西门子S120伺服电机数控6SL3120-2TE21-0AD0

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Sinamics S120 是西门子公司推出的全新的集 V/F、矢量控制及伺服控制于一体的驱动控制系统，它不仅能控制普通的 三相异步电动机，还能控制同步电机、扭矩电机及直线电机。其强大的定位功能将实现进给轴的、相对定位。将于 2007 年 8 月发布的 DCC(驱动控制图表)功能，将能实现逻辑、运算及简单的工艺等功能。
Sinamics S120 产品包括：用于共直流母线的 DC/AC 逆变器和用于单轴的 AC/AC 变频器。 • 共直流母线的 DC/AC 逆变器通常又称为 Sinamics S120 多轴驱动器，其结构形式为电源模块和电机模块分开， 一个电源模块将 3 相交流电整流成 540V 或 600V 的直流电，将电机模块(一个或多个)都连接到该直流母线上， 特别适用于多轴控制，尤其是造纸、包装、纺织、印刷、钢铁等行业。优点是各电机轴之间的能量共享，接线 方便、简单。 • 单轴控制的 AC/AC 变频器，通常又称为 Sinamics S120 单轴交流驱动器，其结构形式为电源模块和电机模块集 在一起，特别适用于单轴的速度和定位控制。

Sinamics S120 集矢量控制与伺服控制于一身，分为 DC-AC 与 AC-AC 两种类型，所谓 DC-AC，是指 控制单元、整流、逆变都为独立模块，目前 DC-AC 类型功率范围从 0.9kw 到 1200kw，AC-AC 模块由控制 单元和功率模块组成，功率范围从 0.12 到 250kw。

多轴驱动器(DC-AC)的系统组成 DC-AC S120 的系统组成如下图所示

DC-AC 形式的 S120 模块 一个带扩展性能卡的 CU320 可以驱动 6 个伺服轴或者 4 个矢量轴，8 个 V/F 轴。但矢量与伺服不能混合， 目前，西门子又推出性能更高的控制单元 CU320-2，分为 DP 和 PN 两种类型，其运算能力更强，可以带 6 个矢量轴，12 个 V/F 轴。

根据功率的大小，S120 DC-AC 型分为书本型、紧凑书本型、装机装柜型、柜机三种形式，书本型的 接线相对比较简单，控制单元除了 24V 供电，靠 CF 内的 firmware 就可以正常运行了，整流模块除了母排上 的直流 24V 供电，还要连接 X120 端子上的使能信号（3+，4 -），如图所示。 电机模块上的使能信号在不 启用 Safety 功能时*连接。 对于小功率的 SLM 整流模块，不需要控制，因此模块上也没有 DRIVE-CLIQ 接口，而对于 大功率的 SLM，BLM, ALM 都需要通过 DRIVE-CLIQ 对其进行控制，才能启动。

2.1 调试软件介绍

 Sinamics S120 的调试软件为 Starter 或者是 Scout， 其中 Scout 软件中包含 Starter 软件， 二者不能同 时安装。 Scout 软件需要授权， 而 Starter 软件不需要授权。 目前 Scout 软件的新版本号为 V4.1.5， Starter 软件的新版本为 V4.1.5(时至 2010 年 5 月)。 在安装 Starter 与 Scout 之前， 需要安装 Stet 7 软件的新版本， 例如 Starter V4.15 需要 Step7 V5.4 SP4。 另外如果想使用 S120 的 DCC 功能时，还要安装 CFC 的新软件及授权。 2.2 S120 硬件组态 笔记本与 S120 的连接有两种方式， DP 通讯卡或者是 RS232 的连接方式。常用的 DP 通讯卡有 CP5512, CP5511, CP5613 等，RS232 则需要电脑配有 232 接口，采用标准的 RS232 电缆即可。

在实际伺服控制应用中，负载运行过程中有时会出现电机啸叫或运行不流畅 的情况，此时可以考虑对伺服电机的速度控制器进行优化来解决这些问题。 STARTER\SCOUT 软件为用户提供了伺服电机的自动优化功能(Automatic controller setting ) ，通过自动优化功能可以自动识别电流环，正负向负载 测量，自动设置速度环参数等。注意此功能仅局限于 S20 的伺服控制方式。

*二章 电源模块 

电源模块就是我们常说的整流或整流/回馈单元，它是将三相交流电整流成直流电，供给各电机模块(又常称逆变器)， 有回馈功能的模块还能够将直流电回馈给电网。根据是否有回馈功能及回馈的方式，将电源模块分成下列三种： ¾ 基本型电源模块(BLM: Basic Line Modules)：整流单元，但无回馈功能。靠接制动单元和制动电阻才能实现快速 制动。 ¾ 智能型电源模块(SLM: Smart Line Modules，又称非调节型电源模块)：整流/回馈单元，但直流母线电压不可调。 ¾ 主动型电源模块(ALM: Active Line Modules，又称调节型电源模块)：整流/回馈单元，且直流母线电压可调

智能型电源模块－SLM (Smart Line Module) 2.2.1 基本特征 SLM 是将三相交流电整流成直流电，并能将直流电回馈到电网，但直流母线电压不能调节，所以又称非调节型电源模 块。对于 5Kw 和 10Kw 的 SLM，可以通过端子 X22: 2 来选择是否需要能量回馈；而对于 16Kw 和 36Kw 的 SLM，可以通 过参数来选择是否需要能量回馈。对于不允许回馈的供电电网，也可以接制动单元和制动电阻来实现制动。5Kw 和 10Kw 的 SLM 是通过端子进行控制，而 16Kw 和 36Kw 的 SLM 是通过 Drive-CLiQ 接口来控制，通过该接口和主控单元进行数据 交换。SLM 的供电电压为 380－480V，功率范围为 5-36Kw。在实际应用中，在电网和 BLM 之间必须安装与其功率相对应 的电抗器。对于 36Kw 的 SLM，我们推荐使用滤波器

注意：1) 所有电机电缆和 DC 母线电缆之和。屏蔽电缆长为 350m，非屏蔽长为 560m。 2) 用于连接 36Kw 固定电缆屏蔽层的套件：6SL3162-1AF00-0AA1 3) 外部风冷尺寸 50x380x226/66.5 中，226 表示在柜内的部分，66.5 表示在柜外的部分。 4) 当 24V 母线上通过的电流大于 20A 时，必须再单独订购 24V 适配器。 5) DC 母线容量为 100A，当 DC 母线上通过的电流大于 100A ，则必须单独订购母线适配器。 6) 通常 PS6=1.3*Pn，PS6 指 40％的负载循环。如负载循环为 10min，其中 4min 为 0.4Pn，则 6min 为 PS6。 7) 通常 Pmax=(1.94~ 2.19)*Pn，Pmax 是指大功率。如负载循环为 60s，其中 50s 为 0.4Pn，则 10s 为 Pmax。 & 在订货时，下列附件为标准配置： ¾ 对于 16Kw 和 36Kw 的 SLM，将提供与控制单元相连接的 DRIVE-CLIQ 的电缆。 ¾ DRIVE-CLIQ 电缆，用于连接相邻的电机模块，其长度由模块本身的宽度决定。 ¾ 24V DC 端子短接器，用于连接相邻的电机模块的 24VDC 母排 。 ¾ 24V DC 端子适配器，用于线缆和 24VDC 母排的转换。

*三章 电机模块 

电机模块就是我们常说的逆变单元，它是将 540V 或 600V 的直流电逆变成三相交流电。目前的电机模块有两种类 型：书本型和装机装柜型。书本型又分为单轴电机模块和双轴电机模块，单轴为 3-200A；双轴为 3-18A。装机装柜型为 210-1405A(380-480V 电网)；85-1270A(500-690V 电网)。电机模块和主控单元之间通过 DRIVE-CLIQ 接口，进行快速数据 交换。 

3.1 书本型电机模块 (Motor Module-Booksize ) 

3.1.1 基本特性

 DC 母线电压 

510V to 720V 或 670V to 1035V 

冷却 集成的内部风扇、外部风冷、水冷 大输出电压 0.67xDC 母线电压 工作温度 正常为 0-40℃。当温度在 40℃－55℃之间需要降容使用 +24VDC 供电 24V -15%+20% 安装高度 正常海拔<=2000m。当海拔 2000m－4000m 降容输出 输出频率 1)

 伺服控制：0－600Hz。2) 矢量控制：0－300Hz。3) V/F 控制：0－300Hz 无线电干扰抑制 1) 

标准: 没有无线电干扰抑制滤波器。 2) 和电源模块、输入滤波器及电抗器一起使：EN55011 的 A1 级 to 和 EN61800-3 的 C2 类。 证书 1) 符合：CE(低压和 EMC 的要求)。2) 批准：cULus(文件:E192450)。3) 证明：安全整体性发货 IEC 61508 的标准 2(SIL2)，集成的安全扭矩停车(STO)和安全抱闸控制(SBC)符合 EN 954-1 的控制目录 3。 

*四章 控制单元及外围设备 

4.1 控制单元－CU320 4.1.1 

基本特征 控制单元即 CU320，它是驱动系统的大脑，负载控制和协调整个驱动系统中的所有模块，完成各轴的电流环、速度环 甚至位置环的控制，并且同一块 CU320 控制的各轴之间能相互交换数据，即任意一根轴能够读取控制单元上其它轴的数 据，这一特征广泛被用作多轴之间的简单的速度同步。 根据连接外围 I/O 模块的数量、轴控制模式、所需的功能以及 CF 卡的不同，1 块 CU320 能够控制轴的数量也不同。 ¾ 用作速度控制 • 大控制的轴数(指用带性能扩展 1 的 CF 卡)：通常为 6 个伺服轴或 4 个矢量轴或 8 个 V/F 轴 。实际控制的轴 数与 CU320 的负荷(即所选的功能)有关，应以 SIZER 配置软件为准。 • 伺服轴和矢量轴不能用一块 CU320 来控制，即伺服轴和矢量轴不能混配在一块 CU320 上，但伺服或矢量都能 与 V/F 混配。 • 大输出频率及弱磁：伺服为 650kHz，矢量和 V/F 控制为 300kHz。大为 5 倍的弱磁。 ¾ 用作位置控制 大控制的轴数(指用带性能扩展 1 的 CF 卡)：用作伺服控制时，大为 4 个轴；用作矢量控制时，大为 2 个 轴，控制轴的数量不是的，与 CU320 的负荷有关，具体控制轴数应由实际应用决定。推荐使用 SIZER 配置软 件来决定所能控制的大轴数。

4.1.3 订货数据 CU320 

控制单元 CF 卡 CU320 附件

 不带性能扩展 1 6SL3054-0AA00-1AA0 6SL3040-0MA00-0AA1 

带性能扩展 1 6SL3054-0AA01-1AA0 扩展性能 

1 软件授权 6SL3074-0AA01-0AA0 为了增加 CU320 高度，使其与书本型 的电机模块或电源模块一样高度。必须 订购 6SL3064-1BB00-0AA0 ¾ 带性能扩展 1 的 CF 卡，CU320 的计算能力将提高 **，通常所说的大控制的轴数，是指用带性能扩展的 卡。

通常带性能扩展的卡(6SL3054-0AA01-1AA0)控制的轴数是不带性能扩展的卡(6SL3054-0AA00-1AA0)控制的 轴数的 2 倍

。 ¾ 6SL3054-0AA 0x-1AA0 是指带有当前的软件版本，所以我们在订货时常写这个订货号，但到货时的号是指具体的 软件版本，肯定与其不同，具体含义见下表： 如：当前版本为 2.4，则到货的 卡号为：SL3054-0CE 0x-1AA0 ¾ 如果在订货时，订了不带性能扩展的 CF 卡，到货后想加上性能扩展，则可以单独订带扩展功能软件授权 6SL3074-0AA01-0AA0