SINAMICS S120在生产设备中的应用

米玉柱

倍耐力轮胎有限公司，山东兖州 272100

SINAMICS S120是集V/F控制，矢量控制，伺服控制为一体的驱动系统。具有模块化的设计。各模块之间（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。SINAMICS S120的核心控制单元CU320（V2.2）最多能控制4个矢量轴或6个伺服轴。

SINAMICS S120在许多方面提高了设备性能，无论是连续运行的设备中还是在动态性能的周期运行的设备中。目前，主要应用如下：包装设备；塑料设备；纺织设备；印刷设备；造纸设备；装配流水线；机床；轧钢生产线；试验台。下面具体介绍一下SINAMICS S120项目的创建，调试及通讯等。

1 SINAMICS S120项目的创建

具体步骤如下：

1）打开SRATER 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）进行配置；

4）存储项目，在线连接，将项目下载到SINAMICS S120中；

5）用STARTER中的控制面板（Commissioning >control panel）控制电机的运转。

在Starter中配置完成S120后，项目列表中选项如下：

Overview：在Overview界面中，可以看到各单元、模块的信息。

Configuration：组态界面分为两个子页面：Profibus报文设置页面以及Firmware管理页面。

在Profibus报文界面我们可以为各个单元模块设置通讯报文，选择相应报文后，在输入/输出数据区里会显示通讯字长度。当然报文的选择还可以通过参数P0922进行修改。

Topology：通过拓扑页面我们可以对系统实际拓扑图与项目设定拓扑进行比较。如果两者不一致，系统会提示报警或故障。

Control unit：在控制单元模块中，包括控制单元的组态、控制字与状态字、数字量输入输出、通讯报文、诊断等功能。另外，还可以在控制单元中插入DCC表，实现各种逻辑控制。

Infeeds、input/output component 同上

Drives：对于带扩展性能卡的CU320，最多可以带4个矢量轴或者6个伺服轴或者8个V/F轴。对于最新推出的CU320-2，可以带6个伺服轴，6个矢量轴，12个V/F轴。每个轴都可以单独控制与运行。

在硬件组态完成后，需要对轴进一步进行调试及优化，当然如果对驱动的功能及参数比较熟悉的情况下，可以通过直接修改参数的方式来进行调试及优化。

2 通过DP总线实现S7-300与SINAMICS S120之间的通讯

1）S7-300与SINAMICS S120 之间的DP通讯借助于系统功能块SFC14/SFC15和SFC58 / SFC59进行周期性及非周期性数据通讯：周期性数据交换：即数据的实时交换，如：控制字和设定值；状态字和实际值；非周期性数据交换：即读写参数。通常是在需要改变参数值时，才进操作。

2）读写DP通讯步骤

DP 地址设定： 硬件组态中设定的地址必须和S120的DP地址保持一致。

DP 报文设置：报文是指通讯过程中，S7-300与SINAMICS S120交换的数据字的数量及各字的含义。根据不同的应用来选择相应的报文。比如简单的速度控制报文，控制字仅包括一个字的控制字与一个字的速度给定，结构如下：

当然，如果对于不同的产品，其相应的第一个控制字STW1的内容也不相同，比如在S120中，当P2038等于0时，STW1的内容符合SINAMICS系列标准。

3 用DP总线对电机起、停及速度控制

S7-300PLC通过PROFIBUS周期性通讯方式将控制字1（CTW1）和主设定值（NSETP_B）发送至驱动器。

1）控制字中Bit0做电机的起、停控制；

2）主设定值为速度设定值，频率设定值和实际值要经过标准化，使得4000(十六进制)对应于50Hz，发送的最高频率（最大值）为7FFF。可以在P2000中修改标准化频率，即参考频率（缺省值为50Hz）；

3）当组态的报文结构 PZD=2或自由报文999时，频率设定值为一个字，在S7-300 中可用“MOVE” 指令进行数据传送；当组态的报文结构 PZD〉2，频率设定值为两个字时， 在S7-300 中对PZD（过程数据）读写参数时需调用SFC14和SFC15系统功能块；

4）SFC14（“DPRD_DAT”）用于读Profibus 从站的数据；

5）SFC15（“DPWR_DAT”）用于将数据写入 Profibus 从站。

例子：SERVO_02 ”控制字、主设定值的发送及状态字、实际频率的读取程序

（1）控制驱动器运行： 通过先发送典型控制字047E然后发送047F（Bit 0的信号边沿：ON）来启动驱动器，该数据控制字在DB10.DBW8中指定，主设定值在DB10.DBD10中设定，运行信号为M1.0。这些值均通过变量表VAT_2设定及监控；

（2）停止驱动器： 应发送典型控制字047E至驱动器(Bit 0的信号边沿：OFF)；

（3）读取驱动器状态字及频率实际值： PLC接收状态字1（STW1），存放在DB10.DBW0中；接收驱动器传来的频率实际值（NACT_B），存放在DB10.DBD2中。

4 驱动器参数的读取及写入

S7-300PLC通过PROFIBUS非周期性通讯方式读取驱动器参数，PLC读取驱动器参数时必须使用两个功能块SFC58 /SFC59 ，举例如下：

1）使用标志位M10.0及功能SFC58块将写请求（数据集RECORD DB1）发送至驱动器，将M10.0设定为数值1启动写请求，当写请求完成后必须将该请求置0，结束该请求。MW108（RET_VAL）显示错误代码，用于表示功能处理时发生的错误。程序如下：

2）使用标志位M10.1及功能SFC59块将读请求发送至驱动器，驱动器返回参数值响应(响应块DB2)。将M10.1设定为数值1启动读请求，当读请求完成后必须将该请求置0，结束该请求。MW110 (RET_VAL) 显示包括错误代码。程序如下：

当今企业对生产设备的要求是设备成本越来越低，但同时能够提供越来越高的生产效率。SINAMICS S120 驱动理念恰恰能满足这两方面的要求。友好的用户操作界面大大节约了设计与调试的时间；高效的动力性能和准确性使机器可以在更高的转速下运行，从而提高生产力。不仅如此，它的维修处理简单，从而提高了使用性，降低了设备生命周期内的成本。因此,使用SINAMICS S120将会使设备生产商和使用商的竞争力都会增加。

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

[2]崔坚.西门子工业网络通信指南[M].北京：机械工业出版社.

[3]方承远.工厂电气控制技术[M].北京：机械工业出版社.