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矢量控制

矢量控制的优势：Wnj模具联盟网

---高稳定性运行，无论负载波动或给定值变化Wnj模具联盟网

---给定值变化时能快速响应（→ 优异的控制特性）Wnj模具联盟网

---负载波动时能够快速调节（→ 优异的抗干扰性）Wnj模具联盟网

---能以最大转矩进行加速和制动Wnj模具联盟网

---转矩的闭环控制，制动转矩值与当前转速无关Wnj模具联盟网

---零速时也可以输出最大制动转矩Wnj模具联盟网

---闭环控制的范围：转速大于 1% 额定转速Wnj模具联盟网

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F0515_SINAMICS S120变频器可否在VF控制方式下实现一拖多Wnj模具联盟网

带编码器的矢量控制（VC）：Wnj模具联盟网

---要求高转速精度Wnj模具联盟网

---要求高动态响应（给定变化或负载扰动时）Wnj模具联盟网

---要求转矩的调节范围大于 1:20Wnj模具联盟网

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不带编码器的矢量控制（SLVC）：Wnj模具联盟网

---用于大功率、独立运行的异步电机Wnj模具联盟网

---适合各种动态响应要求Wnj模具联盟网

---转速调节范围在 1:20 之内（> 5% 额定转速）Wnj模具联盟网

------实际磁通或即电机的实际转速仅通过一个电机模型Wnj模具联盟网

------电机模型借助电流和电压进行计算Wnj模具联盟网

------在0 Hz 左右的低频区内，模型无法足够精确地计算出电机转速。 因此在低频范围内矢量控制会从闭环切换为开环Wnj模具联盟网

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不带编码器的运行在多数情况下可以实现高性能、稳定运行的矢量控制，如果需要在小于 1% 的额定转速下调速或更高精确度的要求，需要使用带编码器的矢量控制Wnj模具联盟网

SLVC 或 VC 时可通过参数 p1501 切换至转矩控制，或直接通过参数 p1300 设置。转矩控制时，需要通过转矩设定值仅在转矩控制时生效，附加转矩在转矩控制和转速控制时都生效。Wnj模具联盟网

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为了限制电机轴上的输出转矩，保护机械设备的安全，转矩设定值的限制可以通过三种实现方式：Wnj模具联盟网

---转矩限幅（正反两个方向）Wnj模具联盟网

---电流限幅：默认值为变频器额定电流的1.5倍Wnj模具联盟网

---功率限幅（电动运行、发电运行）Wnj模具联盟网

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电机的矢量控制需要借助电机模型来计算磁通矢量，因此需要对电机的参数（等效电路图）进行准确计算，这一过程可以通过SINAMICS S120的电机数据辨识来完成。它包括以下三个过程：Wnj模具联盟网

---电机数据计算：根据电机铭牌计算电机参数Wnj模具联盟网

---静态辨识 ：电机等效电路图数据的识别与计算Wnj模具联盟网

---动态辨识Wnj模具联盟网

------旋转磁场测量：动态优化矢量的磁场模型Wnj模具联盟网

------速度环优化：速度调节器PI系数优化Wnj模具联盟网

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A0092_S120驱动感应电机的优化Wnj模具联盟网

A0091_S120 驱动第三方伺服电机时的优化Wnj模具联盟网

伺服控制

伺服控制用于高精度、高动态的电机运行（带电机编码器），下面的表格为伺服控制与适量控制的比较。Wnj模具联盟网

关于伺服控制的详细介绍，请参见《SINAMICS S120 驱动功能手册》第三章内容。Wnj模具联盟网

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保护、监控与诊断

功率器件的保护

SINAMICS S120 具有全面的功率单元保护功能，它包括以下内容：Wnj模具联盟网

保护类型	保护措施	故障指示
过流保护	比较输出电流和硬件限流阈值	F30001 “过流”
过压保护	比较直流母线电压和硬件断路阈值	F30002 “过压”
欠压保护	比较直流母线电压和硬件断路阈值	F30003 “欠压”
短路保护	监控过流阈值	F30001 “过流”
接地	IGBT模块的Uce监控	F30022 “Uce监控”
	相电流总和监控	F30021 “功率单元接地”
电源缺相识别		F30011 “主电路电源缺相”

监控功能

功率单元的热监控Wnj模具联盟网

SINAMICS S120的功率单元热监控的任务是识别出临界状态。 用户可以设定超出报警阈值后的响应方式，允许驱动继续以降低的功率运行，避免立即切断。Wnj模具联盟网

---I2t监控 – A07805 – F30005：监控功率单元的电流和工作周期Wnj模具联盟网

---功率单元在输出报警A07805时，可设置相应的过载响应来降低负载率：Wnj模具联盟网

------降低脉冲频率：功率单元开关损耗减少，输出电流脉动增加、电机噪声增大Wnj模具联盟网

------降低输出频率：输出电流减少Wnj模具联盟网

------不作反应：工作点不变，继续运行可能触发F30005Wnj模具联盟网

---散热器温度 – A05000 – F30004：监控功率单元散热器温度Wnj模具联盟网

---芯片温度- A05001 – F30025：监控半导体芯片温度和散热器之间的温差Wnj模具联盟网

负载转矩的监控Wnj模具联盟网

SINMAICS S120 可以对负载的转矩进行监控，可自定义转速/转矩监控曲线，设置转矩的限值和允许的转矩波动区间，转矩偏离设定的转速/转矩包络线会触发报警 A07920/A07921/A07922。Wnj模具联盟网

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电机温度监控

电机热保护功能用于监控电机温度，在电机过热时发出报警或故障信息。电机温度既可以通过电机上的传感器检测，也可以借助温度模型从电机运行数据中计算得出。INAMICS S120 对电机温度的监控有以下的方式：Wnj模具联盟网

---电机热模型：通过电机的参数及运行数据计算电机的温度变化值，用于在无温度传感器或温度传感器断开的情况，但是无法完全替代传感器（无法计算环境温度和电机初始温度）；Wnj模具联盟网

---通过编码器模块SMC10/SMC20/SMC30的温度信号采集端子测量电机温度，支持KTY84-130或PTC温度传感器；Wnj模具联盟网

---通过BICO互联信号（温度），比如端子模块TM31、TM120、TM150的温度传感器通道的测量值Wnj模具联盟网

---通过电机模块/功率模块的温度传感器接口，支持PTC、KTY84、PT100和双金属常闭触点类型的温度传感器：用于运动控制的T-CPU是一个标准的SIMATIC S7-300 CPU。

? T-CPU是集成了SIMATIC S7-300 CPU和SIMOTION运动控制器内核的标准SIMATIC S7-300 CPU。

? 运动控制开发任务中，电气工程师面临的主要工作任务，完全是在工程师所熟悉的STEP 7软件平台上解决。工程师不需要学习其他的编程语言，就可以胜任复杂的运动控制工艺任务。

? 位于STEP 7编程库中的T-CPU运动控制功能块(FB块)，符合PLCopen规范（任务组运动控制，Task Force Motion Control)。工程师编制运动控制程序，非常简单、易学。

? T-CPU连结驱动器的方式，是通过接口PROFIBUS DP (Drive)完成，组成分布式的运动控制系统，控制系统的接线非常简单。

? T-CPU适用连接驱动器的种类非常宽泛。

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SIMATIC Technologyo5O模具联盟网

CPU 317TF-2DP

集成有故障安全功能的模块化

S7-300工艺运动控制器

2010年4月

全新的，紧凑的，集成有三类复杂控制任务的工艺运动控制器现在，使用全新的SIMATIC CPU 317TF-2DP，用户即可通过单个控制器，执行运动控制任务、安全任务以及标准PLC任务。使用全新的SIMATIC CPU 317TF-2DP控制器，借助SIMATIC CPU 317TF-2DP可以通过经济有效、简单友好的方式，最大限度降低用户在实现典型运动控制控制应用中，对人、机器设备的危险事故伤害。例如，垛机、夹钳送料机、运动轨迹控制，或者飞剪应用，等等。

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优点：所有的工艺功能（包括：运动控制工艺，故障安全保护，PLC工艺功能），

都是借助统一的STEP 7编程环境得以实现，从而最大限度地帮助用户节省了编程、

调试和维护时间及成本。同时由于无需额外的安全装置及复杂布线，因而可大量

节省控制柜空间，帮助用户降低成本。