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SINAMICS S120 具有全面的功率單元保護功能，它包括以下內(nèi)容：
| 保護類型 | 保護措施 | 故障指示 |
|---|---|---|
| 過流保護 | 比較輸出電流和硬件限流閾值 | F30001 “過流” |
| 過壓保護 | 比較直流母線電壓和硬件斷路閾值 | F30002 “過壓” |
| 欠壓保護 | 比較直流母線電壓和硬件斷路閾值 | F30003 “欠壓” |
| 短路保護 | 監(jiān)控過流閾值 | F30001 “過流” |
| 接地 | IGBT模塊的Uce監(jiān)控 | F30022 “Uce監(jiān)控” |
| 相電流總和監(jiān)控 | F30021 “功率單元接地” | |
| 電源缺相識別 | F30011 “主電路電源缺相” |
功率單元的熱監(jiān)控
SINAMICS S120的功率單元熱監(jiān)控的任務是識別出臨界狀態(tài)。 用戶可以設定超出報警閾值后的響應方式，允許驅動繼續(xù)以降低的功率運行，避免立即切斷。
---I2t監(jiān)控 – A07805 – F30005：監(jiān)控功率單元的電流和工作周期
---功率單元在輸出報警A07805時，可設置相應的過載響應來降低負載率：
------降低脈沖頻率：功率單元開關損耗減少，輸出電流脈動增加、電機噪聲增大
------降低輸出頻率：輸出電流減少
------不作反應：工作點不變，繼續(xù)運行可能觸發(fā)F30005
---散熱器溫度 – A05000 – F30004：監(jiān)控功率單元散熱器溫度
---芯片溫度- A05001 – F30025：監(jiān)控半導體芯片溫度和散熱器之間的溫差
負載轉矩的監(jiān)控
SINMAICS S120 可以對負載的轉矩進行監(jiān)控，可自定義轉速/轉矩監(jiān)控曲線，設置轉矩的限值和允許的轉矩波動區(qū)間，轉矩偏離設定的轉速/轉矩包絡線會觸發(fā)報警 A07920/A07921/A07922。
電機熱保護功能用于監(jiān)控電機溫度，在電機過熱時發(fā)出報警或故障信息。電機溫度既可以通過電機上的傳感器檢測，也可以借助溫度模型從電機運行數(shù)據(jù)中計算得出。INAMICS S120 對電機溫度的監(jiān)控有以下的方式：
---電機熱模型：通過電機的參數(shù)及運行數(shù)據(jù)計算電機的溫度變化值，用于在無溫度傳感器或溫度傳感器斷開的情況，但是無法完全替代傳感器（無法計算環(huán)境溫度和電機初始溫度）；
---通過編碼器模塊SMC10/SMC20/SMC30的溫度信號采集端子測量電機溫度，支持KTY84-130或PTC溫度傳感器；
---通過BICO互聯(lián)信號（溫度），比如端子模塊TM31、TM120、TM150的溫度傳感器通道的測量值
---通過電機模塊/功率模塊的溫度傳感器接口，支持PTC、KTY84、PT100和雙金屬常閉觸點類型的溫度傳感器：
| 設備 | 端子 | + 溫度 | - 溫度 |
|---|---|---|---|
| 裝機裝柜型單軸電機模塊 | X41 | 4 | 3 |
| 書本型單軸電機模塊 | X21 | 1 | 2 |
| 緊湊書本型單軸電機模塊 | X21 | 1 | 2 |
| 書本型雙軸電機模塊 | X21/X22 | 1/1 | 2/2 |
| 裝機裝柜型功率模塊 | X41 | 4 | 3 |
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F0586_SINAMICS S120中如何配置電機溫度信號
SINAMICS S120 具有全面的監(jiān)控與保護功能，同時可以通過多種方法對裝置的運行狀態(tài)進行診斷：
LED 診斷：當裝置工作不正常時，可直接觀察裝置上的LED狀態(tài)進行診斷，有利于快速診斷故障 。設備啟動期間的不同狀態(tài)通過控制單元上的 LED 指明，各個狀態(tài)的持續(xù)時間不一樣長。發(fā)生故障時啟動將會中斷，故障原因會通過 LED 指出。在啟動正常結束后，所有的 LED 都會暫時熄滅，啟動后 LED 由載入的軟件控制。當裝置工作不正常時，可直接觀察裝置上的LED狀態(tài)進行診斷，有利于快速診斷故障。
STARTER故障診斷：如果要得到更多的故障信息，可以通過STARTER軟件來進行故障診斷。首先連接STARTER軟件，選擇在線模式，具體操作步驟如下：
---選中某驅動軸，打開Diagnostics 項目，雙擊Control/Status words
---在右側的窗口中選擇控制字、狀態(tài)字
---同時在Starter屏下方的信息欄中選Alarms，監(jiān)視是否有報警及故障出現(xiàn)。如果存在，則需要 利用Help for event查出報警和故障的原因。及時排除后，點Acknowledge 或者Acknowledge all，清除故障。
---一個處于正常工作狀態(tài)的驅動裝置將在信息欄里顯示OK。
---雙擊Alarm history,查詢報警/故障歷史記錄。
TRACE 功能故障診斷：利用STARTER 軟件的TRACE 功能不僅可以方便調(diào)試人員的調(diào)試，還可以進行故障診斷，分析故障產(chǎn)生的原因。
使用BOP20診斷：用戶可以通過BOP20面板查看故障和報警顯示，例如有故障發(fā)生時，在面板上顯示故障
，可以通過
來復位故障；如果存在報警面板顯示
，如果存在多個報警，則會自動在3秒之后循環(huán)到下一個報警
，報警循環(huán)結束后回到原參數(shù)顯示
，之后繼續(xù)重復上面的過程開始循環(huán)顯示；如果20秒內(nèi)進行操作，則面板在新的顯示狀態(tài)下開始重復上面的循環(huán)。
詳細的操作請參見“BOP 20基本操作面板”（超鏈接，第3.2章）
使用AOP30診斷：舒適型操作面板 AOP30（選件）具有強大的操作和顯示功能，也可以通過AOP30來查詢設備的工作狀態(tài)、修改參數(shù)以及故障信息。
首先需要設置AOP30 的日期/時間，并設置AOP30 與傳動設備之間的時鐘同步功能，這樣能夠將AOP30設定的時間作為故障/報警信息的時間戳。
如果存在故障或報警 ，則對應的“Alarm”和“Fault”燈會亮，點擊“F5”進入到“診斷”界面可以查看“當前故障”、“當前報警”、“以前的故障”和“以前的報警。
詳細的操作請參見“AOP 30高級操作面板”（超鏈接）
Web Server 遠程診斷：SINAMICS S120從V4.6版本開始提供Web Server功能，實現(xiàn)通過網(wǎng)頁瀏覽器遠程訪問設備。使用這種遠程訪問的方式，可以實現(xiàn)如下功能：
---報警/故障信息及歷史紀錄查詢；
---設備版本信息顯示；
---驅動設備狀態(tài)查詢；
---參數(shù)查詢和修改；
---遠程下載項目；
---遠程更新固件；
---密碼保護；
---訪問方式；
用戶可以通過非安全的傳輸方式（http）訪問設備，也可以通過安全的傳輸方式（ https ）訪問。訪問方式為：http:// + IP地址或 https:// + IP地址?？赏ㄟ^控制單元CU310-2 和 CU320-2 上的LAN端口（X127）、或帶有PROFINET接口的控制單元連接設備。設備集成的以太網(wǎng)接口（X127）可通過參數(shù) r8911、PROFINET 接口可通過參數(shù)r8931 查看相應接口的IP地址。
對于網(wǎng)頁瀏覽器要求為：
---Microsoft Internet Explorer 瀏覽器版本 7或以上
---Mozilla Firefox 瀏覽器版本3.5 或以上
---Opera as 瀏覽器版本10.50 或以上
SINAMICS S120在矢量控制模式下，默認激活擴展的設定值通道（伺服模式下默認不激活）。在擴展的設定值通道中，可以對各個設定值源發(fā)出的、用于電機控制的設定值進行處理，它包括：
---主設定值/附加設定值，設定值比例系數(shù)
---方向限制和換向
---跳轉頻帶和設定值限制
---斜坡函數(shù)發(fā)生器
SINAMICS S120的速度設定值可以通過以下方式進行設置：
---固定設定值
------通過選擇位 p1020 … p1023 可以選擇零速和其他15個固定設定值（通過參數(shù) p1001 ... p1015預先設定）
------16個固定設定值中被選中的數(shù)值被傳遞到 r1024 , 它將作為固定設定值進入下一級控制器
------參數(shù) r1197 顯示當前速度固定設定值的編號
---電機電位器
------通過電機電位計的上升和下降按鍵，可以從遠程來設定驅動裝置的轉速，電動電位計的上升和下降可以通過數(shù)字量輸入端子來實現(xiàn)
------此外，也可以切換到“自動設定值”來給定速度設定值
---上位機的 PROFIBUS / PROFINET 報文
---模擬量輸入（借助端子擴展板或端子擴展模塊）
------模擬量輸入 AI 0 / AI 1 可以自行設定信號類型和標度
------模擬量輸入選擇 4..20mA 信號時帶有斷線監(jiān)控
------通過圖形化界面便捷地設置
---附加設定值可用于添加來自下級控制系統(tǒng)的補償值
---兩個變量通過兩個獨立的或一個設定值源同時讀入，并在設定值通道中相加
---主設定/附加設定通道可獨立設置比例系數(shù)
旋轉方向可以通過參數(shù)進行限制：設定值取反、禁止正 / 負旋轉方向
另外，在設定值不變的情況下，也可以通過參數(shù)實現(xiàn)方向反轉：
---變頻器輸出反向 p1820 -> 無需交換電機電纜相序實現(xiàn)速度給定值反向
---編碼器反饋值反向 p0410 -> 無需交換編碼器信號線實現(xiàn)速度實際值反向
---變頻器輸出、編碼器反饋同時反向 p1821 -> 同時實現(xiàn)速度給定值及實際值反向
為了限制電機軸上的輸出速度，保護機械設備的安全，需要速度設定值進行限制。同時，在 一個驅動支路上（如電機、聯(lián)軸器、芯軸、機械設備）可能有一個或多個共振點， 這些共振點會導致振動。 此時，可通過設置跳轉頻帶回避機械上的一個或多個共振點。
斜坡功能發(fā)生器可以在設定值劇烈變化時限制加速度，從而避免整個驅動支路上出現(xiàn)負載沖擊。斜坡函數(shù)發(fā)生器有兩種類型：
基本斜坡函數(shù)發(fā)生器，具有
---上升和下降斜坡
---用于緊急停機（OFF3）的下降斜坡
---可通過參數(shù) p1145 設置的跟蹤功能
---斜坡函數(shù)發(fā)生器的設置值
擴展斜坡函數(shù)發(fā)生器還具有
---起始圓弧和結束圓弧
通過該功能可以控制外部的電源接觸器。 電源接觸器的閉合/斷開可以通過分析電源接觸器的反饋觸點加以監(jiān)控。
對于書本型 SINAMICS S120，可以設置如下參數(shù)對進線接觸器進行控制：
---驅動對象 INFEED 或 SERVO/VECTOR 上的位 r0863.1來控制進線接觸器；
---p0860 可設置反饋信號源（非必須，進線接觸器沒有正確閉合會觸發(fā)預充電故障）；
---p0861 設置電源接觸器監(jiān)控時間。
對于裝機裝柜型整流裝置，通過內(nèi)部邏輯控制的端子X9 控制進線接觸器：
BLM
---啟動后，經(jīng)過 p0861 的延時，X9.5/X9.6（通過內(nèi)部邏輯）控制進線接觸器自動吸合；
---晶閘管調(diào)整導通角完成預充電，裝置運行。
SLM & ALM
---啟動后，預充電接觸器自動吸合，通過電阻進行預充電
---預充電完成，X9 （通過內(nèi)部邏輯）控制進線接觸器自動吸合
---預充電接觸器自動打開
---完成預充電，裝置運行
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SINAMICS S120 的抱閘控制分為簡單抱閘控制和擴展抱閘控制：
---按照驅動順序控制開關抱閘（適合水平運動帶抱閘系統(tǒng)）
---始終打開抱閘（測試/去除抱閘的作用）
---擴展抱閘功能（提升或對開關抱閘有特殊的要求）
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F0619_S120 簡單抱閘控制
SINAMICS S120 的集成安全功能可以有效保護人身和機械設備安全，它包括基本集成安全功能和擴展集成安全功能兩種：
基本安全功能：包含在裝置供貨范圍內(nèi)，無需額外授權
---安全扭矩斷開（STO）
---安全停機1（SS1，時間控制）
---安全制動控制（SBC）
擴展安全功能：根據(jù)所需控制軸數(shù)，額外訂購相應數(shù)量的安全授權
---安全扭矩斷開（STO）
---安全停機1（SS1，時間和加速控制）
---安全停機2（SS2）
---安全運行停止（SOS）
---安全限速（SLS）
---安全速度監(jiān)控（SSM）
---安全方向（SDI）
集成安全功能的控制方式：
| PROFIsafe安全協(xié)議 | 控制單元或功率單元上的端子 | TM54F | |
|---|---|---|---|
| 基本功能 | 是 | 是 | 否 |
| 擴展功能 | 是 | 否 | 是 |
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集成安全功能的介紹，請參見產(chǎn)品目錄D21.3.CN.2012第2/6 – 2/9頁：
http://www.ad.siemens.com.cn/download/docMessagebx?Id=4149
詳細使用請參見手冊《Safety Integrated 功能手冊》：
此功能將電機模塊自行切換到一個正在旋轉的電機上。例如在設備故障恢復后，此時電機仍然在旋轉（通常大轉動慣量），通過該功能可以自動搜索當前轉速，并從該值起加速到最終的轉速設定值，從而防止發(fā)生過流的情況。此功能可在帶/無編碼器運行中激活。捕捉再啟動的順序為：
1.通過參數(shù) p1200 激活“捕捉重啟”；
| p1200 | 捕捉再啟動的方式 |
|---|---|
| 0 | 未激活(默認值) |
| 1 | 總是有效（在設定值方向啟動） |
| 2 | 在接通/ 故障/OFF2 后有效（在設定值方向啟動） |
| 3 | 在故障/OFF2 后有效（在設定值方向啟動） |
| 4 | 總是有效（僅在設定值方向啟動） |
| 5 | 在接通/ 故障/OFF2 后有效（在設定值方向啟動） |
| 6 | 在故障/OFF2 后有效（僅在設定值方向啟動） |
2.如果使用的是異步電機，必須在查找電機前經(jīng)歷一段去磁時間。 在無編碼器運行中，首先搜索當前轉速。 搜索從最大轉速 + 25% 的轉速開始。在帶編碼器運行中，即實測轉速實際值，會省略搜索這一過程。
3.使用異步電機時，確定轉速后會立即首先進行勵磁(p0346)。
4.斜坡功能發(fā)生器中的當前轉速設定值被設為當前的轉速實際值。
自動重啟功能會自動啟動驅動裝置，例如在電源斷電后再次恢復時。 此時會自動應答所有現(xiàn)有的故障，重新給驅動通電。 該功能的應用并不只限于電源故障，因此也可用于由任意故障導致的斷路，以便自動應答故障，重新啟動電機。 自動重啟的模式有：
| p1210 | 自動重啟的方式 |
|---|---|
| 0 | 應答所有故障，無自動重啟(默認值) |
| 1 | 應答所有故障，無自動重啟 |
| 4 | 在電源掉電后自動重啟，如果失敗不繼續(xù)嘗試重啟 |
| 6 | 出現(xiàn)故障后自動重啟，如果失敗會繼續(xù)嘗試自動重啟 |
| 14 | 在電源掉電、手動應答故障信息后自動重啟 |
| 16 | 在出現(xiàn)故障、手動應答故障信息后自動重啟 |
如果需要將驅動切換到一個正在旋轉的電機芯軸上，可以通過 p1200 激活“捕捉重啟”功能。 必須確保自動重啟開始前電源上存在可用的供電電壓。在電源故障恢復后，驅動裝置自動應答所有現(xiàn)有故障，并重新啟動。
摩擦特性曲線可以補償電機和工作設備產(chǎn)生的摩擦轉矩。 借助它可以預先調(diào)節(jié)轉速控制器，優(yōu)化它的控制性能，通常在嚴格要求轉矩控制的場合。它的特性為
---一共有 10 個支點構成一條摩擦特性曲線
---具備一個自動功能可以記錄摩擦特性曲線（摩擦特性曲線記錄）
---模擬量互聯(lián)輸出 (r3841)可以作為摩擦轉矩(p1569)接入
可以激活并取消摩擦特性曲線(p3842)
如果在直流母線中存在過壓或欠壓，可以采取相應措施激活“Vdc 控制”功能。
---直流母線中的過壓
典型原因：驅動回饋式運行，供給直流母線的電能過多。
解決辦法：自行延長驅動的減速時間，降低再生轉矩，將直流母線電壓限制在1允許值范圍內(nèi)——最大 Vdc 控制器
---直流母線中的欠壓
典型原因：電源斷電或直流母線電源斷電。
解決辦法：為正在運行的驅動產(chǎn)生一個再生轉矩，以補償現(xiàn)有的電能損耗，從而穩(wěn)定直流母線中的電壓——最小 Vdc 控制器（動能緩沖）
SINAMICS S120 使用控制單元CU320-2 DP時支持基于PROFIBUS的周期性數(shù)據(jù)交換與非周期性數(shù)據(jù)交換：
---通過循環(huán)數(shù)據(jù)通道進行周期性數(shù)據(jù)交換：驅動系統(tǒng)運行中需要循環(huán)更新的數(shù)據(jù)用于開環(huán)和閉環(huán)控制。這些數(shù)據(jù)必須作為設定值發(fā)送至驅動設備，或作為驅動設備實際值傳輸至上位控制器（例如PLC）。
---通過非循環(huán)通道進行非周期性數(shù)據(jù)傳輸：使用非循環(huán)參數(shù)通道進行控制系統(tǒng) / 監(jiān)視器和驅動設備之間的數(shù)據(jù)交換。
系統(tǒng)構成：一個 S7-300PLC，一個CU320-2 DP和一個書本型電機模塊和一臺異步電機組成，電機模塊由單獨的直流電源供電。
CU320-2配置
---設置PROFIBUS從站（CU320-2）的地址，請參考第4.2.2.1節(jié)；
---使用STARTER設置驅動對象的報文。
S7-300/400硬件組態(tài)
---1.安裝GSD文件
---2.系統(tǒng)組態(tài)；
在PLC總線上插入設備對象。
在S7-300/400的硬件組態(tài)中設定的PROFIBUS地址應與驅動裝置的PROFIBUS地址一致。
---3.報文配置
PLC中配置的報文應與STARTER中配置的報文一致，兩個驅動對象報文之間需要輸入軸分隔符（Axis separator）。
4.保存、編譯并下載至PLC。
詳細的操作請參見視頻《S7-300/400與S120通過DP通訊（周期通訊） 》：與《S7-300/400與S120通過DP通訊（非周期通訊） 》：
系統(tǒng)構成：一塊S7-1200PLC，一塊CM1243-5 PROFIBUS DP-MASTER模塊、一個CU320-2 DP、一個書本型電機模塊和一臺異步電機，電機模塊由單獨的直流電源供電。
硬件的配置與示例1類似，詳細的操作請參見以下視頻《S7-1200與S120（CU320-2 DP）之間的通訊》：
相關文檔：
A0075_通過DP總線實現(xiàn)S7-300400與SINAMICS S120的通訊
F0560_如何設置CU320-2 DP的PROFIBUS地址
F0573_如何安裝使用SINAMICS S120 的GSD文件
SINAMICS S120 使用控制單元CU320-2 PN或使用控制單元CU320-2 DP并加裝CBE20通訊板時，支持基于PROFINET IO的周期性數(shù)據(jù)交換與非周期性數(shù)據(jù)交換。
系統(tǒng)構成：一塊S7-300 PLC，一個CU320-2 PN、一個書本型電機模塊和一臺異步電機，電機模塊由單獨的直流電源供電。
CU320-2配置：
---設置CU的IP地址、設備名稱
---配置驅動對象的報文
S7-300/400配置：
---安裝GSD文件
---系統(tǒng)組態(tài)
---設置驅動對象名稱和IP地址
---報文配置
---保存、編譯并下載至PLC
PLC的編程：
---周期性通訊：使用能塊SFC14讀取PROFINET IO從站的過程數(shù)據(jù)，SFC15將過程數(shù)據(jù)寫入PROFINET IO從站
---非周期性通訊：使用功能塊SFB53寫入讀寫請求報文，使用SFB52讀取返回報文
詳細配置請參見視頻《通過PROFINET實現(xiàn)S7-300/400與S120之間的通訊 》
系統(tǒng)構成：一塊S7-1200PLC，一個CU320-2 PN、一個書本型電機模塊和一臺異步電機，電機模塊由單獨的直流電源供電。
硬件的配置與示例1類似，詳細的操作請參見以下視頻《S7-1200與S120（CU320-2 PN）之間的通訊》：
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SINAMICS Link 用于控制單元之間的通訊，它支持最多 64 個CU320-2 PN或CU320-2 DP以及CUD間的直接數(shù)據(jù)交換。SINAMICS Link功能需要附加模塊CBE20 ，所有參與數(shù)據(jù)交換的控制單元都必須配備一個CBE20 。此方案例如可用于：
---多個驅動裝置之間的轉矩分配
---多個驅動裝置之間的設定值層疊
---物料線驅動裝置之間的負載分配
---整流單元的主 / 從控制功能
---SINAMICS DC MASTER和SINAMICS S12之間的連接
前提條件：
---r2064[1]：總線循環(huán)時間（Tdp）必須為 p0115[0]（電流控制器周期）的整數(shù)倍
---r2064[2]：主站循環(huán)時間（Tmapc）必須為 p0115[1]（轉速控制器周期）的整數(shù)倍。
---電流控制器周期必須設為 250 μs 或 500 μs，使用 SINAMICS Link 時傳輸時間可達 1000 μs。
總線周期和節(jié)點數(shù)量
---SINAMICS Link 的總線周期可與電流控制器周期同步或不同步
---同步運行，可實現(xiàn)最多 16 個節(jié)點之間的通訊
---非同步運行，實現(xiàn)最多 64 個 節(jié)點之間的通訊
發(fā)送與接收
---SINAMICS Link 的報文為16個固定的過程數(shù)據(jù)空間（PZD）
---每個PZD 為一個字節(jié)長度，不需要的部分填零
---每個 SINAMICS Link 節(jié)點可在一個傳輸周期發(fā)送 16 PZD 的報文
---每個節(jié)點會接收發(fā)出的所有報文，在一個傳輸周期可從接收的所有報文中選出 16 PZD 進行編輯
---可接收或發(fā)送單字和雙字， 雙字必須寫為 2 個連續(xù)的 PZD
拓撲結構
---節(jié)點號按照順序輸入到參數(shù)p8836[0...63] 中，節(jié)點號必須連續(xù)
---節(jié)點號為 1 自動設為通訊連接的主機
---通訊配置：NameOfStation (SINAMICSxLINKx001 …SINAMICSxLINKx064) 和 IP 地址 (169.254.123.001 … 169.254.123.064) 自動設置，無法改變
---CBE20 端子必須按照上圖連接，Port 2 (P2) 總是連接到下一節(jié)點的 Port 1 (P1)
配置
SINAMICS Link的詳細配置與調(diào)試，請參見視頻《SINAMICS LINK 通訊配置與實現(xiàn)
