西门子模拟量模块AM03

上海朕锌电气设备有限公司

西门子模拟量模块AM03

一、概述
S120 有两种形式：
用于多轴系统的 DC/AC 装置
用于单轴系统的 AC/AC 装置

这两种形式的 Firmware V2.4 及以上版本都已具备基本定位功能。当前V2.4 版本的 S120具有如下定位功能：
? 点动 (Jog)： 用于手动方式移动轴，通过按钮使轴运行至目标点
? 回零 (Homing/Reference)：用于定义轴的参考点或运行中回零
? 限位 (Limits)：用于限制轴的速度、位置。包括软限位、硬限位
? 程序步 (Traversing Blocks)： 共64个程序步，可自动连续执行一个完整的程序也可单步执行
? 直接设定值输入/手动设定值输入 (Direct Setpoint Input / MDI)：目标位置及运行速度可由上位机实时控制。

使用 S120 基本定位功能的前提条件：
调试软件：Starter V4.0 或更高版本 / SCOUT V4.0 或更高版本
硬件版本：SINAMICS FW: V2.4 HF2 或更高版本

注：
安装 SCOUT V4.0 需要STEP 7 版本至少为 V5.3.3.1 以上

二、激活基本定位功能
S120的定位功能必须在变频器离线配置中激活，步骤如下：

定位功能激活后可使用STARTER中的控制面板或*参数表进行设置

定位功能激活后可使用STARTER中的控制面板或*参数表进行设置

使用控制面板                                                     使用*参数表

使用控制面板的操作步骤：

三、基本定位_点动（JOG）

S120 中基本定位功能的点动有两种方式：
? 速度方式( travel endless)：点动按钮按下，轴以设定的速度运行直至按钮释放。
? 位置方式( travel incremental)：点动按钮按下并保持，轴以设定的速度运行至目标位置后自动停止。

? 使用控制面板的点动功能**于速度方式，位置方式需使用*参数表设定。

? 执行点动功能，应先使能变频器ON/OFF1（P0840）

四、基本定位_回零（Homing / Reference）
回零/寻参（Homing / Reference）
回参考点模式（回零模式）只有使用增量编码器（旋转编码器 Reserver、正/余弦编码器Sin/Cos 或 脉冲编码器）时需要，因每次上电时增量编码器与轴的机械位置之间没有任何确定的关系。因此轴都必须被移至预先定义好的零点位置。即执行 Homing 功能。
当使用**编码器 ( Absolute ) 时每次上电不需重新回零。
S120 中回零有三种方式：
? 直接设定参考点 (Reference): 对任意编码器均可
? 主动回零 (Reference point approach): 主要指增量编码器
? 动态回零 (Flying Reference)：对任意编码器均可

4.1设置参考点 (Set_Reference)
通过用户程序可设置任意位置为坐标原点。通常情况下只有当系统即无接近开关又无编码器的零脉冲时，或者当需要轴被设置为一个不同的位置时才使用该方式

操作步骤（已设定开关量输入点 DI2 为ON/OFF1命令源 P840）
1. 进入“Homing”
2. 连接一数字量输入点 ( DI 1 )至参数 P2596作为设置参考点信号位，该位上升沿有效
3. 设定参考点位置坐标值 P2599（如 0）
4. 闭合DI 2运行使能
5. 闭合DI 1 激活“设置参考点”命令，于是该轴当前位置 r 2521 立即被置为P2599 中设定的值。如 r2521=0

4.2主动回零（Active Homing）西门子模拟量模块AM03
主动回零方式只适用于增量编码器，**值编码器只需在初始化阶段进行一次编码器校准，以后不必做回零

主动回零有三种方式：
仅用编码器零标志位( Encoder Zero Mark ) 回零
仅用外部零标志( External Zero Mark ) 回零
使用接近开关 + 编码器零标志位( Homing output cam + Zero Mark ) 回零

4.2.1**值编码器的主动回零
如果我们使用**值编码器并且作主动回零时会看到如下页面：

4.2.2增量编码器的主动回零
依下图所示进行配置

相关参数设定

1. 进入 “ Homing “ (回零) 页面
2. 定义开关量输入点DI 1为开始寻参命令（参数P2595=722.0）
3. 回零方式选择主动回零P2597=0
4. 定义开关量输入点DI 2为接近开关 P2612= 722.1（粗脉冲）
5. *轴运行极限点，如果回零过程中极限点到达（P2613/P2614=0）则轴反转。若两点全为零则轴停止。
6. *回零方式：接近开关 + 编码器零脉冲
7. *回零开始方向P2604 (0:正向；1：反向)

动作过程：
变频器运行ON/OFF1闭合，DI 1闭合，开始寻参过程

? 上图中（Step1）轴按照P2604 定义的搜索方向，以较大加速度 P2572 加速至搜索速度 P2605，到达接近开关后（DI 2 闭合）,以较大减速度P2573减速停止，进入下一步：搜索编码器的零脉冲
? 轴反向加速至速度 P2608，离开接近开关后（DI 2 断开）遇到的编码器的**个零脉冲后轴停止。进入下一步：回参考点
? 上图中（Step3）轴反向加速以速度 P2611运行偏置距离P2600后停止在参考点，完成主动回零过程。

4.3动态回零（Passive Homing）
Passive Homing （动态回零）又称为 Homing on the fly
动态回零用于轴工作于任意定位状态时动态修改当前位置值为零（如：在点动时、执行程序步时，执行 MDI 时），执行动态回零后并不影响轴当前的运行状态，轴并不是真正的回到零点而只是其当前位置值被置为0，重新开始计算位置。
前提条件：P2597=1
**值编码器的动态回零：

参数设定

? 打开 “ Homing “ (回零) 页面
? 定义开始寻参命令P2595源（如开关量输入点DI2）
? 回零方式选择动态回零P2597=1
? *接近开关Bero为上升沿有效（如上图中P2511）
? 定义开关量输入点DI 10（只能为快速I / O）为接近开关 P488= 722.10（如上图中2）

1、概述
优化电机功能可以在项目配置中选择，配置结束后通过施加使能命令开始优化；也可以在项目配置结束后，通过*参数方式完成。

> 如有必要需对变频器先进行参数工厂复位（P0010=30、P0970=1）。

优化顺序:
1).完成项目配置并依照电机铭牌正确输入电机额定数据及编码器类型
2).执行电机数据计算P340
3).电机数据静态辨识P1910
4).依照实际工艺要求使用STARTER 中的Trace 功能调整速度环参数（调试方法参照《SINAMICS S120 快速入门》）
5).电机数据及控制数据动态优化P1960

电机优化条件：电机冷态，抱闸没有闭合、有效措施确保机械系统无危险

2、优化过程

a.电机数据计算
P340是基于电机铭牌数据的计算（定/转子阻抗感抗等）该过程不必使能变频器。计算结束后P340自动恢复为0。

b.电机数据静态辨识
P1910用于电机数据静态辨识，该过程需要使能变频器。辨识过程中
1. 变频器有输出电压，输出电流，
2. 电机可能转动较大210?

P1910 = -3 接受识别结果
P1910 = -2 辨识过程中，若变频器发现编码器反向则报故障F07933，此时应检查电机或编码器方向若正确则设定P1910= -2接受正确方向。若不正确则需修改电机接线并重新执行辨识过程。
P1910 = -1数据辨识但不接受
P1910 = 0 禁止数据辨识
P1910 = 1 数据辨识并接受辨识结果

P1910=1 将计算：定子冷态阻抗P350、转子冷态阻抗P354、定子漏感P356、转子漏感P358、主电感P360。

电机数据静态辨识步骤：
i. 设P1910=1
ii. 使能 ON/OFF1
辨识结束后P1910自动恢复为0

速度环动态特性的优化:
依照实际工艺要求使用STARTER 中的Trace 功能优化速度P1460/P1470、P1662/P1472（调试方法参照《SINAMICS S120 快速入门》）

c.电机数据动态辨识
电机数据动态辨识由P1959 + P1960配合使用

出厂默认值P1959. 1、2、5、6、7、9、10 都已激活
P1960 = -3 接受识别结果
P1960 = -2 辨识过程中，若变频器发现编码器反向则报故障F07933，此时应检查电机或编码器方向若正确则设定P1910= -2接受正确方向。若不正确则需修改电机接线并重新执行辨识过程。
P1960 = -1数据辨识但不接受
P1960 = 0 禁止数据辨识
P1960 = 1 数据辨识并接受辨识结果

电机数据动态辨识，需要使能变频器。辨识过程将完成：
? 计算磁化曲线
? 计算系统转动惯量与电机转动惯量比例（P342）等

动态辨识步骤：

1. 电机空载以精确计算电机动态数据（如电机的转动惯量等）。

2. 电机带载优化，带载后系统总的转动惯量等发生变化需执行p1959=4, P1960=1以完成动态优化。

3. 如果项目配置时选择了扩展的给定通道（Extended Setpoint）斜坡函数发生器有效，建议在做空载优化时通过设置P1958=0 取消（P1958仅在电机数据动态辨识时有效），同时不要使用旋转方向禁止功能P1959.14=1、P1959.15=1。

4. 若电机带载后需要测试系统转动惯量，则需根据负载及机械设备的实际情况设定斜坡上升下降时间P1958≠0，然后执行P1960=1、P1958=4，优化过程中只有电流及速度限幅有效。

5. 选择优化项目

• 设P1960+P1959
• 使能 ON/OFF1

电机辨识过程中电机会加速至较大转速，优化过程中只有较大电流P640和较大转速P1082有效，辨识结束后P1960自动恢复为0。

注：若机械系统没有条件执行电机空载优化，可直接进行带载优化，此时必须考虑机械条件限制如：
机械负载惯性
机械强度
运动速度
位移的限制等
对于**种情况（机械负载惯性、机械强度、运动速度）可适当调整P1958、P640、P1082，通过使用斜坡上升/下降时间、速度限制、电流限制来减少机械承受的压力做辅助保护。
对于*四种情况（机械位置有限制）则较好不做动态优化或可通过P1959.14和P1959.15做限位。

优化完成后必须存储参数到CF卡上：
可通过STARTER调试软件执行 copy RAM to ROM或设定参数P971=1、P977=1

S120驱动第三方伺服电机必要的电机数据：
P305、P311、P314、P316、P322、P323、P400、P341、P350、P353、P356