基于LabVIEW的运动控制卡对SINAMICSS120控制实现
机械研究与应用
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日期
2009
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阜新人
在读硕
上主嬰从事对滚
珠丝
杠性能测试
方面的研
究丄
作
7
SINAMICS S120变频器的堵转、接地故障分析
SIEMENS S120变频器的堵转、接地故障分析
周恩会 方华
（江苏沙钢集团有限公司钢板总厂 江苏张家港 215625）
简要：Sinamics S120 是西门子公司推出的全新的集V/F、矢量控制及伺服控制于一体的驱动控制系统，它不仅能控制普通的三相异步电动机，还能控制同步电机、扭矩电机及直线电机。其强大的定位功能将实现进给轴的绝对、相对定位。本文对S120控制同步电机产生的堵转、接地复杂故障进行处理及分析，希望对大家处理类似故障时有借鉴意义。
关键词：S120变频器 堵转故障 磁极定位 接地故障 换相环流
1 系统介绍
沙钢宽厚板二车间全套采用SIEMNES公司产品，其轧机区域操作侧，传动侧立轧电机、压下电机、立轧侧压电机6台电机分别由两套siemens Sinamics S120控制。操作侧三台电机整流部分采用SLM两并联整流器，由一台CU320控制器实现整流控制及逻辑连锁，逆变部分采用共用直流母线结构，分别驱动立轧机，轧机压下，立轧操作侧3台电机，其中立轧电机分别由两台Simotion D435控制器一拖二控制，由于立轧电机为交流同步电机，励磁部分由380v交流电源经380v/220v变压器变压后，由一台西门子6RA70直流传动提供励磁电流，如图1。立轧主电机参数为：额定功率p=1200kw，额定电压u=600v，额定电流i=1197a，额定频率f=10hz，额定转速n=200r/min
图1 2 故障现象
2011年9月份，最初立轧机操作侧电机变频器报堵转故障，检查编码器等无问题，更换绝对值编码器接口模块smc30后，故障消失运行一个星期后故障又出现。更换控制器D443后，一合闸便出现接地故障，报警信息为：a5052、f30021。
3 故障处理
3.1 接地故障处理
3.1.1 绝缘测量
首先，怀疑是电机和电缆有问题，从变频器端脱开电机电缆，然后在scout软件cotral
panel合闸，变频器可以合闸，不报接地故障。更加怀疑是电机和电缆问题，但是用高压绝缘表测量结果，绝缘状况良好。不存在短路，对地绝缘低的情况。
西门子S7-1200 1500 FB284控制S120实现基本定位功能说明书
/CN/view/zh/109765580
Unrestricted2CopyrightãSiemensAGCopyrightyearAllrightsreserved目录1概述 ............................................................. 32SINA_POS(FB284)介绍 ............................................... 33SINA_POS功能说明 ................................................. 63.1概述 ........................................................ 63.2功能块的运行模式介绍 ........................................ 63.2.1运行条件 .................................................... 63.2.2相对定位运行模式 ............................................ 63.2.3绝对定位运行模式 ............................................ 73.2.4连续运行模式(按指定速度运行) ................................ 83.2.5主动回零 .................................................... 93.2.6直接设置回零位置 ........................................... 103.2.7运行程序段 ................................................. 103.2.8按指定速度点动 ............................................. 113.2.9按指定距离点动 ............................................. 123.2.10运行中回零(被动回零) ....................................... 123.3基于ModePos 值的运行模式切换说明 ........................... 124项目配置 ........................................................ 134.1S120项目配置要点 ........................................... 134.2S7-1500项目配置步骤 ........................................ 17
SINAMICS S120 调试手册
SINAMICS S120 调试手册
目 录
SINAMICS S120 调试手册........................................................................................................................1
第一章 S120产品介绍...............................................................................................................................4
第二章 项目组态与调试..........................................................................................................................10
2.1 调试软件介绍..................................................................................................................................10
2.2 S120硬件组态................................................................................................................................10
2.3 STARTER项目列表.........................................................................................................................18
西门子PLC S7-400与SINAMICS S120通讯的实现
德慧 西门子ＰＬＣ￥７－４００与ＳＩＮＡＭＩＣＳ Ｓ１２０通讯的实现 李文波宋广林宋丹 首钢京唐公司冷轧部河北唐山０６３２００ 【摘耍】本文介绍西门子ＰＬｃ与ｓＩＮＡＭＩｃｓ变频器应￣ＰＲＯＦＩＢＵＳ ＤＰ通讯 协议，使用ＰＥＯＦＩＢＵＳ￣络进行通讯的方法，并给出了采用ｓ７—４０Ｏ系列ＰＬｃ及 ￥１２０变频器通讯实现的具体配置与软件编制。 【关键词】￥７－４００；ＳＩＮＡＭＩＣＳ Ｓ１２０；通讯；编程 １．引言 在工业自动化控制系统中，最为常见的是ＰＬＣ￣Ｈ变频器的组合应 用。变频器作为一种控制拖动的装置系统在冶金等行业的运行越来越 广泛，随着工业自动化程度的不断提高，通过网络通讯的方式进行数据 的交换越来越普遍，ＰＬＣ作为企业自动化控制的中心枢纽，在设备的自 动化方面已经不可缺少，ＰＬＣ与变频器的通讯功能的实现，为自动化程 度的提高向前迈了＿一大步，通过ＰＲＯＦＩＢＵＳ ＤＰ网线实现通讯功能，由 ＰＬＣ将信号传输给变频器实现控制电机的运转功能。本文结合西门子 ￥７－４００系￣ＩＪＰＬＣ与ＳＩＮＡＭＩＣＳ Ｓ１２０变频器为例，浅谈它们之间的网络 通讯功能。 ＳＩＭＡＴＩＣ￥７－４００是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。模 块化及无风扇的设计，坚固耐用，容易扩展和广泛的通讯能力，容易实 现的分布式结构以及用户友好的操作使ＳＩＭＡＴＩＣ￥７－４００成为中、高 档性能控制领域中首选的理想解决方案。 ＳＩＮＡＭＩＣＳ是西门子公司新一代的驱动产品，它将取代现有的 ＭＡＳＴＥＲＤＲＩＶＥＳ及ＳＩＭＯＤＲＩＶＥ系列的驱动系统、ＳＩＮＡＭＩＣＳ系列 中的ｓＩＮＡＭＩｃｓ Ｓ１２０是集Ｖ／Ｆ控制、矢量控制、伺服控制为一体的 多轴驱动系统，具有模块化的设计。各模块间通过高速驱动通讯接Ｉ：３ ＤＲＩＶＥ－ＣＬＩＱ＊￣互连接。 ２ 硬件组态 ２．１ ＰＲＯＦＩＢＵＳ ＤＰ总线 ＰＲＯＦＩＢＵＳ ＤＰ是一种高速低成本工业现场总线，用于设备级控 制系统与分散式Ｉ／Ｏ的通信。使用ＰＲＯＦＩＢＵＳ ＤＰ可取代办２４ＶＤＣ或 ４－２０ｍＡ｛￣号传输。ＰＲＯＦＩＢＵＳ ＤＰ用于现场层的高速数据传送，主站 周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环 时间必须要比主站（ＰＬＣ）程序循环时间短。除周期性用户数据传输外， ＰＲＯＦＩＢＵＳ ＤＰ还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态． 诊断和报警处理。ＰＲＯＦＩＢＵＳ是一种用于工厂自动化车间级监控和现 场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间 级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动 化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。 ￥７－４００与ＳＩＮＡＭＩＣＳ Ｓ１２０之间通过ＰＲＯＦＩＢＵＳ Ｄ 总线可进行 周期性及非周期性数据通讯。使用标准ｓ７功能块ｓＦＣ１４／ＳＦｃ１５，￥７－ ３００／４００ＰＬＣ通过ＰＲＯＦＩＢＵＳ周期性通讯方式可将控制字ｌ（ＣＴＷ１） 和主设定值（ＮＳＥＲＰ＿Ｂ）发送至驱动器，使用标准ｓ７功能块ＳＦＣ５８／ ＳＦＣ５９，可以实现非周期性数据交换，读取或写入驱动器的参数，通常 是在需要改变参数值时，才进行读写操作。 ２．２ ＰＲＯＦＩＢＵＳ ＤＰ地址设置 变频器Ｓ１２０地址设置，有两种方式： １、通过ＣＵ３２０模块上的拨码开关设置地址，地址设置有效值为 １ １２６。注意：通过拨码开关改变地址时应断掉变频器电源。 ２、拨码开关全部拨￣ＩＪＯＦＦ或ＯＮ状态时可以利用参数Ｐ９１８设置地 址，否￣１１１Ｐ９１８参数中设置的地址是无效的。变频器的ＰＲＯＦＩＢＵＳ通讯波 特率默认为：１．５Ｍｂｐｓ。 ３ 软件编程 ３．１报文结构 在Ｓｔａ ｒｔｅｒ软件里设置ＰＲＯＦＩＢｕｓ通讯报文格式，例如： ＳＩＥＭＥＮＳ ｍｅｓｓａｇｅ ｆｒａｍｅ １０５ ＰＺＤ１０／１０，点击Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｏ ＨＷ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ，ＰＬＣ中就选择了同样的报文格式，同时为变频器的整流 模块及电机模块分配地址。编写程序时使用这些地址便可访问变频器， 实现通讯功能。 ３．２用ＰＲＯＦＩＢＵＳ ＤＰ总线对电机实现起、停控制及速度给定 ３．２．１周期通讯 Ｓ７－４００ＰＬＣ通过ＰＲ０ＦＩＢＵｓ ＤＰ网周期性通讯方式将控制字ｌ （ＣＴＷＩ）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。可以再Ｐ２０００中修改标准化频率，及参考频率（缺省值为 ５ＯＨｚ）。 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—４００中可用“ＭＯＶＥ”指令进行数据传送ｌ当组态的报文结 构ＰＺＤ＞２，频率设定值为两个字时，在ｓ７—４００中对ＰＺＤ（过程数据） 读写参数时需调用ＳＦｃｌ４和ＳＦＣ１５系统功能块。本例中使用ＳＦＣｌ４与 ＳＦＣ１５接受和发送数据。 ＳＦＣ１４（“ＤＰＲＤ—ＤＡＴ”）用于读ＰＲＯＦＩＢＵＳ从站的数据 ＳＦＣ１５（“ＤＰＷＲ—ＤＡＴ”）用于将数据写入ＰＲＯＦＩＢＵＳ从站 其中，ＥＮ为使能位，ＬＡＤＤＲ位为变频器地址，ＲＥＣＯＲＤ为相应 ＤＢ块地址，ｅｇ：Ｐ＃ＤＢ１４２．ＤＢＸ ０．０ ＢＹＴＥ ６４为ＤＢ１４２从第０位开始 的６４个字节。ＲＥＴ ＶＡ Ｌ为返回值。ＰＬＣ通过周期通讯将控制字和主设 定值发送给变频器，控制变频器的起、停及速度给定。 ３．２．２非周期通讯 Ｓ７—４００ＰＬＣ通过ＰＲＯＦＩＢＵＳ￣周期性通讯方式读取参数需使用 ｓＦｃ５８和ｓＦＣ５９两个功能块。使用ＳＦＣ５８／５９可以交换大量的用户数据 （最多２４０ｂｙｔｅｓ）。用扩展ＰＲＯＦＩＢＵＳ ＤＰ功能可以实现非周期性数据 交换。传输数据块的内容应遵照非周期参数通道结构。 控制变频器运行通过先发送典型控制字０４７Ｅ再发送０４７Ｆ（Ｂｉｔ０的 信号边沿：ＯＮ）实现。 停止变频器通过发送典型控制字０４７Ｅ（Ｂｉｔ０的信号边沿：ＯＦＦ）实 现。 读取变频器状态字及频率实际值：ＰＬＣ接收状态字ｌ（ＳＴＳＷ１）与 变频器传来的频率实际值（ＮＡｃＴ＿Ｂ）。 ４ 结论 通过以上举例讲述，以ＰＲＯＦＩＢＵＳ ＤＰ为基础的ＰＬＣ与变频器之间 的通讯协议，在企业中得到越来越广泛的应用，其还可以实现在线监控 功能，实时了解和掌握变频器等设备运行的状况，与传统方法相比，具 有简单、高效、准确等优点，ＰＬＣ与变频器通讯的应用已经成为控制电 机调速的主要手段。 参考文献 ［１１４常初．ｓ７—３００／４００ ＰＬｃ应用技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００８． 【２】刘美俊．西门子ｓ７系Ｙ￣ＩＰＬＣ的应用与维护【Ｍ】．北京：机械工业出版 社．２００８． ［５】陈洁．案例解！￣ＰＬＣ、触摸屏及变频器综合应用【Ｍ］．北京：中国电力出 版祉．２００７． 作者简介 李文波（１９８４．１０一 ）：男，汉族，河北迁安＾，大学本科学历，首钢京 唐公司，助理工程师，主要从事自动化仪表专业工作。
S120驱动感应电机
S120驱动感应电机的优化
S120 Drive Induction Motor Optimization
Process
Edition 08/ 2007 快速入门
摘要：
从V2.4版本起，Sinamics S120开放了对电机的优化功能，可
优化的电机包括普通感应电机和同步伺服电机，无论是对Siemens
电机还是对第三方电机都可达到最优的控制特性。
关键词：
Sinamics S120、感应电机、优化。
Key words:
Sinamics S120、Induction Motor、Optimization.
网上课堂－/service/e-training/ Page 2-7
目录
1、概述.............................................................................................4
2、正确配置电机...............................................................................4
3．优化过程......................................................................................4
a.电机数据计算.....................................................................4
b.电机数据静态辨识..............................................................5
c.电机数据动态辨识..............................................................5
用S120实现盾构机刀盘主从控制的自动切换
用S120实现盾构机刀盘主从控制的自动切换
王瑾;高伟贤;刘书兵;张欣;赵海峰
【摘 要】In order to reduce the shield machine fault downtime, improve
production efficiency, the multi-motor-drive cutter head control system of
tunnel boring machine was designed, which used S7 - 300 to be controller
and S120 to be actuator. The specific requirements about the cutter drive
motor were described. How to achieve the master-slave control of cutter
head on tunnel boring machine through control group, and the load
balanced distribution of transmission under master-slave control were
discussed. How to use S120 to achieve the automatically switch of master-slave control on the cutter head of tunnel boring machine was described.
This system achieved automatically switch of master-slave control on the
cutter head of tunnel boring machine after being put into operation and
SINAMICS S120在生产设备中的应用
SINAMICS S120在生产设备中的应用
摘要 本文主要介绍sinamics s120在生产设备中的应用，包括组态、调试、通讯等。
关键词 sinamics s120；组态；调试；通讯
中图分类号tm571 文献标识码a 文章编号
1674-6708（2012）71-0101-02
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。
SINAMICSS120入门指南
SINAMICSS120入门指南
目录•产品概述
•安装与调试
•基本操作与使用
•高级功能与应用
•故障诊断与维护保养
•
拓展知识与学习资源01
产品概述SINAMICSS120简介
01
SINAMICSS120是西门子推出的一款高性能变频器，专为满足复杂运动控制需求而设计。02
该产品集成了先进的控制技术和丰富的功能，可实现高精度、高动态性能的运动控制。
SINAMICSS120适用于各种工业自动化设备，如机床、印刷机械、包装机械等。03
采用先进的矢量控制技术，实现高精度速度和位置控制。高性能矢量控制丰富的控制功能高速通讯接口智能化诊断功能提供多种控制模式，如速度控制、转矩控制、位置控制等，满足不同应用需求。
支持多种通讯协议，如PROFINET、EtherNet/IP等，实现与上位机的高速数据交换。内置智能化诊断系统，可实时监测设
备状态并提供故障预警。主要功能与特点应用领域与市场定位
用于实现各种机械设备的自动化和智能化，提高生产效率和产品质量。应用于风能、太阳能等新能源发电系统，实现能源的高效利用。用于电动汽车的驱动系统，提高汽车的运行性能和安全性。适用于各种需要高精度运动控制的自动化设备，如机器人、自动化生产线等。机械设备制造新能源领域电动汽车行业其他自动化领域02
安装与调试
确保电源符合设备要求，准备好相应的电缆和连接器。
确认电源
环境检查
阅读文档
检查安装环境是否符合设备要求，如温度、湿度等。仔细阅读设备手册和安装指南，了解安装步骤和注意事项。0302
01安装前准备
将底板固定在设备底部，确保底板平整且与设备底
部完全贴合。安装底板
根据设备手册中的接线图，正确连接电源电缆、信号电缆等。连接电缆
将设备固定在底板上，确保设备稳定且不易晃动。
固定设备硬件安装步骤连接设备
参数配置功能测试
故障排查软件调试与配置
使用调试软件连接设备，确保设备与电脑正常通信。在调试软件中运行测试程序，检查设备各项功能是否正常。
根据实际需求，配置设备的参数，如功率、速度等。如遇故障，根据设备手册中的故障排查指南进行排查和处理。03
实现S120 主从控制的方案
如何实现S120
主从控制方案
1 主从控制方案概述
在变频器的实际使用过程中，经常由于工艺的要求或者变频器容量的限制，会采用一个传动设备是由两个或多个电机驱动共同配合工作的方案，这种情况下，各驱动电机之间需要保证相同的运行速度，以及转矩的平均分配，为此，我们需要在驱动电机的变频器上实现需要的速度及转矩分配控制要求，变频器的这种应用我们称之为主从控制应用。
针对主从控制应用的方案，我们通常在变频器上采用如下两种控制方法来实现：
直接转矩分配
速度偏差与转矩限幅
1．1直接转矩分配
直接转矩分配方案主要应用于电机之间是硬连接方式，如齿轮、同轴等，电机之间通过连接器保持相同的转速，如下图：
图1
在配置直接转矩控制方式时，需要将主机设定在速度模式工作，从机设定在转矩模式工作，将主机的转矩设定值作为从机的转矩给定值，这样保证系统运行时，从机转矩始终与主机一致，同时因为机械结构的原因，从机速度始终与主机相同，这样就完成了转矩的分配。
该方式的特点是，从机转矩始终跟随主机转矩，系统按照主机的速度环运行，转矩响应比较快。
1．2速度偏差与转矩限幅
速度偏差与转矩限幅的方案主要应用于电机之间软连接方式，如皮带、绳索等，由于是柔性材料产生的耦合关系，电机之间需要有相同的运行速度，同时保证电机力矩的均匀分配，还要有防止连接断裂时的保护。
图2
在速度偏差与转矩限幅方式时，主机从机都工作在速度模式，主从机的速度设定值相同，然后从机在此基础上附加+/- 5%-10%左右的速度偏差（与运行方向有关，附加速度大小由实际情况决定），将主机的转矩值连接到从机的转矩限幅上。在启动后，由于速度偏差的存在，连接的材料迅速拉紧，从机的速度环饱和，输出的转矩受转矩限辐限制，从而保证从机的转矩跟随主机的转矩；从机速度受到连接的牵引，与主机速度相同。当发生断带时，主从电机工作在各自的速度环模式下，不会发生飞车现象。
SINAMICS S120 S120 CMS150 基本说明及应用
SINAMICS S120 内置式变频器
高性能复杂应用传动
概述
SINAMICS S120 – 说明
SINAMICS S120 – 亮点简介
SINAMICS S120 – 技术数据
SINAMICS S120 – 典型应用
SINAMICS S120 – 说明
SINAMICS S120
SINAMICS S120 模块化运动控制驱动器适用于机械与系统工程中的高性能驱动应用。西门子的高性能驱动系统为您提供了广泛而相互协调的组件与功能，可作为一个全面的运动控制驱动系统使用。这些运动控制驱动器包括高性能单轴驱动器和多轴共直流母线驱动器，具有矢量控制或伺服控制，可实现量身定制的高性能驱动解决方案。SINAMICS S120 运动控制驱动器是一种高性能驱动器，使用灵活，可提高生产效率。除具有创新的系统结构和数字通信功能外，这些运动控制驱动器还提供了创新的工具，并且接线简便，从而可进行高效组态与快速调试。SINAMICS
S120 功率范围为 0.12 - 4500 kW，具有各种结构形式和冷却方式。
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SINAMICS S120 – 亮点简介 伺服驱动器是模块化系统和机器设计的理想基础
创新的系统体系结构和数字通信功能
具有多种控制模式和与驱动器特定相关的工艺功能
内置有安全功能
通过 SIZER和 STARTER进行高效组态和快速调试
自动组态和自动优化
通过全集成自动化 (TIA) 实现集成解决方案
实现 SINAMICS 直至自动化级的集成
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SINAMICS S120 – 技术数据
额定值取决于运动控制驱动器的设计与类型
额定值取决于运动控制驱动器的设计与类型
电压和功率范围： 0.12 - 4500 kW230 V、380 - 480 V 和 500 - 690 V (50/60 Hz)