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西门子S120变频器详细功能详解:安全与控制指南
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更新于2024-07-23
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西门子S120变频器功能手册是一份详细介绍了西门子公司推出的SINAMICS S120变频器的官方文档。这份手册针对固件版本4.5(FH1)发布于2012年1月,编号为6SL3097-4AB00-0RP2,主要涵盖以下几个关键部分:
1. **驱动功能**:手册详细解释了S120变频器的核心功能,包括但不限于伺服控制、矢量控制和V/f控制模式,这些功能旨在提供精确的电机控制,适应不同应用场景的需求。
2. **基本功能**:这部分介绍了变频器的基础配置和设置,如启动、停止控制、速度设定等,确保用户能够简单易用地操控设备。
3. **功能模块**:手册列举了可供选择的功能模块,这些模块可能包括故障诊断、自优化算法、能量管理等功能,提升系统的智能化程度。
4. **监控功能和保护功能**:对于设备的运行状态监控和安全保障措施进行了阐述,确保变频器在操作过程中能有效防止过载、短路等故障,提高设备的可靠性和安全性。
5. **SafetyIntegratedBasic Functions**:这部分强调了集成的安全功能,可能包括紧急停机、故障锁定和安全速度限制,确保操作过程中的人员安全。
6. **通讯**:手册涵盖了变频器与上位机和其他设备之间的通信接口,如Profibus、Modbus等,便于远程监控和数据交换。
7. **应用**:提供了实际应用案例和最佳实践,帮助用户理解和优化变频器在特定工业环境下的应用。
8. **驱动系统基本信息**:包括硬件规格、接线图和安装指导,便于安装和维护。
9. **附录A**:法律资讯和警告提示系统,强调了遵循手册中的安全提示对用户安全的重要性,提供了警示级别分类和操作人员资格要求。
西门子S120变频器功能手册是一部全面的参考文档,旨在帮助用户理解、配置和安全地操作这款变频器,以满足工业自动化领域的高效能和安全性需求。阅读和遵循手册中的指导,是正确使用和维护设备的关键。
目录
驱动功能
14 功能手册, (FH1), 01/2012, 6SL3097-4AB00-0RP2
6.3 模块化的设备方案 .............................................................................................................251
6.4 正弦滤波器 ........................................................................................................................253
6.5 du/dt 滤波器
+ 电压峰值限制器(Voltage Peak Limiter) .................................................255
6.6 带有电压峰值限制器的紧凑型 du/dt 滤波器.......................................................................256
6.7 脉冲频率摆动.....................................................................................................................257
6.8 设定值不变的方向反转 ......................................................................................................258
6.9 自动重启(矢量、伺服、电源) ........................................................................................259
6.10
电枢短路制动,直流制动...................................................................................................262
6.10.1 永磁同步电机的电枢短路制动
............................................................................................262
6.10.1.1 内部电枢短路制动 .............................................................................................................263
6.10.1.2 外部电枢短路制动 .............................................................................................................263
6.10.2
直流制动............................................................................................................................266
6.10.2.1 通过参数激活.....................................................................................................................267
6.10.2.2 通过故障响应激活 .............................................................................................................268
6.10.2.3 通过 OFF 指
令激活 ...............................................................
............................................268
6.10.2.4 通过转速阈值激活 .............................................................................................................269
6.10.3
故障响应的配置...............................................................
..................................................269
6.10.4 功能图和参数
.....................................................................................................................270
6.11 电机模块用作制动斩波器...............................................................
....................................271
6.11.1 特性...............................................................
....................................................................271
6.11.2 电阻选型...............................................................
.............................................................271
6.11.3 激活功能...............................................................
.............................................................276
6.11.4 保护装置...............................................................
.............................................................278
6.11.5 功能图和参数
.....................................................................................................................278
6.12
OFF3 转矩极限..................................................................................................................279
6.13 工艺功能
“摩擦特性曲线”....................................................................................................280
6.14 简单制动控制
.....................................................................................................................281
6.15 运行时间(运行时间计时器)
............................................................................................284
6.16 节能显示...............................................................
.............................................................285
6.17 编码器诊断 ...............................................................
.........................................................288
6.17.1 数据记录器 ...............................................................
.........................................................288
6.17.2 编码器脏污信号 ...............................................................
..................................................289
6.18 编码器监控扩展 ...............................................................
..................................................289
6.18.1 编码器信号监控 ...............................................................
..................................................291
6.18.2 零脉冲公差 ...............................................................
.........................................................292
6.18.3 冻结转速原始值 ...............................................................
..................................................293
6.18.4 可设置的硬件滤波器...............................................................
...........................................293
6.18.5 零脉冲的脉冲沿分析...............................................................
...........................................294
目录
驱动功能
功能手册, (FH1), 01/2012, 6SL3097-4AB00-0RP2
15
6.18.6 磁极位置适配.................................................................................................................... 295
6.18.7 故障时的脉冲数量补偿 ..................................................................................................... 296
6.18.8 公差带脉冲数量监控 ...............................................................
.......................................... 297
6.18.9 信号沿分析(
1x,4x) ..................................................................................................... 298
6.18.10 转速
“0”检测的测量时间设置 ............................................................................................. 299
6.18.11 转速实际值的滑动平均值计算...............................................................
............................ 299
6.18.12 排故 ...............................................................
................................................................... 300
6.18.13 公差带和补偿...............................................................
..................................................... 302
6.18.14 关联性 ...............................................................
............................................................... 302
6.18.15 重要参数一览...............................................................
..................................................... 304
6.19 驻留轴和驻留编码器 ...............................................................
.......................................... 305
6.20 位置跟踪...............................................................
............................................................ 308
6.20.1 概述 ...............................................................
................................................................... 308
6.20.2 测量变速箱 ...............................................................
........................................................ 309
6.21
ENCODER 作为驱动对象................................................................................................. 313
6.21.1 通过
STARTER 创建 ENCODER 驱动对象的前提条件 .................................................... 313
6.21.2 通过
STARTER 离线创建驱动对象 ENCODER................................................................ 314
6.22 端子模块
41...................................................................................................................... 315
6.22.1
SIMOTION 模式 ............................................................................................................... 316
6.22.2
SINAMICS 模式................................................................................................................ 316
6.22.3 零脉冲仿真 ...............................................................
........................................................ 318
6.22.4 零脉冲同步 ...............................................................
........................................................ 321
6.22.5
TM41 频率限值................................................................................................................. 322
6.22.6
SINAMICS 模式中的示例 ................................................................................................. 324
6.22.7 功能图和参数...............................................................
..................................................... 325
6.23 固件和项目升级 ...............................................................
................................................. 326
6.23.1 通过
STARTER 进行固件/项目升级.................................................................................. 327
6.23.2 降级禁止...............................................................
............................................................ 328
6.24 脉冲
/方向接口................................................................................................................... 329
6.25 装机装柜型上的降额函数...............................................................
................................... 331
7 功能模块 .......................................................................................................................................333
7.1 工艺控制器 ....................................................................................................................... 333
7.2 扩展监控功能.................................................................................................................... 338
7.3 扩展制动控制.................................................................................................................... 340
7.4 制动模块........................................................................................................................... 345
7.5 循环冷却装置.................................................................................................................... 347
7.6 扩展转矩控制(kT 评估
器、伺服) ...............................................................
................... 348
7.7 位置控制........................................................................................................................... 350
目录
驱动功能
16 功能手册, (FH1), 01/2012, 6SL3097-4AB00-0RP2
7.7.1 一般特性............................................................................................................................350
7.7.2 位置实际值处理 .................................................................................................................351
7.7.2.1 特性...................................................................................................................................351
7.7.2.2 描述...................................................................................................................................351
7.7.2.3 注有索引的实际值采集 ......................................................................................................354
7.7.2.4 负载变速箱位置跟踪..........................................................................................................355
7.7.2.5 使用 START
ER 调试负载变速箱位置跟踪...............................................................
..........363
7.7.2.6 功能图和参数.....................................................................................................................364
7.7.3 位置控制器 ........................................................................................................................365
7.7.4 监控...................................................................................................................................366
7.7.5 测量头赋值和参考脉冲搜索 ...............................................................................................368
7.7.6 调试...................................................................................................................................370
7.8 基本定位器 ........................................................................................................................371
7.8.1 机械系统............................................................................................................................373
7.8.2 限制...................................................................................................................................376
7.8.3
EPOS 和安
全设定速度限值...............................................................................................380
7.8.4 回参考点............................................................................................................................381
7.8.5 每转多个零脉冲时回参考点 ...............................................................................................390
7.8.6
EPOS 下的安全回参考点 ..................................................................................................393
7.8.7 运动程序段 ........................................................................................................................395
7.8.8 运行到固定停止点 .............................................................................................................402
7.8.9 设定值直接给定(MDI)
........................................................................................................405
7.8.10 J
OG...................................................................................................................................408
7.8.11 状态信号...............................................................
.............................................................409
7.9 调节型电源的主从运行 ......................................................................................................411
7.9.1 功能原理............................................................................................................................411
7.9.2 基本结构............................................................................................................................412
7.9.3 通讯类型............................................................................................................................414
7.9.4 功能说明............................................................................................................................415
7.9.5 调试...................................................................................................................................418
7.9.6 功能图和参数.....................................................................................................................419
7.10
电机的并联 ...............................................................
.........................................................420
7.11 功率部件的并联 ...............................................................
..................................................422
7.11.1 并联应用...............................................................
.............................................................424
7.11.1.1 基本型电源模块的并联 ......................................................................................................426
7.11.1.2 非调节型电源模块的并联...................................................................................................428
7.11.1.3 调节型电源模块的并联 ......................................................................................................429
7.11.1.4 电机模块的并联 .................................................................................................................431
7.11.2
调试...............................................................
....................................................................433
7.11.3 并联以外的额外驱动...............................................................
...........................................433
7.12 扩展停止和退回 ...............................................................
..................................................437
7.12.1
“扩展停止和退回”的前提条件.............................................................................................438
目录
驱动功能
功能手册, (FH1), 01/2012, 6SL3097-4AB00-0RP2
17
7.12.2 ESR 功能的激活和使能 .................................................................................................... 438
7.12.3 用于触发 ESR 功能的有效触发源..................................................................................... 439
7.12.4 无效源 ...............................................................
............................................................... 440
7.12.5
ESR 响应.......................................................................................................................... 440
7.12.5.1 扩展停止........................................................................................................................... 440
7.12.5.2 扩展退回........................................................................................................................... 441
7.12.5.3 再生运行........................................................................................................................... 442
7.12.6
ESR 限制.......................................................................................................................... 442
7.12.7
ESR 的 PROFIdrive 报文 ................................................................................................. 443
7.12.8 功能图和参数...............................................................
..................................................... 443
7.13 转动惯量估算器 ...............................................................
................................................. 444
8 监控功能和
保护功能......................................................................................................................447
8.1 一般功率部件保护............................................................................................................. 447
8.2 热监控和过载响应............................................................................................................. 448
8.3 堵转保护........................................................................................................................... 450
8.4 失速保护(仅适用于矢量控制) ....................................................................................... 451
8.5 电机热保护 ....................................................................................................................... 452
8.5.1 电机热模型 ....................................................................................................................... 452
8.5.1.1 电机热模型 1
..............................................................
...................................................... 453
8.5.1.2 电机热模型 2 ..............................................................
...................................................... 453
8.5.1.3 电机热模型 3 ..............................................................
...................................................... 454
8.5.2 电机温度检测.................................................................................................................... 456
8.5.3 编码器模块 ....................................................................................................................... 457
8.5.4 机柜安装式编码器模块 ..................................................................................................... 458
8.5.5 外部编码器模块 ................................................................................................................ 458
8.5.6 编码器模块 SME 20/25
..................................................................................................... 458
8.5.7 外部编码器模块
120/125 .................................................................................................. 458
8.5.8 端子模块...............................................................
............................................................ 460
8.5.9 端子模块 31
...................................................................................................................... 461
8.5.10 端子模块 120.................................................................................................................... 462
8.5.11 端子模块
150.................................................................................................................... 464
8.5.11.1 采用最多 6 通道的测量: ................................................................................................. 465
8.5.11.2 采用最多 12 通道的测量: ............................................................................................... 466
8.5.11.3 温度传感器的分组............................................................................................................. 466
8.5.11.4 温度通道检测.................................................................................................................... 467
8.5.12
装机装柜型电机模块
/功率模块.......................................................................................... 468
8.5.13 CU310-2/CUA31/CUA32
.................................................................................................. 469
8.5.14 带
DRIVE-CLiQ 的电机..................................................................................................... 470
8.5.15 温度传感器检测 ...............................................................
................................................. 471
8.5.16 功能图和参数...............................................................
..................................................... 472
9
Safety Integrated Basic Functions.................................................................................................475
目录
驱动功能
18 功能手册, (FH1), 01/2012, 6SL3097-4AB00-0RP2
9.1 最新信息............................................................................................................................475
9.2 概述...................................................................................................................................476
9.2.1 说明、标准和术语 .............................................................................................................476
9.2.2 支持功能............................................................................................................................479
9.2.3 Safety Integrated 功能的控制方式...............................................................
......................481
9.2.4 参数,校验和,版本,口令 ...............................................................................................481
9.2.5 强制潜在故障检查 .............................................................................................................484
9.3 安全提示............................................................................................................................485
9.4
Safe Torque
Off (STO)......................................................................................................486
9.5 Safe Stop 1 (
SS1, 时间受控).............................................................................................489
9.5.1 带 OFF3 的 SS1(时间受控)
...........................................................................................489
9.5.2 无 OFF3 的 SS1(时间受控)
...........................................................................................491
9.5.3 功能图和参数.....................................................................................................................491
9.6
Safe Brake
Control (SBC) .................................................................................................492
9.7 响应时间............................................................................................................................495
9.8 通过控制单元和电机模块/功率模块上的端子控制 ..............................................................496
9.8.1 两个监控通道的同时性和公差时间 ....................................................................................500
9.8.2 位模测试............................................................................................................................501
9.9 调试 “STO”、“SBC”和 “SS1”功能 ......................................................................................502
9.9.1 Safety 功能
调试概述 .........................................................................................................502
9.9.2 调试“STO”、“SBC”和 “SS1”的顺序 ...................................................................................504
9.9.3
Safety 故障...............................................................
.........................................................508
9.10 验收测试和验收报告...............................................................
...........................................510
9.10.1 验收测试的结构 ...............................................................
..................................................511
9.10.1.1 完整验收测试包含的项目...................................................................................................512
9.10.1.2 简化验收测试包含的项目...................................................................................................513
9.10.1.3 特定操作下需要进行的验收测试项目.................................................................................514
9.10.2
安全日志...............................................................
.............................................................515
9.10.3 记录...............................................................
....................................................................516
9.10.4 验收测试...............................................................
.............................................................519
9.10.4.1 验收测试概述.....................................................................................................................519
9.10.4.2
“Safe Torque
Off”的验收测试(基本功能).......................................................................519
9.10.4.3 “Safe Stop 1”的验收测试(基本功能)...............................................................
...............521
9.10.4.4 “Safe Brake Control”的验
收测试(基本功能) ..................................................................523
9.10.5 撰写报告...............................................................
.............................................................524
9.11 参数与功能图一览 ...............................................................
..............................................526
10 通讯...............................................................
...............................................................................529
10.1
PROFIdrive 通讯 ...............................................................................................................529
10.1.1 应用等级...............................................................
.............................................................532
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