Sinamics S120 是西門子公司推出的全新的集 V/F、矢量控制及伺服控制于一體的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，它不僅能控制普通的
三相異步電動(dòng)機(jī)，還能控制同步電機(jī)、扭矩電機(jī)及直線電機(jī)。其強(qiáng)大的定位功能將實(shí)現(xiàn)進(jìn)給軸的、相對(duì)定位。內(nèi)部集
成的 DCC(驅(qū)動(dòng)控制圖表)功能，用 PLC 的 CFC 編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯、運(yùn)算及簡(jiǎn)單的工藝等功能。
Sinamics S120 產(chǎn)品包括：用于共直流母線的 DC/AC 逆變器和用于單軸的 AC/AC 變頻器。
?  共直流母線的 DC/AC 逆變器通常又稱為 Sinamics S120 多軸驅(qū)動(dòng)器，其結(jié)構(gòu)形式為電源模塊和電機(jī)模塊分開(kāi)，
一個(gè)電源模塊將 3 相交流電整流成 540V 或 600V 的直流電，將電機(jī)模塊(一個(gè)或多個(gè))都連接到該直流母線上，
特別適用于多軸控制，尤其是造紙、包裝、紡織、印刷、鋼鐵等行業(yè)。優(yōu)點(diǎn)是各電機(jī)軸之間的能量共享，接線

方便、簡(jiǎn)單。

?  單軸控制的 AC/AC 變頻器，通常又稱為 Sinamics S120 單軸交流驅(qū)動(dòng)器，其結(jié)構(gòu)形式為電源模塊和電機(jī)模塊集
在一起，特別適用于單軸的速度和定位控制。
本書部分包括章到第四章，主要介紹 Sinamics S120 DC/AC 多軸交流驅(qū)動(dòng)器。第二部分包括第五章到第八
章，主要介紹 Sinamics S120 AC/AC 單軸交流驅(qū)動(dòng)器。第三部分包括第九章，主要介紹電機(jī)電纜和信號(hào)電纜。第四部分
包括第十章，介紹同步和異步伺服電機(jī)的訂貨數(shù)據(jù)。第五部分包括第十一章則簡(jiǎn)單介紹 Simotion 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的相關(guān)訂
貨數(shù)據(jù)。
電源模塊就是我們常說(shuō)的整流或整流/回饋單元，它是將三相交流電整流成直流電，供給各電機(jī)模塊(又常稱逆變器)，
有回饋功能的模塊還能夠?qū)⒅绷麟娀仞伣o電網(wǎng)。根據(jù)是否有回饋功能及回饋的方式，將電源模塊分成下列三種：
?  基本型電源模塊(BLM: Basic Line Modules)：整流單元，但無(wú)回饋功能。靠接制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻才能實(shí)現(xiàn)快速
制動(dòng)。
?  智能型電源模塊(SLM: Smart Line Modules，又稱非調(diào)節(jié)型電源模塊)：整流/回饋單元，但直流母線電壓不可調(diào)。
?  主動(dòng)型電源模塊(ALM: Active Line Modules，又稱調(diào)節(jié)型電源模塊)：整流/回饋單元，且直流母線電壓可調(diào)。

基本型電源模塊－BLM (Basic Line Module)
基本特征
BLM 是將三相交流電整流成直流電，只能靠接制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。BLM 分為書本型(20kW、40kW、
100Kw)和裝機(jī)裝柜型(200kW、250Kw)，機(jī)柜型請(qǐng)查閱其它的相關(guān)資料。對(duì)于書本型的 BLM 有內(nèi)部風(fēng)冷和冷板兩種類
型，對(duì)于裝機(jī)裝柜型 BLM 有兩種供電電壓: 380-480VAC 和 660-690VAC。實(shí)際應(yīng)用中，在電網(wǎng)和 BLM 之間必須安裝與其
功率相對(duì)應(yīng)的電抗器。

智能型電源模塊－SLM (Smart Line Module)
 基本特征
SLM 是將三相交流電整流成直流電，并能將直流電回饋到電網(wǎng)，但直流母線電壓不能調(diào)節(jié)，所以又稱非調(diào)節(jié)型電源模
塊。對(duì)于 5Kw 和 10Kw 的 SLM，可以通過(guò)端子 X22: 2 來(lái)選擇是否需要能量回饋；而對(duì)于 16Kw 和 36Kw 的 SLM，可以通
過(guò)參數(shù)來(lái)選擇是否需要能量回饋。對(duì)于不允許回饋的供電電網(wǎng)，也可以接制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。5Kw 和 10Kw
的 SLM 是通過(guò)端子進(jìn)行控制，而 16Kw 和 36Kw 的 SLM 是通過(guò) Drive-CLiQ 接口來(lái)控制，通過(guò)該接口和主控單元進(jìn)行數(shù)據(jù)
交換。SLM 的供電電壓為 380－480V，功率范圍為 5-36Kw。在實(shí)際應(yīng)用中，在電網(wǎng)和 BLM 之間必須安裝與其功率相對(duì)應(yīng)
的電抗器。對(duì)于 36Kw 的 SLM，我們使用濾波器

主動(dòng)型電源模塊－ALM
ALM 是將三相交流電整流成直流電，并能將直流電回饋到電網(wǎng)，且對(duì)直流母線電壓進(jìn)行閉環(huán)控制，所以又稱調(diào)節(jié)型電
源模塊。與 BLM 和 SLM 相比，由于 ALM 能夠?qū)χ绷髂妇€電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以即使電網(wǎng)電壓波動(dòng)而 ALM 也能保持整流母線
電壓的穩(wěn)定。對(duì)于不允許回饋的供電電網(wǎng)，也可以接制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。主控單元通過(guò)集成在 ALM 上的
Drive-CLiQ 接口來(lái)對(duì)其進(jìn)行控制。
書本型的 ALM，供電電壓為 380-480V，功率范圍為 16-120Kw。裝機(jī)裝柜型的的 ALM，當(dāng)供電電壓為 380-480V
時(shí)，功率范圍為 132-900Kw；當(dāng)供電電壓為 660-690V 時(shí)，功率范圍為 560-1400Kw。在實(shí)際應(yīng)用中，在電網(wǎng)和 ALM 之
間必須安裝與其功率相對(duì)應(yīng)的電抗器。對(duì)于大于或等于 36Kw 的 ALM，必須使用與其相配的濾波器。
主動(dòng)接口模塊 AIM(Active Interface Modules)，AIM 安裝在電網(wǎng)和 ALM 之間，它集成了濾波器、預(yù)充電回路及電
源電壓監(jiān)控電路。

電機(jī)模塊就是我們常說(shuō)的逆變單元，它是將 540V 或 600V 的直流電逆變成三相交流電。目前的電機(jī)模塊有兩種類
型：書本型和裝機(jī)裝柜型。書本型又分為單軸電機(jī)模塊和雙軸電機(jī)模塊，單軸為 3-200A；雙軸為 3-18A。裝機(jī)裝柜型為
210-1405A(380-480V 電網(wǎng))；85-1270A(500-690V 電網(wǎng))。電機(jī)模塊和主控單元之間通過(guò) DRIVE-CLIQ 接口，進(jìn)行快速數(shù)據(jù)
交換。

控制單元及外圍設(shè)備

基本特征
控制單元即 CU320，它是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的大腦，負(fù)責(zé)控制和協(xié)調(diào)整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的所有模塊，完成各軸的電流環(huán)、速度環(huán)
甚至位置環(huán)的控制，并且同一塊 CU320 控制的各軸之間能相互交換數(shù)據(jù)，即任意一根軸能夠讀取控制單元上其它軸的數(shù)
據(jù)，這一特征廣泛被用作多軸之間的簡(jiǎn)單的速度同步。
根據(jù)連接外圍 I/O 模塊的數(shù)量、軸控制模式、所需的功能以及 CF 卡的不同，1 塊 CU320 能夠控制軸的數(shù)量也不同。
?  用作速度控制
?  大控制的軸數(shù)(指用帶性能擴(kuò)展 1 的 CF 卡)：通常為 6 個(gè)伺服軸或 4 個(gè)矢量軸或 8 個(gè) V/F 軸。實(shí)際控制的軸
數(shù)與 CU320 的負(fù)荷(即所選的功能)有關(guān)，應(yīng)以 SIZER 配置軟件為準(zhǔn)。
?  伺服軸和矢量軸不能用一塊 CU320 來(lái)控制，即伺服軸和矢量軸不能混配在一塊 CU320 上，但伺服或矢量都能
與 V/F 混配。
?  大輸出頻率及弱磁：伺服為 650Hz，矢量和 V/F 控制為 300Hz。大為 5 倍的弱磁。
?  用作位置控制
大控制的軸數(shù)(指用帶性能擴(kuò)展 1 的 CF 卡)：用作伺服控制時(shí)，大為 4 個(gè)軸；用作矢量控制時(shí)，大為 2 個(gè)
軸，控制軸的數(shù)量不是一定的，與 CU320 的負(fù)荷有關(guān)，具體控制軸數(shù)應(yīng)由實(shí)際應(yīng)用決定。使用 SIZER 配置軟
件來(lái)決定所能控制的大軸數(shù)。

控制異步和同步伺服電機(jī)、扭矩電機(jī)及直線電機(jī)。其強(qiáng)大的定位功能將實(shí)現(xiàn)進(jìn)給軸的、相對(duì)定位。
Sinamics S120 產(chǎn)品包括：用于共直流母線的 DC/AC 逆變器和用于單軸的 AC/AC 變頻器。
?  共直流母線的 DC/AC 逆變器通常又稱為 Sinamics S120 多軸驅(qū)動(dòng)器，其結(jié)構(gòu)形式為電源模塊和電機(jī)模塊分開(kāi)，
一個(gè)電源模塊將 3 相交流電整流成 540V 或 600V 的直流電，將電機(jī)模塊(一個(gè)或多個(gè))都連接到該直流母線上，
特別適用于多軸控制，尤其是造紙、包裝、紡織、印刷、鋼鐵等行業(yè)。優(yōu)點(diǎn)是各電機(jī)軸之間的能量共享，接線

方便、簡(jiǎn)單。

?  單軸控制的 AC/AC 變頻器，通常又稱為 Sinamics S120 單軸交流驅(qū)動(dòng)器，其結(jié)構(gòu)形式為電源模塊和電機(jī)模塊集
在一起，特別適用于單軸的速度和定位控制。
本部分只介紹 Sinamics S120 單軸交流驅(qū)動(dòng)器，而 Sinamics S120 多軸驅(qū)動(dòng)器，已在本書的部分作詳細(xì)描述。
Sinamics S120 AC/AC 單軸驅(qū)動(dòng)器由兩部分組成：控制單元和功率模塊
控制單元有三種形式：CU310DP、CU310 PN 和 CUA31
? CU310DP 是驅(qū)動(dòng)器通過(guò) Profibus-DP 與上位的控制器相連
? CU310PN 是驅(qū)動(dòng)器通過(guò) Profinet 與上位的控制器相連
? CUA31 是控制單元的適配器，通過(guò) Drive-CLiQ 與 CU320 或 Simotion D 相連
需要注意的是：
CUA31 只是控制單元的適配器，必須借助于主控單元 CU320 或 Simotion D 才能控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。而
CU310DP 和 CU310PN 本身就是主控單元，能直接控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。
2. 功率模塊有模塊型和裝機(jī)裝柜型兩種形式
? 模塊型
?  功率范圍：從 0.12kw 到 90kw。
?  進(jìn)線電壓：1 相 200V-240V 及 3 相 380V-480V 兩種規(guī)格。
?  有內(nèi)置濾波器和不含濾波器兩種形式。
? 裝機(jī)裝柜型
?  功率范圍：從 110kw 到 250kw。

?  進(jìn)線電壓：3 相 380V-480