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詳細(xì)介紹
西門子6SL3120-2TE21-0AA4
6SL3120-2TE21-0AA4
SINAMICS S120 雙軸電機(jī)模塊 輸入：600V DC 輸出:3AC 400V,9A/9A 結(jié)構(gòu)形式：書本尺寸 內(nèi)部風(fēng)冷 優(yōu)化的脈沖圖形和 支持?jǐn)U展 安全集成功能 包含 DRIVE-CLiQ 電纜
1、概述
優(yōu)化電機(jī)功能可以在項(xiàng)目配置中選擇，配置結(jié)束后通過施加使能命令開始優(yōu)化；也可以在項(xiàng)目配置結(jié)束后，通過專家參數(shù)方式完成。
> 如有必要需對(duì)變頻器先進(jìn)行參數(shù)工廠復(fù)位（P0010=30、P0970=1）。
優(yōu)化順序:
1).完成項(xiàng)目配置并依照電機(jī)銘牌正確輸入電機(jī)額定數(shù)據(jù)及編碼器類型
2).執(zhí)行電機(jī)數(shù)據(jù)計(jì)算P340
3).電機(jī)數(shù)據(jù)靜態(tài)辨識(shí)P1910
4).依照實(shí)際工藝要求使用STARTER 中的Trace 功能調(diào)整速度環(huán)參數(shù)（調(diào)試方法參照《SINAMICS S120 快速入門》）
5).電機(jī)數(shù)據(jù)及控制數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化P1960
電機(jī)優(yōu)化條件：電機(jī)冷態(tài)，抱閘沒有閉合、有效措施確保機(jī)械系統(tǒng)無危險(xiǎn)
2、優(yōu)化過程
a.電機(jī)數(shù)據(jù)計(jì)算
P340是基于電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)的計(jì)算（定/轉(zhuǎn)子阻抗感抗等）該過程不必使能變頻器。計(jì)算結(jié)束后P340自動(dòng)恢復(fù)為0。
b.電機(jī)數(shù)據(jù)靜態(tài)辨識(shí)
P1910用于電機(jī)數(shù)據(jù)靜態(tài)辨識(shí)，該過程需要使能變頻器。辨識(shí)過程中
1. 變頻器有輸出電壓，輸出電流，
2. 電機(jī)可能轉(zhuǎn)動(dòng)大210?
P1910 = -3 接受識(shí)別結(jié)果
P1910 = -2 辨識(shí)過程中，若變頻器發(fā)現(xiàn)編碼器反向則報(bào)故障F07933，此時(shí)應(yīng)檢查電機(jī)或編碼器方向若正確則設(shè)定P1910= -2接受正確方向。若不正確則需修改電機(jī)接線并重新執(zhí)行辨識(shí)過程。
P1910 = -1數(shù)據(jù)辨識(shí)但不接受
P1910 = 0 禁止數(shù)據(jù)辨識(shí)
P1910 = 1 數(shù)據(jù)辨識(shí)并接受辨識(shí)結(jié)果
P1910=1 將計(jì)算：定子冷態(tài)阻抗P350、轉(zhuǎn)子冷態(tài)阻抗P354、定子漏感P356、轉(zhuǎn)子漏感P358、主電感P360。
電機(jī)數(shù)據(jù)靜態(tài)辨識(shí)步驟：
i. 設(shè)P1910=1
ii. 使能 ON/OFF1
辨識(shí)結(jié)束后P1910自動(dòng)恢復(fù)為0
速度環(huán)動(dòng)態(tài)特性的優(yōu)化:
依照實(shí)際工藝要求使用STARTER 中的Trace 功能優(yōu)化速度P1460/P1470、P1662/P1472（調(diào)試方法參照《SINAMICS S120 快速入門》）
c.電機(jī)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)辨識(shí)
電機(jī)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)辨識(shí)由P1959 + P1960配合使用
出廠默認(rèn)值P1959. 1、2、5、6、7、9、10 都已激活
P1960 = -3 接受識(shí)別結(jié)果
P1960 = -2 辨識(shí)過程中，若變頻器發(fā)現(xiàn)編碼器反向則報(bào)故障F07933，此時(shí)應(yīng)檢查電機(jī)或編碼器方向若正確則設(shè)定P1910= -2接受正確方向。若不正確則需修改電機(jī)接線并重新執(zhí)行辨識(shí)過程。
P1960 = -1數(shù)據(jù)辨識(shí)但不接受
P1960 = 0 禁止數(shù)據(jù)辨識(shí)
P1960 = 1 數(shù)據(jù)辨識(shí)并接受辨識(shí)結(jié)果
電機(jī)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)辨識(shí)，需要使能變頻器。辨識(shí)過程將完成：
? 計(jì)算磁化曲線
? 計(jì)算系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比例（P342）等
動(dòng)態(tài)辨識(shí)步驟：
1. 電機(jī)空載以精確計(jì)算電機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)（如電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等）。
2. 電機(jī)帶載優(yōu)化，帶載后系統(tǒng)總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等發(fā)生變化需執(zhí)行p1959=4, P1960=1以完成動(dòng)態(tài)優(yōu)化。
3. 如果項(xiàng)目配置時(shí)選擇了擴(kuò)展的給定通道（Extended Setpoint）斜坡函數(shù)發(fā)生器有效，建議在做空載優(yōu)化時(shí)通過設(shè)置P1958=0 取消（P1958僅在電機(jī)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)辨識(shí)時(shí)有效），同時(shí)不要使用旋轉(zhuǎn)方向禁止功能P1959.14=1、P1959.15=1。
4. 若電機(jī)帶載后需要測(cè)試系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，則需根據(jù)負(fù)載及機(jī)械設(shè)備的實(shí)際情況設(shè)定斜坡上升下降時(shí)間P1958≠0，然后執(zhí)行P1960=1、P1958=4，優(yōu)化過程中只有電流及速度限幅有效。
5. 選擇優(yōu)化項(xiàng)目
- 設(shè)P1960+P1959
- 使能 ON/OFF1
電機(jī)辨識(shí)過程中電機(jī)會(huì)加速至大轉(zhuǎn)速，優(yōu)化過程中只有大電流P640和大轉(zhuǎn)速P1082有效，辨識(shí)結(jié)束后P1960自動(dòng)恢復(fù)為0。
注：若機(jī)械系統(tǒng)沒有條件執(zhí)行電機(jī)空載優(yōu)化，可直接進(jìn)行帶載優(yōu)化，此時(shí)必須考慮機(jī)械條件限制如：
機(jī)械負(fù)載慣性
機(jī)械強(qiáng)度
運(yùn)動(dòng)速度
位移的限制等
對(duì)于前三種情況（機(jī)械負(fù)載慣性、機(jī)械強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)速度）可適當(dāng)調(diào)整P1958、P640、P1082，通過使用斜坡上升/下降時(shí)間、速度限制、電流限制來減少機(jī)械承受的壓力做輔助保護(hù)。
對(duì)于第四種情況（機(jī)械位置有限制）則好不做動(dòng)態(tài)優(yōu)化或可通過P1959.14和P1959.15做限位。
優(yōu)化完成后必須存儲(chǔ)參數(shù)到CF卡上：
可通過STARTER調(diào)試軟件執(zhí)行 copy RAM to ROM或設(shè)定參數(shù)P971=1、P977=1
S120驅(qū)動(dòng)第三方伺服電機(jī)必要的電機(jī)數(shù)據(jù)：
P305、P311、P314、P316、P322、P323、P400、P341、P350、P353、P356
1問題的提出
1.1 如何擴(kuò)展值編碼器的測(cè)量范圍
在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，經(jīng)常使用值旋轉(zhuǎn)編碼器作為位置反饋，值編碼器具有返回值與實(shí)際位置一一對(duì)應(yīng)、斷電后位置信息不丟失等優(yōu)點(diǎn)，在使用時(shí)給用戶帶來了很多方便，比如在設(shè)備重新上電時(shí)，不需要重新尋找參考點(diǎn)（回零）。
不過值旋轉(zhuǎn)編碼器也有缺點(diǎn)，不管是單圈值編碼器，還是多圈值編碼器，它的測(cè)量范圍都是有限的。如果負(fù)載不停地單方向運(yùn)行，那么一定會(huì)造成編碼器返回值溢出，此時(shí)編碼器的值又重新返回零，周而復(fù)始。此時(shí)如果設(shè)備重新上電，編碼器返回值是不包含溢出次數(shù)信息的，所得到的位置值也是不可用的。
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圖1 值旋轉(zhuǎn)編碼器的返回值與負(fù)載位置的關(guān)系
問題1：在使用SINAMICS S120進(jìn)行位置控制時(shí)，在采用值編碼器作為位置反饋時(shí)，如果負(fù)載行程較長(zhǎng)，超出了值編碼器的測(cè)量范圍，那么在設(shè)備重新上電時(shí)，編碼器的返回位置r0483與負(fù)載實(shí)際位置是不匹配的。此時(shí)應(yīng)該如何擴(kuò)展值編碼器的測(cè)量范圍，正確地讀取負(fù)載的位置？
1.2 如何正確使用測(cè)量齒輪
在一些場(chǎng)合會(huì)使用測(cè)量齒輪改變電機(jī)或負(fù)載的轉(zhuǎn)速特性，以便于速度或位置的測(cè)量，如圖2所示為一個(gè)齒輪比為1：3的測(cè)量齒輪。如果所用的編碼器為值編碼器，那么在發(fā)生溢出時(shí)，編碼器返回值的零點(diǎn)與電機(jī)/負(fù)載的零點(diǎn)就出現(xiàn)偏移，偏移量的大小取決于齒輪比。一旦編碼器返回值發(fā)生溢出，負(fù)載的實(shí)際位置值就不可用了。
圖2 測(cè)量齒輪示意圖
舉一個(gè)例子，在使用圖2的測(cè)量齒輪時(shí)，假設(shè)所用的編碼器是一個(gè)8圈的值編碼器，那么默認(rèn)情況下，編碼器返回位置、電機(jī)/負(fù)載的角度、編碼器的角度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖3所示。
圖3 編碼器返回位置、電機(jī)/負(fù)載角度、編碼器角度的關(guān)系
從圖3可以看出，在編碼器旋轉(zhuǎn)8圈以后發(fā)生溢出，每次溢出后編碼器返回值的零點(diǎn)與電機(jī)/負(fù)載的零點(diǎn)會(huì)有1/3圈的偏移，在發(fā)生溢出以后編碼器返回的位置值就不可用了。在溢出3次以后，編碼器返回值零點(diǎn)與電機(jī)/負(fù)載零點(diǎn)又重合了。
問題2：在使用SINAMICS S120進(jìn)行位置控制時(shí)，在采用值編碼器作為位置反饋時(shí)，如果使用了測(cè)量齒輪，那么如何在編碼器溢出時(shí)，也能正確讀取電機(jī)/負(fù)載的實(shí)際位置？
2 SINAMICS S120位置跟蹤功能的使用
2.1 SINAMICS S120位置跟蹤功能概述
SINAMICS S120位置跟蹤（Position Tracking）可用于：
? 擴(kuò)展值編碼器的測(cè)量范圍
? 在使用測(cè)量齒輪時(shí)，正確計(jì)算負(fù)載的位置
該功能可通過參數(shù)P0411.0來激活，激活以后，編碼器溢出的次數(shù)信息會(huì)被保存在斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)中，這樣即使編碼器返回值發(fā)生溢出，即使設(shè)備重新上電，也可以重新根據(jù)編碼器溢出次數(shù)和當(dāng)前返回值計(jì)算出負(fù)載的當(dāng)前位置。
圖4 測(cè)量齒輪和編碼器的示意圖
值編碼器位置實(shí)際值保存在參數(shù)r0483中，r0483是一個(gè)無符號(hào)32位數(shù)，需要激活編碼器的控制字中第13位（GnSTW.13）才會(huì)將編碼器的實(shí)際值顯示在r0483中。如果P0411.0＝0，那么位置跟蹤功能未被激活，此時(shí)r0483中的位置值由以下數(shù)據(jù)構(gòu)成：
? 編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)P0408
? 編碼器信號(hào)細(xì)分位數(shù)P0419
? 編碼器圈數(shù)P0421
如果P0411.0＝1，那么位置跟蹤功能被激活，此時(shí)r0483中的位置由以下數(shù)據(jù)構(gòu)成：
? 編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)P0408
? 編碼器信號(hào)細(xì)分位數(shù)P0419
? 值旋轉(zhuǎn)編碼器虛擬圈數(shù)P0412
如果沒有測(cè)量齒輪，編碼器的圈數(shù)即為P0421的值，如果P0421太小，不滿足負(fù)載行程要求，那么可以通過放大P0412來擴(kuò)展值編碼器的位置測(cè)量范圍。
? 測(cè)量齒輪比P0433/P0432
2.2 擴(kuò)展值編碼器測(cè)量范圍的參數(shù)設(shè)置
要擴(kuò)展值編碼器的測(cè)量范圍，可以在配置向?qū)е芯幋a器配置畫面上進(jìn)行設(shè)置。使用STARTER軟件打開項(xiàng)目，在Config DDS的配置向?qū)е?，在配置編碼器數(shù)據(jù)時(shí)，點(diǎn)擊Details按鈕，如圖5所示。
圖5 編碼器配置畫面
在彈出的對(duì)話框中Details選項(xiàng)卡中，選擇激活位置跟蹤功能，并在虛擬圈數(shù)P0412中輸入需要的值，如圖6所示。配置完畢后，下載數(shù)據(jù)并保存。
圖6 激活位置跟蹤功能
另外也可以在ONLINE情況下，通過參數(shù)表直接設(shè)置。使用PG/PC連接設(shè)備，在STARTER軟件中連接在線后，通過驅(qū)動(dòng)器的Expert List打開參數(shù)列表，依次設(shè)置以下參數(shù)即可。
P0010＝4， Encoder Commissioning 編碼器調(diào)試
P0411.0＝Y(jié)es， Activate Position Tracking 激活位置跟蹤功能
P0412＝600， Set Virtual Revolution 設(shè)置虛擬圈數(shù)，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整
P0010＝0， Ready 返回就緒狀態(tài)
2.3 使用測(cè)量齒輪時(shí)的參數(shù)設(shè)置
針對(duì)1.2節(jié)中的例子，編碼器每溢出一次，都會(huì)在電機(jī)/負(fù)載側(cè)產(chǎn)生1/3圈的偏移，每溢出3次以后，編碼器零點(diǎn)與電機(jī)/負(fù)載的零點(diǎn)重新吻合。在編碼器溢出時(shí)，電機(jī)/負(fù)載的位置就可能不正確了。
此時(shí)需要激活位置跟蹤功能，并設(shè)置測(cè)量齒輪的齒輪比P0433和P0432，如圖7所示。本例中值編碼器是一個(gè)8圈的值編碼器，所以P0412=8。
圖7 測(cè)量齒輪的參數(shù)設(shè)置
這樣可以擴(kuò)展位置值r0483的表示范圍（如圖8所示），在使用測(cè)量齒輪時(shí)，即使發(fā)生編碼器返回值溢出，也能正確指示電機(jī)/負(fù)載的實(shí)際位置。
圖8 位置跟蹤功能激活后的位置值
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