SIMOTION D 控制单元：D410‑2，D4x5‑2（4 个性能级别）

SIMOTION D 是 SIMOTION 的结构紧凑、基于 SINAMICS S120 变频调速柜系列的版本。

SIMOTION D 控制单元有以下几种型号：

• SIMOTION D410-2 是带多轴选项的单轴应用的紧凑型控制单元。此控制单元有 D410-2 DP 和 D410-2 DP/PN 等型号，可卡装到块型 SINAMICS S120 PM340 功率模块上。
• SIMOTION D4x5-2 是适用于 SINAMICS S120 书本型变频调速柜多轴应用的控制单元，有以下几种型号：
  • SIMOTION D425-2 DP 和 D425-2 DP/PN 控制单元（基本性能），用于最多 16 个轴
  • SIMOTION D435-2 DP 和 D435-2 DP/PN 控制单元（标准性能），用于最多 32 个轴
  • SIMOTION D445-2 DP/PN（高性能型）控制单元，用于最多 64 个轴
  • SIMOTION D455-2 DP/PN 控制单元（超高性能），用于最多 128 个轴，或者带有非常短的控制时钟周期的应用

这种可扩展性可确保对自动化方面不断变化的要求快速做出响应，而无需对系统做出改变。

设备理念

通过 SIMOTION D，PLC、运动控制功能以及 SINAMICS S120 驱动软件能在一个共享控制硬件上运行。SIMOTION D 中集成有符合 IEC 61131‑3 的 PLC，这意味着该系统不仅能够控制运动序列，而且还可控制整台机器。

根据所用的 SIMOTION D 平台，HMI 设备可在内置的 PROFIBUS、Ethernet 或 PROFINET 接口上运行，以进行操作员控制与监视。远程维护、诊断和远程服务等功能也可通过这些接口来使用。

• 通过在变频器中集成 PLC、运动控制和技术功能，可实现高性价比
• 利用更新的SINAMICS S120 设计
• 紧凑的形状因素减少了控制柜尺寸
• 最佳适用于模块化或分布式机器解决方案
• 操作方便
• 具有丰富的通讯接口，可进行各种型式的组网：
  • D410-2 DP, D4x5-2 DP:内置工业以太网和 PROFIBUS DP 接口
  • D410-2 DP/PN（从 autumn 2012 开始可用）, D4x5-2 DP/PN：内置工业以太网、PROFIBUS DP 和 PROFINET IO 接口
• 具有广泛的技术功能，功能强大
• 从驱动器的调试到开环控制和运动控制等工程应用都十分的简单
• CF 卡，更换容易，包含所有数据（程序，数据，驱动参数和许可证），因此，可轻松进行维护
• PLC 和运动控制器之间无需接口，具有优秀的动态性能

能在任何地方最优化使用SIMOTION D

• 使用SINAMICS S120驱动系列
• 直接在传动（SINAMICS S120）中执行运动控制和PLC功能
• 要求结构紧凑、节省空间
• 运动控制和高速I/O需要高性能
• 处于苛刻环境的条件下，要求高电磁兼容性，高抗冲击性和高抗振动性
• 采用了具有高速同步操作功能的模块化机器概念

灵活的模块化机器解决方案

SIMOTION D 最适用于单轴和高性能多轴组合系统的模块化机器概念的实施：

• SIMOTION D410-2（块型）为从单机传动到小型多机传动（通常为 2 至 3 个轴）的紧凑型传动设计提供了最具性价比的解决方案。
• SIMOTION D4x5-2（书本型）可用于多轴系统（最多 128 个轴）的开环和闭环控制。

重要应用包括：

• 包装机
• 塑料和橡胶机械
• 压力机和拉线机
• 纺织机械
• 印刷机械
• 木材、玻璃、陶瓷和石材加工机械
• 转换
• 搬运设备

随着伺服变频器和矢量变频器使用的增加，需要 PLC、运动控制和技术功能的高度集成。

通过 SIMOTION D4x5-2，某些控制模块还可用作 SIPLUS 型号，适合在极为恶劣的环境条件下使用（例如，在有毒环境中）。

使用SIMOTION D的自动化解决方案的典型设计

SIMOTION D元件和接口

• 显示各种状态/误差显示
• 内置数字量 I/O
• 选件插槽（接口，仅限于 D4x5-2），例如，用于通过 TB30 端子板的附加 I/O 进行扩展
• 用于连接的综合通信接口：
  • SINAMICS S120 变频调速柜
  • 分布式 I/O
  • HMI 系统
  • 编程器/PC
  • 运动控制器和自动化系统之间
  • 其它带数字整定值接口的 SINAMICS S110/S120 变频调速柜
• 用于数据备份的 CF 卡插槽

带 SIMOTION D410-2 的单轴结构

以下组件构成 SIMOTION D410-2 单轴系统：

• 一个 SIMOTION D410-2 控制单元，用于单驱动器的开环及闭环
• 一个SINAMICS S120 PM340电源模块，块形式（结合馈电模块和电源模块）
• 其他驱动元件，如
  • 电源电压
  • 滤波器
  • 扼流圈等。

SIMOTION D410-2 和 SINAMICS S120 PM340 功率模块之间可通过集成 PM-IF 接口或通过 DRIVE-CLiQ 接口（若使用的是 CUA31/CUA32 控制单元适配器）进行连接。

采用 SIMOTION D410-2 的单轴系统结构

为了创建带 SIMOTION D410-2 的多轴系统，通过 PROFIBUS 或 PROFINET 将附加的 SINAMICS S110/S120 控制单元连接至 SIMOTION D410-2。

SIMOTION D410-2 通过使用 SIMOTION 技术功能来集中进行运动控制。

采用 SIMOTION D4x5-2 的单轴系统结构

以下组件可用于构建 SIMOTION D4x5-2 多轴系统：

• 一个 SIMOTION D4x5-2 控制单元，用于控制多轴系统的开环及闭环
• 一个SINAMICS S120线路模块（馈电模块）
• 一个或以上SINAMICS S120电机模块（电源模块）
• 其他驱动元件，如
  • 电源电压
  • 滤波器
  • 扼流圈等。

SIMOTION D 控制单元与 SINAMICS S120 变频调速柜模块之间通过 DRIVE-CLiQ 进行连接。

注意：
通过使用 CUA31/CUA32 控制单元适配器，SINAMICS S120 PM340 块型功率模块可运行在 SIMOTION D4x5-2上。

使用 I/O 进行扩展

SIMOTION D可扩展出下列I/O：

• 分布式 I/O 站，(例如，SIMATIC ET 200)
• 基于驱动的的控制柜I/O（如：TM15、TM31端子模块等）
• 书本型变频调速柜中的 I/O 模块（例如，TMC1080 PN 等）

基本功能性

CF 卡上提供有 SIMOTION D 的基本功能，并可加电时加载。基本功能包括：

• SIMOTION 运行系统
  • 符合 IEC61131 的带集中语言的用户可编程序
  • 各种程序执行方式（循环、顺序、事件驱动）
  • PLC 和算术功能
  • 通讯和管理功能
  • 运动控制功能 (Motion Control Basic)
• SINAMICS S120 驱动个控制软件
  • SIMOTION D410-2：
    电流/转速控制（基于 CU310-2，固件版本 V4.x），适用于最多 1 个伺服轴、1 个矢量轴或 1 个 V/f 轴
  • SIMOTION D4x5-2：
    最多 6 个伺服轴、6 个矢量轴或 12 个 V/f 轴的电流/转速控制（基于 CU320-2，固件版本 V4.x），馈电闭环控制（调节型电源模块）
• 测试及诊断工具

如果需要，此基本功能可通过可加载的技术软件包进行扩展。

位置控制的驱动器运动控制

• 集成变频调速柜 (SINAMICS Integrated)：
  功率单元可通过 DRIVE-CLiQ 接口进行连接；对于 SIMOTION D410-2，也可通过集成的 PM-IF 接口进行连接。
• 带数字设定值接口的驱动:
  SIMOTION D 通过带 PROFI 驱动装置的 PROFIBUS DP／PROFINET 输入输出，使位置控制动作可控制具有数字设定点接口。
• 带模拟量设定点接口的驱动，例如，用于改装或液压应用：
  使用 ADI 4（ 4 轴模拟驱动接口）或 IM 174（ 4 轴接口模块）模块，可连接带模拟量 ± 10V 整定值接口的变频调速柜。IM 174 同样可连接带脉冲方向接口连接的步进电机。
  所有模块均连接 PROFIBUS DP下述装置可连接一个 ADI 4 或 IM 174 模块：
  • 4个驱动装置
  • 4 编码器
  • 数字量输入和输出

SIMOTION 技术功能包

SIMOTION 的一个特性就是，它的基本功能可通过装载技术功能包来扩展，如：

• 带技术功能的运动控制：
  • POS－－定位
  • GEAR－－同步操作／电子驱动装置
  • CAM－－凸轮
  • PATH – 路径插补（不适用于 D410-2）
• 温度控制器– TControl
• DPM – 直接产品运动
• MIIF – 多用途信息接口

由于技术功能具有模块化许可，仅需支付实际将会使用的部分。

性能

硬件支持的浮点运算能够有效使用复杂运算功能。

快速指令执行在中等到高等性能中开辟了全新的应用可能性。

配置／参数确定／编程

SIMOTION SCOUT是一个有效且用户界面友好的工程工具。它是从配置和参数化，到编程，再到测试及诊断的所有工程步骤的集成系统。提示、使用对话框以及向导的图形操作提示，以及用于编程的，基于测试的图形语言，显著减少了熟悉及练习时间。

操作员控制和监视 (HMI)

SIMOTION D 的基本功能中集成了支持与 HMI 设备进行用户友好的数据交换的通讯服务。

操作员控制与监视可使用 TP（触摸面板）、OP（操作员面板）或 MP（多功能面板）等 SIMATIC HMI 设备来完成。

这些设备可通过 PROFIBUS、工业以太网或 PROFINET 接口与 SIMOTION D 相连，并可使用 WinCC flexible 进行组态。

V7.0 或更高版本的 SCADA system WinCC 具有一个 SIMOTION 通道，作为标准，在 WinCC DVD 上提供。

由于具有 SIMATIC NET 通信软件，可于从其它基于 Windows 的人机界面（HMI）系统访问一个开放的、标准的 OPC 接口。

SIMOTION IT 维护和诊断功能

SIMOTION IT 为 SIMOTION D 提供了一个集成 Web 服务器，可在该服务器上存储用户专用 Web 页面等。

可对控制单元变量进行读写访问。通过 Java Script 或 Applet，也可在 Web 页面中执行有效的操作与显示功能，这些功能可在一个带有因特网浏览器的客户端 PC 上执行。

处理及数据通信

由于其集成接口，SIMOTION D 支持过程与数据通讯。

带 IRT 的 PROFINET IO，用于运动控制应用。除了循环时钟同步，最短 250 μs 的周期时间以及安全相关的通信接口 (PROFIsafe)、PROFINET 接口（SIMOTION D 控制单元上）也支持介质冗余 (MRP/MRPD)。

提供有 SIMOTION SCOUT 工程师站，用于用户友好的通讯组态和诊断。

Safety Integrated 功能

利用 SINAMICS S120 的集成安全功能，SIMOTION D 可提供切实有效的人员与机器保护。

目前提供有以下集成安全功能，可用于集成 SINAMICS S120 变频调速柜：（术语符合 IEC 61800-5-2）

• 安全扭矩断开（STO）
• 可靠制动控制（SBC）
• 安全停止 1 (SS1)
• 安全停止 2 (SS2)
• 安全操作停止
• 安全限速（SLS）
• 安全速度监控（SSM）
• 安全方向 (SDI)

激活集成安全功能

可通过以下方法来激活集成安全功能：

• 通过控制单元和电源单元上的端子 (D4x5-2:仅 STO、SBC、SS1）
• 通过 TM54F 终端模块上的端子
• 通过 PROFINET/PROFIBUS with PROFIsafe。

安全集成功能通过电子设备实现，因此与带外部实现监控功能的解决方案相比，具有较短的响应时间。

通过 PROFIsafe 激活集成安全功能

通过“PROFINET with PROFIsafe”或“PROFIBUS with PROFIsafe”安全通讯，激活集成安全功能。使用一个通过 PROFINET 或 PROFIBUS 连接的 F-CPU（如 SIMATIC S7-300 F-CPU），即可实现控制（F 逻辑）。

将集成安全功能从 SIMOTION D410-2 和 D4x5-2 控制单元传送至以下变频器：

• SIMOTION D410-2 和 D4x5-2 上的集成 SINAMICS S120 变频调速柜
• SIMOTION CX32-2 扩展控制器上的变频调速柜
• 通过 PROFIBUS 连接到 SIMOTION D 的 SINAMICS 控制单元上的变频调速柜
• 通过 PROFINET 连接至 SIMOTION D 的 SINAMICS 控制单元上的变频调速柜（在此情况下，必须通过 PROFINET 来连接 F-CPU）

注意

若要了解可能的拓扑、轴数量结构以及相应组件的详细信息，请与当地的西门子销售办事处联系。

有关详细信息，请参见《 SIMOTION D 调试手册》以及 SINAMICS 文档。

以 SIMOTION D4x5-2 为例实现集成安全解决方案：通过 PROFINET (PROFIsafe) 来控制安全功能