S120调试手册

S120调试 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 SINAMICS S120调试手册10.2010SINAMICS S120产品介绍SINAMICS S120调试手册10.2010SINAMICS S120产品介绍项目组态与调试电机优化S120的基本定位通讯 S120 DCC功能自由功能块脚本功能BOP的操作与使用SINAMICS S120参数简介S120的故障与报警附录 SINAMICS S120产品总述 多轴驱动器DC-AC的系统组成 DC-AC S120的系统组成S120典型的控制回路DRIVE-CLIQ接线规则与推荐接线 一般接线规则推荐连接单轴驱动器的系统组成系统组成单轴应用的典型配置书本型S120硬件接线注意事项SINAMICS S120产品介绍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0.9 kw到1200 kwAC-AC模块由控制单元和功率模块组成功率范围从0.12到250 kw。如下图所示在DC-AC类型的S120驱动器中中心控制单元为CU320模块控制单元的Firmware存储在其CF卡内可以通过CF卡里的软件版本对整个S120进行Firmware升级。书本型DC-AC S120 书本型AC-AC S120控制单元适配模块功率模块PM340一个中心控制单元一个供电电源模块一个或若干个电机模块用于驱动电机可选直流连接组件DRIVE-CLIQ作为所有驱动组件之间的接口系统SINAMICS S120产品介绍控制单元电源模块电机模块典型结构CU320ALM / SLM / BLM书本型装机装柜型书本型装机装柜型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 个伺服轴或者6个矢量轴12个V/F轴。DC-AC S120的种类型其运算能力更强可以带6 系统组成SINAMICS S120产品介绍S120典型的控制回路通过上图可以看出S120 DC-AC驱动系统的组成包括:??控制单元CU320??整流模块BLMSLMALM??电机模块单轴与双轴模块??24VSITOP电源??端子模块及其它选件板??进线电抗器与滤波器??电机??编码器??编码器接收模块??Drive_CLIQ连接电缆??动力电缆??上位监控或者控制系统典型配置图StarterSCOUTSIMATIC ManagerPCS7-300/400Simotion C/D/P24 V24 V DC1: CU3202: SLMALM3: 4: Drive-CLiQDrive-CLIQ1234SINAMICS S120产品介绍一般接线规则??在CU320上一根DRIVE-CLIQ最多能连接16个结点??每排最多有8个结点??不能有环形连接??结点之间不能重复连接??所有在同一DRIVE-CLIQ线路上的模块必须有相同的采样周期如下图所示:??从控制单元出来的DRIVE-CLIQ电缆要连接到书本型的X200上或者是装机装柜型模块的X400上??向其它模块之间的连线要接到X201或者X401上如下图所示:需要注意的是对于双轴电机模块X202与X203的接线是与电机接口X1X2分别对应的不能颠倒。CU320X103X102X101X10012345678912141011131516推荐连接 CU320SingleMotorModuleSingleMotorModuleDoubleMotorModuleX103X102X202 / X402X201 / X401X200 / X400X202 / X402X201 / X401X200 / X400X101X100X203X202X201X200SINAMICS S120产品介绍控制单元适配器功率模块PM340CU310DPCU310PNCUA31模块型装机装柜型单轴应用多轴应用系统组成由上图可以看出单轴驱动系统包括:??控制单元CU310??功率单元PM340??电机单轴应用的典型配置??编码器??上位控制系统同时在很多系统中多轴模块与单轴模块是混合使用的。如下图所示:SIMATICS7或Simotion CSimotion DALM电机模块CUA31PM340CU310DP和PM340带有Drive-CLIQ接口的1FK7伺服电机带有Drive-CLIQ接口的1PH/1FK伺服电机普通三相异步电动机普通三相异步电动机 CU310DP和PM340SINAMICS S120产品介绍根据功率的大小S120 DC-AC型分为书本型、紧凑书本型、装机装柜型、柜机四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 rmware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34-如图所示。电机模块上的使能信号在不启用Safety功能时无需连接。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16 kW以上的SLMBLMALM都需要通过DRIVE-CLIQ对其进行控制才能启动。SINAMICS S120产品介绍 调试软件介绍 S120硬件组态STARTER项目列表界面选项介绍页面介绍项目组态与调试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软件的最新版本号为V4.1.5Starter软件的最新版本为V4.1.5 时至2010年5月。在安装Starter与Scout之前需要安装Stet7软件的最新版本例如Starter V4.1.5需要Step7V5.4SP4。另外如果想使用S120的DCC功能时还要安装CFC的最新软件及授权。项目组态与调试概述笔记本与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 CP5512CP5511CP5613等RS232则需要电脑配有232接口采用标准的RS232电缆即可。打开软件后新建一个项目开始对驱动参数进行配置如下图所示1.插入驱动单元。2.选择驱动类型CU320。3.选择装置的版本号注意此版本号要与CF卡的版本相一致CF卡的版本如下图所示。4.选择PC与驱动的通讯方式如果有以太网接口CBE20的情 5.设置驱动DP地址此地址应该与CU320上的拨码开关相一致如况下可以设置为IP。 下图所示。12345CF卡的版本号 CU的Pro bus地址项目组态与调试概述续1另外还可以通过另外一种方式自动读取驱动装置如下图所示1.在Option选项中将“Set PG/PC interface”设定为相应的通讯方式如“S7ONLINEStep7-gtCP5512PROFIBUS”。2.通过“Accessiblenodes”来在线读取相连接设备。3.如果CF卡的信息能被CU320识别可以在方框栏中看到装置信息。4.勾选此装置点击“Accept”接受。5.接受后左边会显示读取到的装置。5123 读取到CU信息 4 接受读取装置信息Accessible nodes:访问节点项目组态与调试概述续2在正确插入驱动装置后应该在线项目如下图所示1. 选中Drive_unit_01点击在线在线后装置前端的符号变成绿颜色。2.同样选中Drive_unit_01点击恢复工厂设定。3.双击“AutomaticCon guration”系统会自动弹出自动组态界面。4.点击“Startautomaticcon guration”进行自动组态。1234项目组态与调试概述续35. 根据自动组态的提示选择“Servo”或者是“Vector”。如下图所示自动组态通常花费1分钟左右时间如果在组态过程中要进行FirmWare升级则需要更长时间并且在升级完毕之后系统要求重新上电。集成DRIVE-CLIQ口的电机可以通过自动组态的方式将电机与编码器的数据读出如下图所示1 功率模块 3 电机数据 4 参考数据 2 编码器数据 项目组态与调试对于不集成DRIVE-CLIQ接口的电机电机数据与编码器数据都为空因此必须手动设定。 步骤 新产品开发流程的步骤课题研究的五个步骤成本核算步骤微型课题研究步骤数控铣床操作步骤 如下121. 开始离线组态Servo_032.选择需要的功能模块??Extendedsetpointchannel:扩展设定通道包括多段速度设定、电动电位计、斜坡函数发生器、速度限制等。??Technologycontroller: 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 控制器即PID控制器常用于压力、张力、温度等物理量的控制。??Basicpositioner:基本定位包括回零点、位置点动、软硬限位、64个位置块、MDI等功能。??Extendedmessages/monitoring: 扩展信息监控包括电机转速、负载扭矩以及电机温度等物理量监控。注意系统在默认的情况下四种扩展功能都不激活在不使用的情况下激活会占系统资源。概述续4 项目组态与调试概述续53.设定控制方式在离线配置过程中对于西门子电机或者编码器可以从列表中选择相应的电机与编码器型号而第三方电机与编码器必须正确填写电机与编码器数据如下图所示需要注意的是在对第三方电机数据的设置过程中电机的主要基本数据必须正确填写至于电机辅助数据与等效 电路 模拟电路李宁答案12数字电路仿真实验电路与电子学第1章单片机复位电路图组合逻辑电路课后答案 数据在知道的前提下尽量如实填写不清楚的情况下可以通过电机数据计算与静态测量的方式确定。项目组态与调试配置完电机数据后配置编码器的数据对与Siemens电机配套的编码器可以通过电机的订货号来确定其集成的编码器型号如果采用外配编码器则需要对编码器的数据进行设定如下图所示1234567891.选择旋转编码器或者光栅尺2. 选择编码器的类型3.编码器供电电压4.编码器连接方式5.编码器脉冲数或者编码方式6.增量编码器类型7.零脉冲个数8.同步电机磁极位置识别9.精同步选择概述续6项目组态与调试离线配置完成后编译保存。在线后发现Drive_unit_01前面的符号半红半绿表示离线项目与在线实际项目不符需要将离线项目下装到装置中。如下图所示1.在线2.驱动状态3.下装4.同时拷贝到ROM区1324概述续7项目组态与调试通过以上操作完成了对驱动的基本配置可以通过驱动中的控制面板转动电机以保证电机与编码器的转向与实际 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 相一致。如下图所示注意如果采用ALM、BLM或者是16 kW以上包含16 kW的SLM模块在使能驱动之前要先激活整流单元infeed模块如下图所示概述续8项目组态与调试如下图所示在Starter中配置完成S120后左端项目列表中包含很多选项如控制单元Control_Unit、整流单元infeeds、输入输出模块input/output component以 Con guration界面拓扑及驱动轴Drives除了以上对象还包括预览Overview界面组态 结构Topology界面。Overview在Overview界面中可以看到各单元、模块的信息如下图所示Conguration组态界面分为两个子页面Pro bus报文设置页面以及Firmware管理页面。在Pro bus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。界面选项介绍项目组态与调试在Versionoverview页面我们可以看到所有硬件的Firmware版本号需要注意的是必须在线情况下?拍芟允咀爸玫牡鼻鞍姹竞拧, 币部梢远园姹窘 猩 渡 督崾 笙低郴崽崾局匦律系纭 opology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同上界面选项介绍续1项目组态与调试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每一个轴都包括如下选项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。如下图界面选项介绍续2项目组态与调试除了参数表还可以根据导航DriveNavigator来对控制链路的各个环节进行设定以及监控。如下图所示从上图可以看出一个矢量或者伺服轴的控制首先包括外围接口的设定如端子命令或者是通讯指令等外围指令直接进入到速度设定点经过各种限制条件后进入斜坡函数发生器然后经过速度闭环以及电流闭环调整。而编码器接在电机的轴端可以将实际速度反馈给速度环以实现闭环速度控制。除了调试导航页面还可以直接选择下述页面对驱动进行调试及优化等工 作。??Setpointchannel??Open-loop/Close-loopControl??Functions??Messagesandmonit oring??Commissioning??Communication??Diagnostics界面选项介绍续3项目组态与调试页面介绍接下来对各个页面进行介绍。Setpoint Channel:对于矢量轴SetpointChannel自动被选择但对于伺服轴来说必须在轴组态的过程中将扩展设定通道选择激活。如下图所示在SetpointChannel选项中包含以下功能1.电动电位计2.多段速设定点3.主速度设定通道4.速度限制5. 斜坡函数发生器可以看出以上功能都是在矢量控制中常见的速度设定功能但对于伺服控制场合则很少应用。项目组态与调试Open-loop/Close-loop Control:无论是何种控制方式如V/FSLVCVCP1300开闭环控制都是控制回路重要的组成部分。在开/闭环控制选项中主要包括以下功能1. 速度设定点叠加2. 速度设定滤波器3. 速度控制器4. V/F控制5. 转矩设定6. 转矩限制速度设定点叠加主要是完成扩展速度设定通道与另外两路设定给定通道叠加如下图所示1. 来自SetpointCannel矢量或者ExtendedSetpointCannel伺服的速度设定。2.速度设定1可以来自其它通道的速度给定受控制字1第4、6位控制。3.速度设定2通常为基本定 OFF3的控制。4.插补在插补以前的位功能的速度设定不受控制字的控制但受OFF1与 运算速度为毫秒级而插补之后为速度环扫描周期通常为125us。7.电流设定滤波器8. 电流控制器9. PWM调制10. 电机11. 编码器12. 电源同步1324页面介绍续1项目组态与调试速度设定滤波器可以用来去除速度设定通道上的干扰信号或者防止速度设定波动过大矢量轴仅有一个平滑滤波器而伺服轴有两个串联的滤波器滤波器的类型可以设定为低通滤波、带阻滤波等类型。速度控制器参数是影响整个系统动态特性与稳定性重要参数包括速度环比例增益P1460如图标示1积分时间P1462如图标示2。对于矢量轴可以通过参数P1960对电机负载进行动态识别来确定速度控制器参数详细请参考电机优化章节。对于伺服轴可以通过自动优化功能来确定速度环控制器参数。当然根据电机实际运行状况也可以在速度控制器页面里手动修改控制器参数以实现优良的控制性能。12页面介绍续2项目组态与调试V/F控制很少应用于S120但有时为了测试或者是控制特殊电机需要V/F控制方式所谓的V/F控制就是根据电机的压频比特性来开环控制电机在P13000的前提下可以打开V/F控制页面如下图所示在V/F的页面中可以设置包括电流控制器1、压频比参数设定2等功能。12转矩设定页面用来设定附加转矩以及速度到转矩控制的切换功能。转矩限制是比较常用功能之一S120的转矩控制由转矩、电流、功率三方面的限制共同产生实际的转矩限制值取三者中的最小值。当然转矩的上限可以在电机实际运行过程中实时修改。页面介绍续3项目组态与调试电流设定滤波器是在速度控制器之后电流控制器之前的转矩电流设定通道上的串联滤波器对于矢量轴有两个滤波器供选择对于伺服轴有四个串联滤波器供选择。在电机通过机械传动装置带上负载后由于传动装置的弹性及阻尼作用会在电流环上给系统带来高频谐振对电机运行的稳定性有威胁因此可以通过电流滤波器来消除系统的高频谐振。电流滤波器也可以设置为低通滤波、带阻滤波等类型。如下图所示设置滤波器分为以下三个步骤1. 设置滤波器参数2.接受滤波参数3.激活滤波器132页面介绍续4项目组态与调试电流控制器是根据电机参数计算生成因此要求在组态过程中正确输入电机参数而在调试过程中无须修改不正确的电流环参数直接影响电机的稳定运行。电机页面显示电机运行过程中的状态包括转速、扭矩等物理量。编码器页面可以观察编码器的组态数据但只有在组态过程中才能修改通过编码器实际值监控可以判断电机运行是否平稳编码器反馈是否有噪声同时还可以 在此页面设置编码器信号的平滑滤波时间。同步功能则是为了实现旁路控制功能采用VSM电压测试模块实现驱动器与电网之间的同步切换。编码器信号滤波时间设置滤波器分为以下三个步骤1. 设置滤波器参数2.接受滤波参数3.激活滤波器页面介绍续5项目组态与调试Functions:在Functions选项中主要包含以下功能1. 主接触器控制2. 抱闸控制3. 安全功能4. 捕捉再启动5. 自动再启动6. 摩擦补偿7.直流电压控制器以上各种功能可以根据实际需求进行设置与激活。Messages and monitoring:通过此页面可以设置驱动的速度监控与电机温度报警信息。Commissioning:调试功能是完成驱动电机组态之后常用的测试功能主要有以下几个选项1.控制面板Controlpanel2. 数据记录Trace3.函数发生器Functiongenerator4.静态旋转识别功能 Stationary/turningmeasurement对于伺服轴来说除了以上四个功能调?怨δ芑拱 ú 峦疾饬抗δ芤约白远 呕 δ堋,紫任颐墙樯控制面板功能。控制面板ControlPanel双击ControlPanel系统会自动弹出控制面板的画面如下图所示145623页面介绍续6具体操作步骤如下1. 获取控制权限2.使能整流单元小功率的SLM整流模块不需要控 4.设定速度5.启动电机6.停止电机通过控制面板可以检验组态数据是否正制3.使能轴 确电机与编码器的方向是否正确电机是否能平稳带动负载。项目组态与调试Trace功能利用Trace功能可以对驱动器以及电机的各种状态参数进行记录方便故障诊断以及性能判断。使用Trace功能的步骤如下1. 双击Trace功能打开Trace页面2. 选择要Trace的信号参数3. 设置Trace纪录数据的采样时间Trace功能停止后在“Timediagram”里面看到实际的运行曲线。通过此曲线可以判断系统的动态特性如超调、稳定时间等等。也可以在触发条件里选择位触发或者是故障触发这样可以记录事件发生时各种状态的变化过程。123456页面介绍续74. 设置Trace总时间长度或者无限Trace5. 选择Trace的触发条件6. 开始Trace项目组态与调试Measuring function: 应用于Servo轴用来测量速度环或者电流环的伯德图从而判断系统的动态响应能力。在系统调试过程中才会用到此功能利用Measuring功能之前要注意在测量过程中电机会微微旋转。具体使用的步骤如下1. 双击Measuringfunction页面打开Measuring页面2.选择Drive3.选择测量点回路图中选择了速度环设定点即测量速度闭环的频响特性4.获取控制权限5.使能轴6.开始测量测量结束后系统会弹出“Bodediagram”窗口显示系统速度闭环的伯德图如下图所示。通过伯德图可以判断速度环在整个频域范围内的特性如带宽、高频谐振等等。123564页面介绍续8项目组态与调试Automatic controller setting 自动优化功能:V2.5以上版本的S120为用户提供了自动优化功能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伺服轴对于矢量轴的优化可以参考电机优化章节。页面介绍续9项目组态与调试测量结束后得到优化后的速度环及电流环参数与当前值对比如下图所示点击右下角的“Accept”按钮接受计算结果。系统会自动提示在放弃控制权后要“CopyRAMtoROM”和“Up to PG”。系统在自动优化后可以满足一般伺服控制场合的动态要求如果需要进一步优化系统可以手动修改速度控制器参数P1460与P1462通过伯德图来判断优化特性。装置当前参数优化后参数页面介绍续10项目组态与调试函数发生器函数发生器功能通常仅应用于调试阶段利用Starter内部产生的几种类型的信号并将此信号选择性加在控制回路的不同位置来测量系统的动态响应特性。函数发生器能够产生的信号类型有??方波信号??三角波信号??正弦波信号??阶梯信号??伪随机二进制信号相关设置如下1.选择信号类型2.选择驱动装置3.选择将信号加在 何位置4.设置信号参数5.函数发生器作为调试工具需要获取控制权限6.函数发生器作为速度设定点不需要获取控制权限7.开始函数发生器1725634页面介绍续11项目组态与调试静态/旋转测量其相关参数为P0340 根据电机基本参数运算其它参数、P1910电机静态识别、P1960用于矢量控制的动态优化、P1990用于同步电机的编码器位置设置。详细请参考电机优化一章。Communication通讯选项中主要对驱动的报文进行设置与监控当通过P0922对报文设定后在.