西門子SIMOTION D - 基于驅(qū)動器平臺

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SIMOTION D - 基于驅(qū)動器平臺

• 產(chǎn)品信息
• 組態(tài)工具

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概述

優(yōu)勢

應(yīng)用

設(shè)計(jì)

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(jié)構(gòu)緊湊、基于 SINAMICS S120 變頻調(diào)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(xiàng)的單軸應(yīng)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(diào)速柜多軸應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用

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

設(shè)備理念

通過 SIMOTION D，PLC、運(yùn)動控制功能以及 SINAMICS S120 驅(qū)動軟件能在一個共享控制硬件上運(yùn)行。SIMOTION D 中集成有符合 IEC 61131?3 的 PLC，這意味著該系統(tǒng)不僅能夠控制運(yùn)動序列，而且還可控制整臺機(jī)器。

根據(jù)所用的 SIMOTION D 平臺，HMI 設(shè)備可在內(nèi)置的 PROFIBUS、Ethernet 或 PROFINET 接口上運(yùn)行，以進(jìn)行操作員控制與監(jiān)視。遠(yuǎn)程維護(hù)、診斷和遠(yuǎn)程服務(wù)等功能也可通過這些接口來使用。

優(yōu)勢

• 通過在變頻器中集成 PLC、運(yùn)動控制和技術(shù)功能，可實(shí)現(xiàn)高性價比
• 利用更新的SINAMICS S120 設(shè)計(jì)
• 緊湊的形狀因素減少了控制柜尺寸
• 于模塊化或分布式機(jī)器解決方案
• 操作方便
• 具有豐富的通訊接口，可進(jìn)行各種型式的組網(wǎng)：
  • D410-2 DP, D4x5-2 DP:內(nèi)置工業(yè)以太網(wǎng)和 PROFIBUS DP 接口
  • D410-2 DP/PN（從 autumn 2012 開始可用）, D4x5-2 DP/PN：內(nèi)置工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS DP 和 PROFINET IO 接口
• 具有廣泛的技術(shù)功能，功能強(qiáng)大
• 從驅(qū)動器的調(diào)試到開環(huán)控制和運(yùn)動控制等工程應(yīng)用都十分的簡單
• CF 卡，更換容易，包含所有數(shù)據(jù)（程序，數(shù)據(jù)，驅(qū)動參數(shù)和許可證），因此，可輕松進(jìn)行維護(hù)
• PLC 和運(yùn)動控制器之間無需接口，具有優(yōu)秀的動態(tài)性能

應(yīng)用

能在任何地方

優(yōu)化使用SIMOTION D

• 使用SINAMICS S120驅(qū)動系列
• 直接在傳動（SINAMICS S120）中執(zhí)行運(yùn)動控制和PLC功能
• 要求結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省空間
• 運(yùn)動控制和高速I/O需要高性能
• 處于苛刻環(huán)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(jī)器概念

靈活的模塊化機(jī)器解決方案

SIMOTION D 適用于單軸和高性能多軸組合系統(tǒng)的模塊化機(jī)器概念的實(shí)施：

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

重要應(yīng)用包括：

• 包裝機(jī)
• 塑料和橡膠機(jī)械
• 壓力機(jī)和拉線機(jī)
• 紡織機(jī)械
• 印刷機(jī)械
• 木材、玻璃、陶瓷和石材加工機(jī)械
• 轉(zhuǎn)換
• 搬運(yùn)設(shè)備

隨著伺服變頻器和矢量變頻器使用的增加，需要 PLC、運(yùn)動控制和技術(shù)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(huán)境條件下使用（例如，在有毒環(huán)境中）。

設(shè)計(jì)

使用SIMOTION D的自動化解決方案的典型設(shè)計(jì)

SIMOTION D元件和接口

• 顯示各種狀態(tài)/誤差顯示
• 內(nèi)置數(shù)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(jìn)行擴(kuò)展
• 用于連接的綜合通信接口：
  • SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜
  • 分布式 I/O
  • HMI 系統(tǒng)
  • 編程器/PC
  • 運(yùn)動控制器和自動化系統(tǒng)之間
  • 其它帶數(shù)字整定值接口的 SINAMICS S110/S120 變頻調(diào)速柜
• 用于數(shù)據(jù)備份的 CF 卡插槽

帶 SIMOTION D410-2 的單軸結(jié)構(gòu)

以下組件構(gòu)成 SIMOTION D410-2 單軸系統(tǒng)：

• 一個 SIMOTION D410-2 控制單元，用于單驅(qū)動器的開環(huán)及閉環(huán)
• 一個SINAMICS S120 PM340電源模塊，塊形式（結(jié)合饋電模塊和電源模塊）
• 其他驅(qū)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(jìn)行連接。

采用 SIMOTION D410-2 的單軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為了創(chuàng)建帶 SIMOTION D410-2 的多軸系統(tǒng)，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(shù)功能來集中進(jìn)行運(yùn)動控制。

采用 SIMOTION D4x5-2 的單軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

以下組件可用于構(gòu)建 SIMOTION D4x5-2 多軸系統(tǒng)：

• 一個 SIMOTION D4x5-2 控制單元，用于控制多軸系統(tǒng)的開環(huán)及閉環(huán)
• 一個SINAMICS S120線路模塊（饋電模塊）
• 一個或以上SINAMICS S120電機(jī)模塊（電源模塊）
• 其他驅(qū)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(diào)速柜模塊之間通過 DRIVE-CLiQ 進(jìn)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(yùn)行在 SIMOTION D4x5-2上。

使用 I/O 進(jìn)行擴(kuò)展

SIMOTION D可擴(kuò)展出下列I/O：

• 分布式 I/O 站，(例如，SIMATIC ET 200)
• 基于驅(qū)動的的控制柜I/O（如：TM15、TM31端子模塊等）
• 書本型變頻調(diào)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(yùn)行系統(tǒng)
  • 符合 IEC61131 的帶集中語言的用戶可編程序
  • 各種程序執(zhí)行方式（循環(huán)、順序、事件驅(qū)動）
  • PLC 和算術(shù)功能
  • 通訊和管理功能
  • 運(yùn)動控制功能 (Motion Control Basic)
• SINAMICS S120 驅(qū)動個控制軟件
  • SIMOTION D410-2：
    電流/轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速控制（基于 CU320-2，固件版本 V4.x），饋電閉環(huán)控制（調(diào)節(jié)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(shù)軟件包進(jìn)行擴(kuò)展。

位置控制的驅(qū)動器運(yùn)動控制

• 集成變頻調(diào)速柜 (SINAMICS Integrated)：
  功率單元可通過 DRIVE-CLiQ 接口進(jìn)行連接；對于 SIMOTION D410-2，也可通過集成的 PM-IF 接口進(jìn)行連接。
• 帶數(shù)字設(shè)定值接口的驅(qū)動:
  SIMOTION D 通過帶 PROFI 驅(qū)動裝置的 PROFIBUS DP／PROFINET 輸入輸出，使位置控制動作可控制具有數(shù)字設(shè)定點(diǎn)接口。
• 帶模擬量設(shè)定點(diǎn)接口的驅(qū)動，例如，用于改裝或液壓應(yīng)用：
  使用 ADI 4（ 4 軸模擬驅(qū)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(diào)速柜。IM 174 同樣可連接帶脈沖方向接口連接的步進(jìn)電機(jī)。
  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(qū)動裝置
  • 4 編碼器
  • 數(shù)字量輸入和輸出

SIMOTION 技術(shù)功能包

SIMOTION 的一個特性就是，它的基本功能可通過裝載技術(shù)功能包來擴(kuò)展，如：

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

由于技術(shù)功能具有模塊化許可，僅需支付實(shí)際將會使用的部分。

性能

硬件支持的浮點(diǎn)運(yùn)算能夠有效使用復(fù)雜運(yùn)算功能。

快速指令執(zhí)行在中等到高等性能中開辟了全新的應(yīng)用可能性。

配置／參數(shù)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(shù)化，到編程，再到測試及診斷的所有工程步驟的集成系統(tǒng)。提示、使用對話框以及向?qū)У膱D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(xí)時間。

操作員控制和監(jiān)視 (HMI)

SIMOTION D 的基本功能中集成了支持與 HMI 設(shè)備進(jìn)行用戶友好的數(shù)據(jù)交換的通訊服務(wù)。

操作員控制與監(jiān)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(shè)備來完成。

這些設(shè)備可通過 PROFIBUS、工業(yè)以太網(wǎng)或 PROFINET 接口與 SIMOTION D 相連，并可使用 WinCC flexible 進(jìn)行組態(tài)。

V7.0 或更高版本的 SCADA system WinCC 具有一個 SIMOTION 通道，作為標(biāo)準(zhǔn)，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(jī)界面（HMI）系統(tǒng)訪問一個開放的、標(biāo)準(zhǔn)的 OPC 接口。

SIMOTION IT 維護(hù)和診斷功能

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

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

處理及數(shù)據(jù)通信

由于其集成接口，SIMOTION D 支持過程與數(shù)據(jù)通訊。

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

提供有 SIMOTION SCOUT 工程師站，用于用戶友好的通訊組態(tài)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(shí)有效的人員與機(jī)器保護(hù)。

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

• 安全扭矩?cái)嚅_（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(jiān)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(shè)備實(shí)現(xiàn)，因此與帶外部實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能的解決方案相比，具有較短的響應(yīng)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(shí)現(xiàn)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(diào)速柜
• SIMOTION CX32-2 擴(kuò)展控制器上的變頻調(diào)速柜
• 通過 PROFIBUS 連接到 SIMOTION D 的 SINAMICS 控制單元上的變頻調(diào)速柜
• 通過 PROFINET 連接至 SIMOTION D 的 SINAMICS 控制單元上的變頻調(diào)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?fù)?、軸數(shù)量結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)組件的詳細(xì)信息，請與當(dāng)?shù)氐奈鏖T子銷售辦事處聯(lián)系。

有關(guān)詳細(xì)信息，請參見《 SIMOTION D 調(diào)試手冊》以及 SINAMICS 文檔。

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

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