CU250S-2

Size: px

Start display at page:

Download "CU250S-2"

森蒙
5 years ago
Views:

1 技术介绍 CU250S-2 控制单元

2 CU250S-2 控制单元产品定位产品介绍系统组配产品亮点和客户受益文档资料软件授权 Page 2

3 矢量与伺服的完美结合 CU240S CU250S-2 CU305 CU250S-2 将填补通用变频器与工程型变频器的空间 : 在同一个硬件平台上集成了 CU305 和 CU240S 进一步扩展了 CU240S 的产品性能集成伺服模式, 基本的定位功能 EPOS 和安全功能 Page 3

4 应用与行业矢量模式需要较多 I/O 端子的单轴应用需要高精度速度控制的单轴驱动, 例如挤出机离心机不需要共直流母线的多传动应用拉丝机简单的连续物料加工机械伺服模式高动态特性的单轴定为控制, 例如伺服泵抓放手转台测试设备多传动的应用, 例如送料机码垛设备 1) Page 4

5 在驱动应用中的定位 CU250S-2 CU250S-2 *) Performance in torque control/speed control/position control/numerical control/ 功能 ality Page 5

6 SINAMICS G 在产品线中的定位 CU250S-2 Page 6

7 CU250S-2 控制单元产品定位产品介绍系统组配产品亮点和客户受益文档资料软件授权 Page 7

CU250S-2 控制单元接口设置输入 / 输出 11 数字量输入, 带隔离, PNP/NPN 可切换最多可以作为 6 个安全数字量输入 F-DI 2 个数字量输出作为安全数字量输出 F-DO, 继电器输出 NO/NC, DC30V 0,5A 1 个集电极开路的输出, DC30V 0,5A 4 个双向数字量输入 / 输出 2 模拟量输入 -10V/0 10V, 0/4

8 CU250S-2 控制单元接口设置输入 / 输出 11 数字量输入, 带隔离, PNP/NPN 可切换最多可以作为 6 个安全数字量输入 F-DI 2 个数字量输出作为安全数字量输出 F-DO, 继电器输出 NO/NC, DC30V 0,5A 1 个集电极开路的输出, DC30V 0,5A 4 个双向数字量输入 / 输出 2 模拟量输入 -10V/0 10V, 0/4 20mA 2 模拟量输出 0 10V, 0/4 20mA 1 个电机温度传感器输入 PTC, KTY, Thermo-Click 外部电源输入 +24V, 直流电源输出 +24V/200mA, +10V/10mA 通讯接口基于 RS485 的 USS 协议, Modbus/RTU CANopen PROFIBUS DP PROFINET, EtherNet/IP Page 8

9 CU250S-2 控制单元编码器接口端子信号输入旋转变压器 HTL 增量编码器 D- 插头 TTL/HTL 增量编码器 SSI 绝对值编码器 Drive CliQ 接口旋转变压器 HTL/TTL 增量编码器 SIN/COS 增量编码器 EnDat 绝对值编码器 SSI 绝对值编码器 Drive CliQ 编码器 Page 9

CU250S-2 控制单元用于速度检测的编码器 TTL/HTL 增量编码器光电编码器, 两个方波脉冲相差 90 度,

:TTL/HTL 只有单极性 A, B 脉冲时, 最长可达 100 米电缆长度 : HTL 差动信号 A+, A-, B+,

10000, 最大频率 500kHz SIN/COS 增量编码器光电编码器, 带有正弦和余弦信号以及零脉冲一般振幅为 1V

10 CU250S-2 控制单元用于速度检测的编码器 TTL/HTL 增量编码器光电编码器, 两个方波脉冲相差 90 度, 并带有零脉冲 TTL 信号的基准电平 5V DC, HTL 的基准电平 10 30V DC, 由控制单元提供电缆长度 :TTL/HTL 只有单极性 A, B 脉冲时, 最长可达 100 米电缆长度 : HTL 差动信号 A+, A-, B+, B- 脉冲时, 最长可达 300 米脉冲 / 转 : , 最大频率 500kHz SIN/COS 增量编码器光电编码器, 带有正弦和余弦信号以及零脉冲一般振幅为 1V SS 每圈有一个附加的定位信号只能通过 Drive-CliQ 连接旋转变压器电磁式编码器,2 极或多极励磁频率 5 16kHz 转子定位信号电缆长度 :100 米适应于较恶劣的环境 Page 10

加上机械部分最大分辨率可达 22 位绝对值编码器的接口 Sub-D 插头可以直接接 SSI 信号的编码器通过 SMC20/30 转换 Drive CliQ 可以接

11 CU250S-2 控制单元用于位置检测的编码器增量速度编码器增量编码器可以通过零脉冲或者是外部参考点实现定位控制电机启动后需要找零单圈绝对值编码器光电编码器采用二进制编码, 例如, 格雷码编码器的分辨率可达 22 位多圈绝对值编码器光电编码器采用二进制编码, 例如, 格雷码每圈分辨率可达 14 位加上机械部分最大分辨率可达 22 位绝对值编码器的接口 Sub-D 插头可以直接接 SSI 信号的编码器通过 SMC20/30 转换 Drive CliQ 可以接 SSI,SIN/COS 或 TTL/HTL 编码器信号通过 SMC20 转换 Drive CliQ 可以接 Endat 信号的编码器当然也可以接 PROFIBUS, PROFINET, 或者 CANopen 信号的编码器 Page 11

12 CU250S-2 控制单元速度和定位控制编码器的接口概览速度控制定位控制 Sub-D 端子 Drive CliQ TTL/ HTL SSI 选变 HTL TTL/HTL SSI 旋变 Endat DQ- 编码器 Ohne Geber - Sub-D 端子 TTL/HTL SSI 旋变 HTL TTL/HTL SSI Drive CliQ 旋变 Endat DQ- 编码器 Page 12

13 电机控制功能原理矢量精确的电机模型一般的计算速度伺服简单的电机模型高的计算速度速度控制转矩控制 Ø 周期时间动态特性弱磁 1:5 1:3 最大输出频率低速运行可以不需要编码器需要编码器典型的功率范围可以高达几 MW < 100 kw 控制性能一般高 ( 动态伺服模式 ) 输出电压高, 可以过调制空间矢量调制, 不可以过调制能效 Page 13

14 CU250S-2 控制单元基本功能设定值选择模拟量输入 0 10V / 0/4 20mA 带断线检测固定频率, 直接速度或者是二进制选择电动电位计通讯接口 PID 控制器用于过程变量设定值通道最小速度最大速度带平滑的斜坡发生器控制和反馈控制字和状态字, 符合 PROFIdrive profile 参数组 3 组控制参数, 用于运行过程中的切换, 本地 / 远程切换或者是手动 / 自动切换 3 组驱动参数, 用于不同的电机和控制方式宏功能通过选择不同的宏可以便捷的定义输入输出端子的控制方式 Page 14

15 CU250S-2 控制单元适合于机器制造商的功能精确的速度控制设定值改变时进行预控不会产生超调可以对机械耦合的轴之间进行转矩补偿控制器的 kp 和 TN 参数可以根据速度或者其他值进行自适应转矩限幅功能切换到转矩控制模式过程 PID 控制器主设定控制方式可以用于温度压力和液位的控制附加设定控制方式可用于张力 / 跳辊控制电机抱闸可以控制 PM240 和 PM250 上的一个额外的输出端子用于抱闸继电器和安全抱闸继电器的控制自由功能块功能可自由编程的功能块用于逻辑运算和记数功能 Page 15

16 CU250S-2 控制单元基本定位功能 EPos 功能旋转轴和线性轴 A 绝对和相对定位速度, 加速度 / 减速度和加加速度的限值都可以设定 V, S Up v_soll Down 运行到固定的停止位监控功能可以中断 ( 例如, 更改设定值 ), 在运动过程中同样可以运行方式 RU V S SETUP / POS RD MDI 功能通过执行步 ( traversing blocks), 最大可有 16 个执行步归零点动 Page 16

17 CU250S-2 控制单元安全保护功能基本安全功能 STO, 安全转矩截止防止电机意外起动电机安全地进入无转矩输出的状态可以快速的恢复运行, 因为电机不必再重新启动 SS1, 安全停车 1 快速安全的监控电机停止, 特别是对于大惯量的电机电机按照速度斜坡安全减速到 0, 然后进入无转矩输出状态无需编码器 SBC, 安全抱闸控制在电机静止状态激活电机抱闸的安全控制防止悬停的负载溜车 Page 17

18 CU250S-2 控制单元安全功能扩展的安全功能 SLS, 安全限速在设备运行过程中降低和监控电机的速度用于手动处理无需编码器 SDI, 安全转向确保电机只按照设定的方向转动 SSM, 安全速度监控当电机的转速低于某个设定的值, 变频器发出一个安全信号 Page 18

19 智能操作面板 (IOP) 支持调试向导典型应用可以通过应用向导使调试更加简便图形显示状态显示可以自由选择单位结构化的菜单直观导航控制滚轮可以方便的实现导航 200 详细的诊断说明, 并具有集成的帮助功能简便的下载功能扩展功能和语言包变频器的直接控制 Page 19

20 基本操作面板 (BOP-2) 既适合一般调试人员也适合专家调试人员结构化的菜单和设定帮助, 设定更加简便结构化的菜单优化的诊断信息可以同时显示两个过程变量同时显示参数值和参数名称参数拷贝功能, 支持多机调试变频器方便的实现手动控制 Page 20

21 CU250S-2 控制单元产品定位产品介绍系统组配产品亮点和客户受益文档资料软件授权 Page 21

22 部件功率模块控制单元操作面板 + PM240/340 SINAMICS G PM250 + CU250S-2 BOP-2 IOP PM260 Page 22

23 控制单元概览 CU230P-2 P CU240B-2 B CU240E-2 E CU250S-2 S 特殊的 I/O 设置适用于风机水泵和暖通空调适用于用于风机水泵和暖通空调的特殊功能 USS, BACnet MS/TP, ModBus, CANopen, PROFIBUS, PROFINET 基本的 I/O 设置 USS, Modbus, PROFIBUS, PROFINET 标准的 I/O 设置集成 STO 安全功能基本的安全功能型号可选 USS, Modbus, PROFIBUS, PROFINET 扩展的 I/O 设置矢量和伺服控制编码器反馈基本的和扩展的安全功能 USS, Modbus, PROFIBUS, PROFINET Page 23

24 不带编码器的矢量控制的性能对比 CU240S 加 PM240 CU250S-2 Vector 加 PM240 CU310-2 加 PM340 工作性能速度 / 电流环 2 / 0,5 ms 2 / 0,5 ms 1 / 0,25 ms 响应时间 3,5 ms 2 ms 1 ms 转矩 / 速度设定值计算 Floating Point 15 Bit + Vz Floating Point 31 Bit + Vz Floating Point 31 Bit + Vz 电流分辨率 ca. 8 Bit + Vz approx. 10 Bit + Vz approx. 11 Bit + Vz 电压调制脉冲频率 Standard 4kHz Max. 16kHz (<=90kW ) Standard 4kHz Max. 16kHz (<=90kW ) Standard 4kHz Max. 16kHz (<=90kW ) 电压分辨率 approx. 9 Bit approx. 11 Bit approx. 12 Bit 最大输出频率和电压 200 Hz / % U N 200 Hz / % U N 330 Hz / % U N 基本控制参数速度控制范围 10% % x n N 10% % x n N 2% % xn N 转矩控制范围无无 2% % x n N 上升时间 ( 转矩 / 速度 ) 10 / 80 ms 6 / 60 ms 2 / 20 ms 精度 ( 转矩 / 速度 ) approx. +/- 5% M N /0,1% f slip approx. +/- 5% M N /0,1% f slip +/- 2% M N / 0,05% f slip 波动 ( 转矩 / 速度 ) approx.4 6% M N /+/- 4rpm approx. 3 4% M N /+/- 3rpm 2% M N / approx. +/- 2 rpm Page 24

25 带编码器的矢量控制的性能对比工作性能 CU240S 加 PM240 CU250S-2 Vector 加 PM240 CU310-2 加 PM340 Epos/ 定位 / 速度环 / 电流环 - / - / 2 / 0,5 ms 8 / 4 / 2 / 0,5 ms 4 / 2 / 1 / 0,25 ms 响应时间 3,5 ms 2 ms 1 ms 转矩 / 速度设定值计算 Floating Point 15 Bit + Vz Floating Point 31 Bit + Vz Floating Point 31 Bit + Vz 电流分辨率 ca. 8 Bit + Vz approx. 10 Bit + Vz approx. 11 Bit + Vz 电压调制脉冲频率 Standard 4kHz Max. 16kHz (<=90kW ) Standard 4kHz Max. 16kHz (<=90kW ) Standard 4kHz Max. 16kHz (<=90kW ) 电压分辨率 approx. 9 Bit approx. 11 Bit approx. 12 Bit 最大输出频率和电压 200 Hz / % U N 200 Hz / % U N 330 Hz / % U N 基本控制参数速度控制范围 0% % x n N 0% % x n N 0% % x n N 转矩控制范围 10% % x n N 10% % x n N 2% % x n N 上升时间 ( 转矩 / 速度 ) 7 / 35 ms 4 / 30 ms 1,2 / 10 ms 精度 ( 转矩 / 速度 ) approx. +/- 5% M N /< 0,01%n N approx. +/- 5% M N / < 0,001% n N +/- 1,5% M N / 0,001% n N 波动 ( 转矩 / 速度 ) approx.4 6% M N /+/- 4rpm approx. 3 4% M N /+/- 3rpm 1,5% M N /approx. +/-1,5rpm Page 25

26 支持的功率模块 CU240S CU250S-2 CU305 功率模块 Vector Vector Servo Servo PM230 X X X X PM240 X X PM240-2 X X PM250 X X PM260 X X PM340 X ( 仅 1 AC) 1) Page 26

27 支持的电机 CU240S CU250S-2 CU305 电机类型 Vector Vector Servo Servo 异步 1LA5/7/9 1LE1 1LG6 第三方电机 1LA7/9 1LE1 1LG6 第三方电机 1PH4 1PH7 1PH8 1LA7/9 1LE1 1LG6 第三方电机 1PH4 1PH7 1PH8 1LA7/9 1LE1 1LG6 第三方电机 1PH4 1PH7 1PH8 同步 *) 1FT7 1FK7 第三方电机 1PH8 1FT6/7 1FK6/7 第三方电机 1PH8 直线力矩 *) 需经现场调试确定 Page 27

28 通讯接口概览 CU250S-2 USS CU250S-2 DP CU250S-2 PN CU250S-2 CAN 与 TIA 系统的连接 PROFIBUS DP PROFINET X X 与外部系统连接 USS 协议 Modbus RTU EtherNet/IP CANopen X X X X Page 28

29 SINAMICS G120 控制单元的更新换代第一代切换到第二代输入输出配置 AI AO DI DO DI/DO F-DI Encoder Safety Com. CU240B-2 CU240E-2 CU250S-2 CU240E USS CU240B USS CU240E-2 CU240S 输入输出配置 AI AO DI DO DI/DO F-DI Encoder Safety Com. CU240B-2 CU240E-2 CU250S USS CU240B USS CU240E TTL/HTL - USS CU250S-2 Page 29

30 SINAMICS G120 控制单元的更新换代第一代切换到第二代输入输出配置 AI AO DI DO DI/DO F-DI Encoder Safety Com. CU240B-2 CU240E-2 CU250S PROFIBUS DP CU240B-2 DP CU240S DP PROFIBUS DP CU240E-2 DP TTL/HTL - PROFIBUS DP CU250S-2 DP CU240S DP-F STO/SS1/SLS PROFIBUS DP CU240E-2 DP-F TTL/HTL STO/SS1/SBC PROFIBUS DP CU250S-2 DP TTL/HTL SLS PROFIBUS DP CU250S-2 DP + Safety License CU240S PN PROFINET CU240E-2 PN TTL/HTL - PROFINET CU250S-2 PN CU240S PN-F STO/SS1/SLS PROFINET CU240E-2 DP-F TTL/HTL STO/SS1/SBC PROFINET CU250S-2 DP TTL/HTL SLS PROFINET CU250S-2 DP + Safety License Page 30

31 CU250S-2 控制单元产品定位产品介绍系统组配产品亮点和客户受益文档资料软件授权 Page 31

32 客户受益概览特别适合于个更高端的应用能效用户友好填补与 SINAMICS S120 间的空白 v/f 和矢量模式下降低磁通采用通用的操作面版 BOP-2 和 IOP 异步电动机的精确速度与转矩控制可以实现 ProfiEnergy 基本调试宏伺服电机的动态控制扩展功能授权 : 伺服模式, 扩展的安全功能, Epos 扩展的 I/O 11 个数字量输入, 3 数字量输出, 4 个双向数字量输入 / 输出软件自由功能块通讯与 SIMATIC PLC 连接以及通过 PROFIBUS DP 和 PROFINET 进行过程控制 3 个安全功能功能端子输入集成基本定位功能 Epos 通过 USS 协议, Modbus RTU 和 CANopen 与外部系统连接增量和绝对值编码器接口包含基本的安全功能和扩展的安全功能外部 24V 直流电源 Page 32

33 客户受益特别适合于个更高端的应用功能填补与 SINAMICS S120 间的空白客户受益替代 CU240S 控制单元适合于各种应用的速度转矩控制单元在 CU240E-2 和 CU310 之间, 与 SINAMICS S120 产品线完美结合有无编码器的异步电机精确的速度控制和转矩控制有编码器的矢量控制 :0% % n N 7 有编码器的转矩控制 :10% % n N 速度控制有无编码器上升时间 30ms / 60 ms 同布电机的动态伺服控制 SINAMICS G120 可以控制同步伺服电机 1FK7 和异步伺服 1PH8 灵活的模块化系统适合于多种应用 Page 33

34 客户受益节能增效功能在不满载的时候降低磁通客户受益在不满载时无论是 v/f 还是矢量控制方式下都可以通过降低磁通, 这样可以节省多达 5% 电机能耗通过 PROFIenergy 进行能源管理在生产过程中优化自动化系统的能量消耗控制采用开放的标准化命令可以在生产过程中按照计划和人为地中断设备运行通过 PROFIenergy 进行能源管理, 无需外部硬件设备创新的功能更加节能 Page 34

35 客户受益应用友好功能客户受益接线宏实现快速端子定义接线宏可以称作 I/O 的快速调试可以通过 IOP 的调试向导和 STARTER 的宏进行基于应用的调试集成 USB 接口 ( 即插即用 ) 微存储卡 (MMC) 插槽操作面板可插拔对于楼宇科技水 / 污水以及过程工业的很多应用, 提供应用的调试向导标准的调试向导可以方便的用 PC 机上的软件工具进行调试和故障诊断可以采用普通的 USB 电缆控制单元的更换可以无需调试, 也不需要电脑简便的参数拷贝拆掉面板仍可正常运行, 可以防止误操作功率模块可以方便地更换更换功率模块后无需重新调试, 只要将控制单元重新插上就可以照常运行直观的操作控制 / 简单的应用调试 Page 35

36 客户受益扩展的 I/O 功能数字量输入 ( 电气隔离 ) 带有自己的参考电平隔离的模拟量输入 6 个普通数字量输入可作为 3 个 F-DI 2 个普通数字量输出可作为 1 个 F-DO 客户受益避免了电路间的相互干扰不需要外部部件就可以实现满足 EMC 规范的设计可以通过端子连接 3 个不同的安全功能可以通过安全的数字量输出对一个安全功能监控 4 个快速双向数字量输入输出可以通过快速数字量输入进行定位控制的归零电机温度传感器在对电机最大化应用的同时保护电机 ( 系统优化 ) 双金属片 (Thermo-Click) 传感器可以直接接入, 不需要内部复杂的参数连接以及额外的数字量输入集成的编码器接口所有用于速度控制和定位的编码器都得到支持矢量控制时, 可以接两个编码器 ( 位置和速度 ) 可以广泛地应用于各种应用 Page 36

37 客户受益应用功能功能控制单元集成矢量和伺服控制模式自由功能块功能客户受益两种不同的控制模式只需要一个控制单元, 两种不同控制方式可以通过 DIP 开关选择伺服模式的释放需要授权可以更加灵活的应用集成的功能, 在工程设计中进行优化无需外部部件集成的定位功能,EPOS 基于过程定位方式无需 PLC 实现定位功能, 降低 PLC 的负荷, 可以选择更小的 PLC, 而且定位动态特性更好无需附加模块 ( 定位模块, 编码器接口 ) 基本的安全功能作为标配扩展的安全功能, 可以通过授权激活非常简便的实现安全功能, 而不需要额外的部件 ( 无需编码器 ) 快速的系统授权节省成本优秀的创新功能 Page 37

38 客户受益通讯接口功能通过 PROFIBUS 和 PROFINET 集成到 TIA 系统客户受益基于西门子产品通用的协议, 简化故障诊断工作所有的软件工具都集成到统一的平台项目数据可以整体的保存, 而不会因为软件版本而产生问题 PROFIdrive PROFIsafe PROFIenergy 完全支持 PROFIDrive 标准基于软件的安全电路控制生产中的能量消耗替代或者减少外部硬件系统多种通讯接口 RS485 集成 USS 协议, Modbus-RTU EtherNet/IP CANopen 外部 24 V 直流电源更简单地集成到第三方的系统中无需外部网关通过接入外部电源, 总线通讯将不会中断简单快速的集成到自动化系统 Page 38

39 CU250S-2 控制单元产品定位产品介绍系统组配产品亮点和客户受益文档资料软件授权 Page 39

文档用户文档入门指南 SINAMICS G120 CU250S-2 控制单元入门指南 http://support.automation.siemens.

40 文档用户文档入门指南 SINAMICS G120 CU250S-2 控制单元入门指南 CU250S-2 相关文档将在 06/2013 月底更新完毕相关文档将在月底更新完毕操作手册 SINAMICS G120 CU250S-2 控制单元操作手册参数表参数表功能手册集成的安全功能手册 EPOS 功能手册 Page 40

41 CU250S-2 控制单元产品定位产品介绍系统组配产品亮点和客户受益文档资料软件授权 Page 41

42 软件授权通过软件授权进行扩展的功能基本型号的功能 CU250S-2 的基本型号包含以下功能 : 矢量控制方式基本的安全功能 STO, SS1, SBC 伺服模式,EPOS 功能, 扩展的安全功能, 以授权的方式释放出来. 同时 SD 卡需要插在 CU250S-2 控制单元中. 对于测试的应用扩展的功能可以在没有授权的情况下运行, 只是 ready LED 总是闪红灯软件授权可以与 SD 一起定购对于已有的 SD 卡只需要授权码授权服务器通过授权码和 SD 卡的序列号产生一个释放码然后需要将这个释放码通过 STARTER 或 IOP/BOP-2 输入到变频器带授权的 SD 卡带安全功能授权 :SLS, SDI, SSM 带扩展的功能伺服模式, EPOS 带扩展的安全功能和扩展功能授权码空的 SD 卡扩展的安全功能 :SLS, SDI, SSM 扩展功能 : 伺服模式, EPOS 6SL3054-4AG00-2AA0-Z F01 6SL3054-4AG00-2AA0-Z E01 6SL3054-4AG00-2AA0-Z F01 + E01 6SL3054-4AG00-2AA0 plus 6SL3074-0AA10-0AA0 6SL3074-7AA04-0AA0 Page 42

43 软件授权方式 1 带授权的 SD 卡扩展的安全功能 :SLS, SDI, SSM 扩展的功能授权 : 伺服模式, EPOS 扩展安全功能和扩展功能授权 CU250S-2 所有的型号标准功能矢量模式基本的安全功能 STO, SS1, SBC Page 43

44 软件授权方式 2 新 SD 卡或者原有的卡 SD 卡 6SL3054-4AG00-2AA0 + 获取授权码扩展安全功能授权码 :SLS, SDI, SSM 扩展功能授权码 : 伺服模式, EPOS + 在授权服务器上通过授权码生成释放码 + 在变频器参数中写入释放码通过 STARTER 写入通过 IOP/BOP 写到参数 p9920 [0 99] 中, 并通过参数 p9921 CU250S-2 所有的型号标准功能矢量模式基本的安全功能 STO, SS1, SBC Page 44

45 谢谢您的大力支持! Zhang Xixing SLC I DT MC SP 电话 : 传真 : 邮箱 : xixing.zhang@siemens.com CU250S-2 控制单元 _Technical Slides_2013_05_13_en (Design Industry 2013).pptx Page 45

SINAMICS G120 siemens.com/sinamics-g120 Answers for industry.

SINAMICS G120 siemens.com/sinamics-g120 Answers for industry. SINAMICS G120 SINAMICS G120 SINAMICS G120 (CU) 0.37 kw 250kW (PM) G120 I/O (EPos) STO SS1 SBC SLS SDI SSM PROFINET PROFIBUS PROFIdrive PROFIsafe