)——信號(hào)電纜DRVIE-CLiQ普通的DRVIE-CLiQ電纜Motion-Connect的DRVIE-CLiQ電纜Motion-Connect的預(yù)裝配DRVIE-CLiQ電纜DRVIE-CLiQ電纜：用于將輸入模塊/電機(jī)模塊與控制單元連接在一起的DRIVE-CLiQ電纜。MOTION-CONNECTDRIVE-CLiQ電纜：具有24VDC芯線，防護(hù)等級更高。MOTION-CONNECTDRIVE-CLiQ預(yù)裝配電纜：可根據(jù)沒有DRIVE-CLiQ接口的電機(jī)編碼器接口定制。S120驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與上位控制器之間的通訊多采用profinet或profubus，而SIMANICS系統(tǒng)各個(gè)組件之間全部通過內(nèi)部的DRVIE-CLiQ通訊接口進(jìn)行連接。DRVIE-CLiQ電纜具有以下屬性：1.通過控制單元自動(dòng)識(shí)別組件。2.是所有組件上統(tǒng)一的接口。3.可對組件進(jìn)行診斷和維修。4.基于以太網(wǎng)技術(shù)，遵循profibus協(xié)議的連接。

感謝您的學(xué)習(xí)S120變頻器的調(diào)試基礎(chǔ)目錄1.S120的調(diào)試軟件——STARTER2.STARTER項(xiàng)目的創(chuàng)建3.S120的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)4.STARTER項(xiàng)目中站點(diǎn)的比較5.S120系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)組件、驅(qū)動(dòng)對象及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)6.S120系統(tǒng)的參數(shù)7.BICO信號(hào)互聯(lián)8.功能圖9.項(xiàng)目歸檔與恢復(fù)S120的調(diào)試軟件——STARTERSTARTER軟件可用于西門子部分傳動(dòng)裝置（SINAMICS、ET200FC、MICROMASTER4）的現(xiàn)場調(diào)試。能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)裝置參數(shù)的設(shè)置、下載、上傳、比較、查詢、修改及監(jiān)控，能夠?qū)崿F(xiàn)快速調(diào)試、查詢故障信息以及參數(shù)數(shù)值跟蹤記錄等功能。1——項(xiàng)目樹區(qū)2——工作區(qū)3——詳細(xì)列表區(qū)4——目錄及工作欄區(qū)STARTER項(xiàng)目的創(chuàng)建STARTER中項(xiàng)目創(chuàng)建的方法有三種：離線創(chuàng)建、在線創(chuàng)建以及上載創(chuàng)建。離線創(chuàng)建一般適合創(chuàng)建項(xiàng)目時(shí)暫時(shí)沒有實(shí)際硬件的情況——先一步步的離線創(chuàng)建，然后再連接下載。在線創(chuàng)建一般適合創(chuàng)建項(xiàng)目時(shí)有實(shí)際硬件的情況——先進(jìn)行在線連接，然后恢復(fù)出廠設(shè)置，再創(chuàng)建默認(rèn)的伺服或矢量軸，最后再根據(jù)需要對伺服或矢量軸進(jìn)行進(jìn)一步的配置修改等。上載并創(chuàng)建項(xiàng)目一般適用于S120系統(tǒng)中有項(xiàng)目文件，但電腦中沒有項(xiàng)目文件或沒有最新的項(xiàng)目文件的情況。S120的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)·下載（DownLoad）將使數(shù)據(jù)從電腦（編程器）的內(nèi)存?zhèn)魉偷絊120的內(nèi)存（RAM）；·“CopyRAMtoROM”將使數(shù)據(jù)從S120的內(nèi)存存儲(chǔ)到S120的CF卡；·上載（UpLoad）將使數(shù)據(jù)從S120的內(nèi)存?zhèn)魉偷诫娔X的內(nèi)存；·“保存”（在線狀態(tài)下）將使上載到電腦內(nèi)存的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到電腦的硬盤。STARTER項(xiàng)目中站點(diǎn)的比較STARTER項(xiàng)目中站點(diǎn)比較的方法有兩種：離線/在線比較，離線/離線比較。通過比較可確定離線或在線參數(shù)的正確性。A處——選擇待比較站點(diǎn)的不同來源B處——啟動(dòng)比較S120系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)組件、驅(qū)動(dòng)對象及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)對象（DriveObject）：·一個(gè)具有獨(dú)立的參數(shù)、故障報(bào)警以及獨(dú)立的通訊并自成一體的軟件功能單元。·常見的驅(qū)動(dòng)對象有：控制單元、整流裝置、逆變單元、編碼器模塊、端子擴(kuò)展模塊等。·每個(gè)驅(qū)動(dòng)對象在項(xiàng)目樹中都有一個(gè)唯一的名稱和唯一的對象編號(hào)。S120系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)組件、驅(qū)動(dòng)對象及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)組件（DriveComponents）·是以某種方式連接至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的全部硬件組件，例如功率單元、傳感器模塊和電機(jī)等等。·每個(gè)驅(qū)動(dòng)組件均被分配給至少1個(gè)驅(qū)動(dòng)對象（DO），驅(qū)動(dòng)對象承擔(dān)著驅(qū)動(dòng)組