SINAMICS S120在生產(chǎn)設(shè)備中的應(yīng)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(qū)動(dòng)系統(tǒng)。具有模塊化的設(shè)計(jì)。各模塊之間（包括控制單元模塊，整流/回饋模塊，電機(jī)模塊，傳感器模塊和電機(jī)編碼器等）通過高速驅(qū)動(dòng)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(gè)矢量軸或6個(gè)伺服軸。

SINAMICS S120在許多方面提高了設(shè)備性能，無論是連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備中還是在動(dòng)態(tài)性能的周期運(yùn)行的設(shè)備中。目前，主要應(yīng)用如下：包裝設(shè)備；塑料設(shè)備；紡織設(shè)備；印刷設(shè)備；造紙?jiān)O(shè)備；裝配流水線；機(jī)床；軋鋼生產(chǎn)線；試驗(yàn)臺。下面具體介紹一下SINAMICS S120項(xiàng)目的創(chuàng)建，調(diào)試及通訊等。

1 SINAMICS S120項(xiàng)目的創(chuàng)建

具體步驟如下：

1）打開SRATER 或SCOUT，建一個(gè)新項(xiàng)目；

2）設(shè)定PROFIBUS DP 接口；

3）插入驅(qū)動(dòng)單元，對其連接的硬件（電源模塊，電機(jī)模塊，編碼器，電機(jī)等）進(jìn)行配置；

4）存儲(chǔ)項(xiàng)目，在線連接，將項(xiàng)目下載到SINAMICS S120中；

5）用STARTER中的控制面板（Commissioning >control panel）控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

在Starter中配置完成S120后，項(xiàng)目列表中選項(xiàng)如下：

Overview：在Overview界面中，可以看到各單元、模塊的信息。

Configuration：組態(tài)界面分為兩個(gè)子頁面：Profibus報(bào)文設(shè)置頁面以及Firmware管理頁面。

在Profibus報(bào)文界面我們可以為各個(gè)單元模塊設(shè)置通訊報(bào)文，選擇相應(yīng)報(bào)文后，在輸入/輸出數(shù)據(jù)區(qū)里會(huì)顯示通訊字長度。當(dāng)然報(bào)文的選擇還可以通過參數(shù)P0922進(jìn)行修改。

Topology：通過拓?fù)漤撁嫖覀兛梢詫ο到y(tǒng)實(shí)際拓?fù)鋱D與項(xiàng)目設(shè)定拓?fù)溥M(jìn)行比較。如果兩者不一致，系統(tǒng)會(huì)提示報(bào)警或故障。

Control unit：在控制單元模塊中，包括控制單元的組態(tài)、控制字與狀態(tài)字、數(shù)字量輸入輸出、通訊報(bào)文、診斷等功能。另外，還可以在控制單元中插入DCC表，實(shí)現(xiàn)各種邏輯控制。

Infeeds、input/output component 同上

Drives：對于帶擴(kuò)展性能卡的CU320，最多可以帶4個(gè)矢量軸或者6個(gè)伺服軸或者8個(gè)V/F軸。對于最新推出的CU320-2，可以帶6個(gè)伺服軸，6個(gè)矢量軸，12個(gè)V/F軸。每個(gè)軸都可以單獨(dú)控制與運(yùn)行。

在硬件組態(tài)完成后，需要對軸進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)試及優(yōu)化，當(dāng)然如果對驅(qū)動(dòng)的功能及參數(shù)比較熟悉的情況下，可以通過直接修改參數(shù)的方式來進(jìn)行調(diào)試及優(yōu)化。

2 通過DP總線實(shí)現(xiàn)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(tǒng)功能塊SFC14/SFC15和SFC58 / SFC59進(jìn)行周期性及非周期性數(shù)據(jù)通訊：周期性數(shù)據(jù)交換：即數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換，如：控制字和設(shè)定值；狀態(tài)字和實(shí)際值；非周期性數(shù)據(jù)交換：即讀寫參數(shù)。通常是在需要改變參數(shù)值時(shí)，才進(jìn)操作。

2）讀寫DP通訊步驟

DP 地址設(shè)定： 硬件組態(tài)中設(shè)定的地址必須和S120的DP地址保持一致。

DP 報(bào)文設(shè)置：報(bào)文是指通訊過程中，S7-300與SINAMICS S120交換的數(shù)據(jù)字的數(shù)量及各字的含義。根據(jù)不同的應(yīng)用來選擇相應(yīng)的報(bào)文。比如簡單的速度控制報(bào)文，控制字僅包括一個(gè)字的控制字與一個(gè)字的速度給定，結(jié)構(gòu)如下：

當(dāng)然，如果對于不同的產(chǎn)品，其相應(yīng)的第一個(gè)控制字STW1的內(nèi)容也不相同，比如在S120中，當(dāng)P2038等于0時(shí)，STW1的內(nèi)容符合SINAMICS系列標(biāo)準(zhǔn)。

3 用DP總線對電機(jī)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(shè)定值（NSETP_B）發(fā)送至驅(qū)動(dòng)器。

1）控制字中Bit0做電機(jī)的起、停控制；

2）主設(shè)定值為速度設(shè)定值，頻率設(shè)定值和實(shí)際值要經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化，使得4000(十六進(jìn)制)對應(yīng)于50Hz，發(fā)送的最高頻率（最大值）為7FFF。可以在P2000中修改標(biāo)準(zhǔn)化頻率，即參考頻率（缺省值為50Hz）；

3）當(dāng)組態(tài)的報(bào)文結(jié)構(gòu) PZD=2或自由報(bào)文999時(shí)，頻率設(shè)定值為一個(gè)字，在S7-300 中可用“MOVE” 指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；當(dāng)組態(tài)的報(bào)文結(jié)構(gòu) PZD〉2，頻率設(shè)定值為兩個(gè)字時(shí)， 在S7-300 中對PZD（過程數(shù)據(jù)）讀寫參數(shù)時(shí)需調(diào)用SFC14和SFC15系統(tǒng)功能塊；

4）SFC14（“DPRD_DAT”）用于讀Profibus 從站的數(shù)據(jù)；

5）SFC15（“DPWR_DAT”）用于將數(shù)據(jù)寫入 Profibus 從站。

例子：SERVO_02 ”控制字、主設(shè)定值的發(fā)送及狀態(tài)字、實(shí)際頻率的讀取程序

（1）控制驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行： 通過先發(fā)送典型控制字047E然后發(fā)送047F（Bit 0的信號邊沿：ON）來啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，該數(shù)據(jù)控制字在DB10.DBW8中指定，主設(shè)定值在DB10.DBD10中設(shè)定，運(yùn)行信號為M1.0。這些值均通過變量表VAT_2設(shè)定及監(jiān)控；

（2）停止驅(qū)動(dòng)器： 應(yīng)發(fā)送典型控制字047E至驅(qū)動(dòng)器(Bit 0的信號邊沿：OFF)；

（3）讀取驅(qū)動(dòng)器狀態(tài)字及頻率實(shí)際值： PLC接收狀態(tài)字1（STW1），存放在DB10.DBW0中；接收驅(qū)動(dòng)器傳來的頻率實(shí)際值（NACT_B），存放在DB10.DBD2中。

4 驅(qū)動(dòng)器參數(shù)的讀取及寫入

S7-300PLC通過PROFIBUS非周期性通訊方式讀取驅(qū)動(dòng)器參數(shù)，PLC讀取驅(qū)動(dòng)器參數(shù)時(shí)必須使用兩個(gè)功能塊SFC58 /SFC59 ，舉例如下：

1）使用標(biāo)志位M10.0及功能SFC58塊將寫請求（數(shù)據(jù)集RECORD DB1）發(fā)送至驅(qū)動(dòng)器，將M10.0設(shè)定為數(shù)值1啟動(dòng)寫請求，當(dāng)寫請求完成后必須將該請求置0，結(jié)束該請求。MW108（RET_VAL）顯示錯(cuò)誤代碼，用于表示功能處理時(shí)發(fā)生的錯(cuò)誤。程序如下：

2）使用標(biāo)志位M10.1及功能SFC59塊將讀請求發(fā)送至驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器返回參數(shù)值響應(yīng)(響應(yīng)塊DB2)。將M10.1設(shè)定為數(shù)值1啟動(dòng)讀請求，當(dāng)讀請求完成后必須將該請求置0，結(jié)束該請求。MW110 (RET_VAL) 顯示包括錯(cuò)誤代碼。程序如下：

當(dāng)今企業(yè)對生產(chǎn)設(shè)備的要求是設(shè)備成本越來越低，但同時(shí)能夠提供越來越高的生產(chǎn)效率。SINAMICS S120 驅(qū)動(dòng)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(jié)約了設(shè)計(jì)與調(diào)試的時(shí)間；高效的動(dòng)力性能和準(zhǔn)確性使機(jī)器可以在更高的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，從而提高生產(chǎn)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(shè)備生命周期內(nèi)的成本。因此,使用SINAMICS S120將會(huì)使設(shè)備生產(chǎn)商和使用商的競爭力都會(huì)增加。

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

[2]崔堅(jiān).西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

[3]方承遠(yuǎn).工廠電氣控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.