海南西门子分公司

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基本功能

设定值通道

SINAMICS S120在矢量控制模式下，默认激活扩展的设定值通道（伺服模式下默认不激活）。在扩展的设定值通道中，可以对各个设定值源发出的、用于电机控制的设定值进行处理，它包括：

---主设定值/附加设定值，设定值比例系数

---方向限制和换向

---跳转频带和设定值限制

---斜坡函数发生器

速度设定源

SINAMICS S120的速度设定值可以通过以下方式进行设置：

---固定设定值

------通过选择位 p1020 … p1023 可以选择零速和其他15个固定设定值（通过参数 p1001 ... p1015预先设定）

------16个固定设定值中被选中的数值被传递到 r1024 , 它将作为固定设定值进入下一级控制器

------参数 r1197 显示当前速度固定设定值的编号

---电机电位器

------通过电机电位计的上升和下降按键，可以从远程来设定驱动装置的转速，电动电位计的上升和下降可以通过数字量输入端子来实现

------此外，也可以切换到“自动设定值”来给定速度设定值

---上位机的 PROFIBUS / PROFINET 报文

---模拟量输入（借助端子扩展板或端子扩展模块）

------模拟量输入 AI 0 / AI 1 可以自行设定信号类型和标度

------模拟量输入选择 4..20mA 信号时带有断线监控

------通过图形化界面便捷地设置

主设定值/附加设定值和设定值比例系数

---附加设定值可用于添加来自下级控制系统的补偿值

---两个变量通过两个独立的或一个设定值源同时读入，并在设定值通道中相加

---主设定/附加设定通道可独立设置比例系数

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方向限制和方向反转

旋转方向可以通过参数进行限制：设定值取反、禁止正 / 负旋转方向

另外，在设定值不变的情况下，也可以通过参数实现方向反转：

---变频器输出反向 p1820 -> *交换电机电缆相序实现速度给定值反向

---编码器反馈值反向 p0410 -> *交换编码器信号线实现速度实际值反向

---变频器输出、编码器反馈同时反向 p1821 -> 同时实现速度给定值及实际值反向

速度设定值的限幅

为了限制电机轴上的输出速度，保护机械设备的安全，需要速度设定值进行限制。同时，在 一个驱动支路上（如电机、联轴器、芯轴、机械设备）可能有一个或多个共振点， 这些共振点会导致振动。 此时，可通过设置跳转频带回避机械上的一个或多个共振点。

斜坡函数发生器

斜坡功能发生器可以在设定值剧烈变化时限制加速度，从而避免整个驱动支路上出现负载冲击。斜坡函数发生器有两种类型：

基本斜坡函数发生器，具有

---上升和下降斜坡

---用于紧急停机（OFF3）的下降斜坡

---可通过参数 p1145 设置的跟踪功能

---斜坡函数发生器的设置值

扩展斜坡函数发生器还具有

---起始圆弧和结束圆弧

S120的特点

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。SINAMICS S120具有模块化设计，可以提供高性能的单轴和双轴驱动，功率范围涵盖0.12 kW – 4500 kW，具有广泛的工业应用价值。由于其具有很高的灵活性能，SINAMICS S120可以**的满足应用中日益增长的对驱动系统轴数量和性能的要求。它具有以下特点：

“高度灵活”的模块化设计

允许不同功率等级与控制性能的单元自由组合，所有系统组件之间都具有高度的兼容性，同时还可通过简单并联就可实现功率的增容。

“一网到底”的通讯技术

上位通讯支持标准的 PROFIBUS DP 现场总线或新一代高速工业以太网技术 PROFINET，可以方便地集成到工厂 IT 环境，传动组件之间采用*特的DRIVE-CLiQ通讯。

“一心多用”的多机控制技术

一个控制单元就可同时控制多达四台逆变和一台整流，所需数据都保存在控制单元中，在控制单元内就能建立轴间连接和控制，保证系统高效可靠运行。

智能化的驱动组件链路——DRIVE-CLiQ

基于网络技术的全新传动串行通讯，用于传动组件之间的通讯。DRIVE-CLIQ 组件都有一个电子铭牌，各项技术数据都将自动装载到控制单元中，从而读取拓扑结构，实现 SINAMICS 驱动系统的自动配置。

装置并联的“无环流设计”

由于选用了新一代高性能 IGBT 和*特的均流控制技术，装置并联增容时，只需满足较短电机电缆的要求就可，而*笨重而昂贵的平衡电抗或输出电抗器。

四象限运行的“IGBT智能整流”

全新的 IGBT 整流 ——SLM，在实现四象限运行的基础上，成功避免了换流故障，又免除了传统晶闸管正反桥整流/回馈所需的自耦变压器，大大提高了传动系统的可靠性。

  当一台感应电机被机械驱动，并且有一台变频器给电机的出线端子提供某一电压的时候，它将作为一台发电机给变频器回馈能量。
        通常，在交流电机和负载的减速阶段，储存的大部分能量将被电机转化为电能反馈到变频器。当一个高惯性负载突然减速时，会有过大的反馈能量不能被变频器的直流母线所吸收，导致直流母线上电压过高而跳闸。

        由于变频器的直流侧电容只能吸收很小一部分的反馈能量，对于**过系统本身损耗的的制动力矩, 需提供一个动力制动电路来消除剩余能量。通过控制一个**的制动控制电路控制的制动单元的工作/停止周期来防止直流母线上的电压过高。通过控制在发电过程中制动单元的工作/停止周期来防止直流电压**过较大值和直流侧电容的过度充电。许多变频器的固有特征是当输出频率小于基础频率时，为恒定V/F比值控制（力矩恒定）；当输出频率大于基础频率时，为恒电压控制（功率恒定）。因为其恒压变频特性，基础频率之上的再生功率是恒定的，但在基础频率之下，将逐渐衰减至在速度为零时功率为零。当停车时，系统固定损耗大多数情况为摩擦力使驱动系统停止。
        当运行在基础频率之上任何速度，再生功率都为较大值且保持恒定，此时制动电阻器发挥较大功效。较大制动扭矩与在恒定电压下反比于电阻值的再生电流是一对函数关系。于是电阻值的选择决定了制动扭矩的大小。
        电阻的额定功率取决于制动周期（制动时间和循环时间）和电阻的冷却。
        出于安全的考虑，通常使用一个热继电器来单独保护电阻防止持续过载。这个热继电器应该控制切断变频器输入电源。

制动电阻的应用

        通常情况下，当电源为380-460V时，变频器的直流母线电压较大值为800V，电阻，电缆，绝缘需与此工作电压匹配。
        电阻值及额定功率可以由需吸收的能量，即释放的功率值和连续减速的延时时间算出。为了得到电阻的阻值需要知道要求的制动扭矩；为了得到电阻的额定功率需要知道负载的能量有多大。
        电机和负载的动能等于 0,5 J?2

        因为能量与角速度的平方成正比，系统的较大能量集中在高速状态，会在开始减速的时候传递给电阻。假如电机运转在基础频率之上，传递给电阻的能量为定值，直到降至基础频率以下。用于制动周期的制动电阻应能承受热冲击，推荐使用额定脉冲式电阻。

举例：
转动惯量为10 的负载由1500rpm减速到静止。
计算制动电阻值，额定功率。

需要的数据:
        电机及驱动                                             30kW
        电机额定转矩                                         191Nm
        减速时间                                                 待定
        重复周期时间                                         30 s
        负载转动惯量 (J)                                    10 Kgm2
        电阻阻值(R)                                            未知
        电阻额定功率值（Pr）                         未知
        电阻工作电压 (V)                                  750V

首先较基本的一步是确定减速时间 (Tb ):

                                        

较大减速发生在电机额定转矩的150%。
较大值         Mb max = 1.5 x 191 = 286.5
较快的减速时间Tb :  

秒

可以确定一个实际的减速时间 , 对于这个例子，令 =7s
计算减速时间为7s时需要的制动转矩

       

       

制动功率为：

	Kw

     = 35.24 kW

制动电阻阻值为：

        电阻的额定功率为：
        由于制动电阻的工作为间歇性的，其额定功率可按间歇性的功率选择而不必是连续功率。优点是可根据电阻的过载系数来充分利用电阻的过载值（O/L), 这个系数可由一组冷却曲线得出，这个曲线是由制动电阻生产商或者供应商提供的。
        在这个例子中，减速时间设置为7秒，循环周期时间为30秒。
        所选择的电阻的额定功率为：

      
      = 17.5Kw

        实际上，在再生制动过程中，电机和负载的机械损耗可耗散15%到20%的制动能量。通常的情况下，实际上推荐的制动电阻阻值是代表应用中的较小值，使用推荐的阻值有可能会产生额外的制动转矩。然而，由于负载惯量的能量反馈值是由减速度决定，制动单元通过调整制动电阻的运行/停止周期来实现按照实际速率消耗能量。