SINAMICS S120在生產設備中的應用

米玉柱

倍耐力輪胎有限公司，山東兗州 272100

SINAMICS S120是集V/F控制，矢量控制，伺服控制為一體的驅動系統。具有模塊化的設計。各模塊之間（包括控制單元模塊，整流/回饋模塊，電機模塊，傳感器模塊和電機編碼器等）通過高速驅動接口DRIVE-CLIQ相互連接。SINAMICS S120的核心控制單元CU320（V2.2）最多能控制4個矢量軸或6個伺服軸。

SINAMICS S120在許多方面提高了設備性能，無論是連續運行的設備中還是在動態性能的周期運行的設備中。目前，主要應用如下：包裝設備；塑料設備；紡織設備；印刷設備；造紙設備；裝配流水線；機床；軋鋼生產線；試驗臺。下面具體介紹一下SINAMICS S120項目的創建，調試及通訊等。

1 SINAMICS S120項目的創建

具體步驟如下：

1）打開SRATER 或SCOUT，建一個新項目；

2）設定PROFIBUS DP 接口；

3）插入驅動單元，對其連接的硬件（電源模塊，電機模塊，編碼器，電機等）進行配置；

4）存儲項目，在線連接，將項目下載到SINAMICS S120中；

5）用STARTER中的控制面板（Commissioning >control panel）控制電機的運轉。

在Starter中配置完成S120后，項目列表中選項如下：

Overview：在Overview界面中，可以看到各單元、模塊的信息。

Configuration：組態界面分為兩個子頁面：Profibus報文設置頁面以及Firmware管理頁面。

在Profibus報文界面我們可以為各個單元模塊設置通訊報文，選擇相應報文后，在輸入/輸出數據區里會顯示通訊字長度。當然報文的選擇還可以通過參數P0922進行修改。

Topology：通過拓撲頁面我們可以對系統實際拓撲圖與項目設定拓撲進行比較。如果兩者不一致，系統會提示報警或故障。

Control unit：在控制單元模塊中，包括控制單元的組態、控制字與狀態字、數字量輸入輸出、通訊報文、診斷等功能。另外，還可以在控制單元中插入DCC表，實現各種邏輯控制。

Infeeds、input/output component 同上

Drives：對于帶擴展性能卡的CU320，最多可以帶4個矢量軸或者6個伺服軸或者8個V/F軸。對于最新推出的CU320-2，可以帶6個伺服軸，6個矢量軸，12個V/F軸。每個軸都可以單獨控制與運行。

在硬件組態完成后，需要對軸進一步進行調試及優化，當然如果對驅動的功能及參數比較熟悉的情況下，可以通過直接修改參數的方式來進行調試及優化。

2 通過DP總線實現S7-300與SINAMICS S120之間的通訊

1）S7-300與SINAMICS S120 之間的DP通訊借助于系統功能塊SFC14/SFC15和SFC58 / SFC59進行周期性及非周期性數據通訊：周期性數據交換：即數據的實時交換，如：控制字和設定值；狀態字和實際值；非周期性數據交換：即讀寫參數。通常是在需要改變參數值時，才進操作。

2）讀寫DP通訊步驟

DP 地址設定： 硬件組態中設定的地址必須和S120的DP地址保持一致。

DP 報文設置：報文是指通訊過程中，S7-300與SINAMICS S120交換的數據字的數量及各字的含義。根據不同的應用來選擇相應的報文。比如簡單的速度控制報文，控制字僅包括一個字的控制字與一個字的速度給定，結構如下：

當然，如果對于不同的產品，其相應的第一個控制字STW1的內容也不相同，比如在S120中，當P2038等于0時，STW1的內容符合SINAMICS系列標準。

3 用DP總線對電機起、停及速度控制

S7-300PLC通過PROFIBUS周期性通訊方式將控制字1（CTW1）和主設定值（NSETP_B）發送至驅動器。

1）控制字中Bit0做電機的起、停控制；

2）主設定值為速度設定值，頻率設定值和實際值要經過標準化，使得4000(十六進制)對應于50Hz，發送的最高頻率（最大值）為7FFF。可以在P2000中修改標準化頻率，即參考頻率（缺省值為50Hz）；

3）當組態的報文結構 PZD=2或自由報文999時，頻率設定值為一個字，在S7-300 中可用“MOVE” 指令進行數據傳送；當組態的報文結構 PZD〉2，頻率設定值為兩個字時， 在S7-300 中對PZD（過程數據）讀寫參數時需調用SFC14和SFC15系統功能塊；

4）SFC14（“DPRD_DAT”）用于讀Profibus 從站的數據；

5）SFC15（“DPWR_DAT”）用于將數據寫入 Profibus 從站。

例子：SERVO_02 ”控制字、主設定值的發送及狀態字、實際頻率的讀取程序

（1）控制驅動器運行： 通過先發送典型控制字047E然后發送047F（Bit 0的信號邊沿：ON）來啟動驅動器，該數據控制字在DB10.DBW8中指定，主設定值在DB10.DBD10中設定，運行信號為M1.0。這些值均通過變量表VAT_2設定及監控；

（2）停止驅動器： 應發送典型控制字047E至驅動器(Bit 0的信號邊沿：OFF)；

（3）讀取驅動器狀態字及頻率實際值： PLC接收狀態字1（STW1），存放在DB10.DBW0中；接收驅動器傳來的頻率實際值（NACT_B），存放在DB10.DBD2中。

4 驅動器參數的讀取及寫入

S7-300PLC通過PROFIBUS非周期性通訊方式讀取驅動器參數，PLC讀取驅動器參數時必須使用兩個功能塊SFC58 /SFC59 ，舉例如下：

1）使用標志位M10.0及功能SFC58塊將寫請求（數據集RECORD DB1）發送至驅動器，將M10.0設定為數值1啟動寫請求，當寫請求完成后必須將該請求置0，結束該請求。MW108（RET_VAL）顯示錯誤代碼，用于表示功能處理時發生的錯誤。程序如下：

2）使用標志位M10.1及功能SFC59塊將讀請求發送至驅動器，驅動器返回參數值響應(響應塊DB2)。將M10.1設定為數值1啟動讀請求，當讀請求完成后必須將該請求置0，結束該請求。MW110 (RET_VAL) 顯示包括錯誤代碼。程序如下：

當今企業對生產設備的要求是設備成本越來越低，但同時能夠提供越來越高的生產效率。SINAMICS S120 驅動理念恰恰能滿足這兩方面的要求。友好的用戶操作界面大大節約了設計與調試的時間；高效的動力性能和準確性使機器可以在更高的轉速下運行，從而提高生產力。不僅如此，它的維修處理簡單，從而提高了使用性，降低了設備生命周期內的成本。因此,使用SINAMICS S120將會使設備生產商和使用商的競爭力都會增加。

[1] SINAMICS S120 Equipment Manual AC Driver.Siemens AG Industry Sector.

[2]崔堅.西門子工業網絡通信指南[M].北京：機械工業出版社.

[3]方承遠.工廠電氣控制技術[M].北京：機械工業出版社.