西門子SIMOTION D - 基于驅動器平臺

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SIMOTION D - 基于驅動器平臺

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概述

優勢

應用

設計

功能

概述

SIMOTION D 控制單元：D410?2，D4x5?2（4 個性能級別）

SIMOTION D 是 SIMOTION 的結構緊湊、基于 SINAMICS S120 變頻調速柜系列的版本。

SIMOTION D 控制單元有以下幾種型號：

• SIMOTION D410-2 是帶多軸選項的單軸應用的緊湊型控制單元。此控制單元有 D410-2 DP 和 D410-2 DP/PN 等型號，可卡裝到塊型 SINAMICS S120 PM340 功率模塊上。
• SIMOTION D4x5-2 是適用于 SINAMICS S120 書本型變頻調速柜多軸應用的控制單元，有以下幾種型號：
  • SIMOTION D425-2 DP 和 D425-2 DP/PN 控制單元（基本性能），用于 16 個軸
  • SIMOTION D435-2 DP 和 D435-2 DP/PN 控制單元（標準性能），用于32 個軸
  • SIMOTION D445-2 DP/PN（高性能型）控制單元，用于 64 個軸
  • SIMOTION D455-2 DP/PN 控制單元（超高性能），用于 128 個軸，或者帶有非常短的控制時鐘周期的應用

這種可擴展性可確保對自動化方面不斷變化的要求快速做出響應，而無需對系統做出改變。

設備理念

通過 SIMOTION D，PLC、運動控制功能以及 SINAMICS S120 驅動軟件能在一個共享控制硬件上運行。SIMOTION D 中集成有符合 IEC 61131?3 的 PLC，這意味著該系統不僅能夠控制運動序列，而且還可控制整臺機器。

根據所用的 SIMOTION D 平臺，HMI 設備可在內置的 PROFIBUS、Ethernet 或 PROFINET 接口上運行，以進行操作員控制與監視。遠程維護、診斷和遠程服務等功能也可通過這些接口來使用。

優勢

• 通過在變頻器中集成 PLC、運動控制和技術功能，可實現高性價比
• 利用更新的SINAMICS S120 設計
• 緊湊的形狀因素減少了控制柜尺寸
• 于模塊化或分布式機器解決方案
• 操作方便
• 具有豐富的通訊接口，可進行各種型式的組網：
  • D410-2 DP, D4x5-2 DP:內置工業以太網和 PROFIBUS DP 接口
  • D410-2 DP/PN（從 autumn 2012 開始可用）, D4x5-2 DP/PN：內置工業以太網、PROFIBUS DP 和 PROFINET IO 接口
• 具有廣泛的技術功能，功能強大
• 從驅動器的調試到開環控制和運動控制等工程應用都十分的簡單
• CF 卡，更換容易，包含所有數據（程序，數據，驅動參數和許可證），因此，可輕松進行維護
• PLC 和運動控制器之間無需接口，具有優秀的動態性能

應用

能在任何地方

優化使用SIMOTION D

• 使用SINAMICS S120驅動系列
• 直接在傳動（SINAMICS S120）中執行運動控制和PLC功能
• 要求結構緊湊、節省空間
• 運動控制和高速I/O需要高性能
• 處于苛刻環境的條件下，要求高電磁兼容性，高抗沖擊性和高抗振動性
• 采用了具有高速同步操作功能的模塊化機器概念

靈活的模塊化機器解決方案

SIMOTION D 適用于單軸和高性能多軸組合系統的模塊化機器概念的實施：

• SIMOTION D410-2（塊型）為從單機傳動到小型多機傳動（通常為 2 至 3 個軸）的緊湊型傳動設計提供了價比的解決方案。
• SIMOTION D4x5-2（書本型）可用于多軸系統（多 128 個軸）的開環和閉環控制。

重要應用包括：

• 包裝機
• 塑料和橡膠機械
• 壓力機和拉線機
• 紡織機械
• 印刷機械
• 木材、玻璃、陶瓷和石材加工機械
• 轉換
• 搬運設備

隨著伺服變頻器和矢量變頻器使用的增加，需要 PLC、運動控制和技術功能的高度集成。

通過 SIMOTION D4x5-2，某些控制模塊還可用作 SIPLUS 型號，適合在極為惡劣的環境條件下使用（例如，在有毒環境中）。

設計

使用SIMOTION D的自動化解決方案的典型設計

SIMOTION D元件和接口

• 顯示各種狀態/誤差顯示
• 內置數字量 I/O
• 選件插槽（接口，*于 D4x5-2），例如，用于通過 TB30 端子板的附加 I/O 進行擴展
• 用于連接的綜合通信接口：
  • SINAMICS S120 變頻調速柜
  • 分布式 I/O
  • HMI 系統
  • 編程器/PC
  • 運動控制器和自動化系統之間
  • 其它帶數字整定值接口的 SINAMICS S110/S120 變頻調速柜
• 用于數據備份的 CF 卡插槽

帶 SIMOTION D410-2 的單軸結構

以下組件構成 SIMOTION D410-2 單軸系統：

• 一個 SIMOTION D410-2 控制單元，用于單驅動器的開環及閉環
• 一個SINAMICS S120 PM340電源模塊，塊形式（結合饋電模塊和電源模塊）
• 其他驅動元件，如
  • 電源電壓
  • 濾波器
  • 扼流圈等。

SIMOTION D410-2 和 SINAMICS S120 PM340 功率模塊之間可通過集成 PM-IF 接口或通過 DRIVE-CLiQ 接口（若使用的是 CUA31/CUA32 控制單元適配器）進行連接。

采用 SIMOTION D410-2 的單軸系統結構

為了創建帶 SIMOTION D410-2 的多軸系統，通過 PROFIBUS 或 PROFINET 將附加的 SINAMICS S110/S120 控制單元連接至 SIMOTION D410-2。

SIMOTION D410-2 通過使用 SIMOTION 技術功能來集中進行運動控制。

采用 SIMOTION D4x5-2 的單軸系統結構

以下組件可用于構建 SIMOTION D4x5-2 多軸系統：

• 一個 SIMOTION D4x5-2 控制單元，用于控制多軸系統的開環及閉環
• 一個SINAMICS S120線路模塊（饋電模塊）
• 一個或以上SINAMICS S120電機模塊（電源模塊）
• 其他驅動元件，如
  • 電源電壓
  • 濾波器
  • 扼流圈等。

SIMOTION D 控制單元與 SINAMICS S120 變頻調速柜模塊之間通過 DRIVE-CLiQ 進行連接。

注意：
通過使用 CUA31/CUA32 控制單元適配器，SINAMICS S120 PM340 塊型功率模塊可運行在 SIMOTION D4x5-2上。

使用 I/O 進行擴展

SIMOTION D可擴展出下列I/O：

• 分布式 I/O 站，(例如，SIMATIC ET 200)
• 基于驅動的的控制柜I/O（如：TM15、TM31端子模塊等）
• 書本型變頻調速柜中的 I/O 模塊（例如，TMC1080 PN 等）

功能

基本功能性

CF 卡上提供有 SIMOTION D 的基本功能，并可加電時加載。基本功能包括：

• SIMOTION 運行系統
  • 符合 IEC61131 的帶集中語言的用戶可編程序
  • 各種程序執行方式（循環、順序、事件驅動）
  • PLC 和算術功能
  • 通訊和管理功能
  • 運動控制功能 (Motion Control Basic)
• SINAMICS S120 驅動個控制軟件
  • SIMOTION D410-2：
    電流/轉速控制（基于 CU310-2，固件版本 V4.x），適用于多 1 個伺服軸、1 個矢量軸或 1 個 V/f 軸
  • SIMOTION D4x5-2：
    多 6 個伺服軸、6 個矢量軸或 12 個 V/f 軸的電流/轉速控制（基于 CU320-2，固件版本 V4.x），饋電閉環控制（調節型電源模塊）
• 測試及診斷工具

如果需要，此基本功能可通過可加載的技術軟件包進行擴展。

位置控制的驅動器運動控制

• 集成變頻調速柜 (SINAMICS Integrated)：
  功率單元可通過 DRIVE-CLiQ 接口進行連接；對于 SIMOTION D410-2，也可通過集成的 PM-IF 接口進行連接。
• 帶數字設定值接口的驅動:
  SIMOTION D 通過帶 PROFI 驅動裝置的 PROFIBUS DP／PROFINET 輸入輸出，使位置控制動作可控制具有數字設定點接口。
• 帶模擬量設定點接口的驅動，例如，用于改裝或液壓應用：
  使用 ADI 4（ 4 軸模擬驅動接口）或 IM 174（ 4 軸接口模塊）模塊，可連接帶模擬量 ± 10V 整定值接口的變頻調速柜。IM 174 同樣可連接帶脈沖方向接口連接的步進電機。
  所有模塊均連接 PROFIBUS DP下述裝置可連接一個 ADI 4 或 IM 174 模塊：
  • 4個驅動裝置
  • 4 編碼器
  • 數字量輸入和輸出

SIMOTION 技術功能包

SIMOTION 的一個特性就是，它的基本功能可通過裝載技術功能包來擴展，如：

• 帶技術功能的運動控制：
  • POS--定位
  • GEAR--同步操作／電子驅動裝置
  • CAM--凸輪
  • PATH – 路徑插補（不適用于 D410-2）
• 溫度控制器– TControl
• DPM – 直接產品運動
• MIIF – 多用途信息接口

由于技術功能具有模塊化許可，僅需支付實際將會使用的部分。

性能

硬件支持的浮點運算能夠有效使用復雜運算功能。

快速指令執行在中等到高等性能中開辟了全新的應用可能性。

配置／參數確定／編程

SIMOTION SCOUT是一個有效且用戶界面友好的工程工具。它是從配置和參數化，到編程，再到測試及診斷的所有工程步驟的集成系統。提示、使用對話框以及向導的圖形操作提示，以及用于編程的，基于測試的圖形語言，顯著減少了熟悉及練習時間。

操作員控制和監視 (HMI)

SIMOTION D 的基本功能中集成了支持與 HMI 設備進行用戶友好的數據交換的通訊服務。

操作員控制與監視可使用 TP（觸摸面板）、OP（操作員面板）或 MP（多功能面板）等 SIMATIC HMI 設備來完成。

這些設備可通過 PROFIBUS、工業以太網或 PROFINET 接口與 SIMOTION D 相連，并可使用 WinCC flexible 進行組態。

V7.0 或更高版本的 SCADA system WinCC 具有一個 SIMOTION 通道，作為標準，在 WinCC DVD 上提供。

由于具有 SIMATIC NET 通信軟件，可于從其它基于 Windows 的人機界面（HMI）系統訪問一個開放的、標準的 OPC 接口。

SIMOTION IT 維護和診斷功能

SIMOTION IT 為 SIMOTION D 提供了一個集成 Web 服務器，可在該服務器上存儲用戶 Web 頁面等。

可對控制單元變量進行讀寫訪問。通過 Java Script 或 Applet，也可在 Web 頁面中執行有效的操作與顯示功能，這些功能可在一個帶有因特網瀏覽器的客戶端 PC 上執行。

處理及數據通信

由于其集成接口，SIMOTION D 支持過程與數據通訊。

帶 IRT 的 PROFINET IO，用于運動控制應用。除了循環時鐘同步，短 250 µs 的周期時間以及安全相關的通信接口 (PROFIsafe)、PROFINET 接口（SIMOTION D 控制單元上）也支持介質冗余 (MRP/MRPD)。

提供有 SIMOTION SCOUT 工程師站，用于用戶友好的通訊組態和診斷。

Safety Integrated 功能

利用 SINAMICS S120 的集成安全功能，SIMOTION D 可提供切實有效的人員與機器保護。

目前提供有以下集成安全功能，可用于集成 SINAMICS S120 變頻調速柜：（術語符合 IEC 61800-5-2）

• 安全扭矩斷開（STO）
• 可靠制動控制（SBC）
• 安全停止 1 (SS1)
• 安全停止 2 (SS2)
• 安全操作停止
• 安全限速（SLS）
• 安全速度監控（SSM）
• 安全方向 (SDI)

激活集成安全功能

可通過以下方法來激活集成安全功能：

• 通過控制單元和電源單元上的端子 (D4x5-2:僅 STO、SBC、SS1）
• 通過 TM54F 終端模塊上的端子
• 通過 PROFINET/PROFIBUS with PROFIsafe。

安全集成功能通過電子設備實現，因此與帶外部實現監控功能的解決方案相比，具有較短的響應時間。

通過 PROFIsafe 激活集成安全功能

通過“PROFINET with PROFIsafe”或“PROFIBUS with PROFIsafe”安全通訊，激活集成安全功能。使用一個通過 PROFINET 或 PROFIBUS 連接的 F-CPU（如 SIMATIC S7-300 F-CPU），即可實現控制（F 邏輯）。

將集成安全功能從 SIMOTION D410-2 和 D4x5-2 控制單元傳送至以下變頻器：

• SIMOTION D410-2 和 D4x5-2 上的集成 SINAMICS S120 變頻調速柜
• SIMOTION CX32-2 擴展控制器上的變頻調速柜
• 通過 PROFIBUS 連接到 SIMOTION D 的 SINAMICS 控制單元上的變頻調速柜
• 通過 PROFINET 連接至 SIMOTION D 的 SINAMICS 控制單元上的變頻調速柜（在此情況下，必須通過 PROFINET 來連接 F-CPU）

注意

若要了解可能的拓撲、軸數量結構以及相應組件的詳細信息，請與當地的西門子銷售辦事處聯系。

有關詳細信息，請參見《 SIMOTION D 調試手冊》以及 SINAMICS 文檔。

以 SIMOTION D4x5-2 為例實現集成安*方案：通過 PROFINET (PROFIsafe) 來控制安全功能

西門子SIMOTION D - 基于驅動器平臺