同步实时 PROFINET IO 系统，针对运动控制 1)采用 PROFINET 的运动控制方案5 在这种应用中，一个运动控制系统通过PROFINET 网络实现轴的
控制或同步。它要求和驱动器周期性同步地进行数据交换。同步实时 PROFINET IO 系统能满足这一要求。为此，每个通讯周期被分为不同的、时间特定的通道。个通道用于同步实时通讯(IRT)，下一个用于实时通讯(RT) 和标准- TCP/IP 通讯。正确配置
了这种应用后，例如：两轴间的同步模式，便会内部确定 IRT 报文并生成对应的配置数据。
每个网络段各个报文的次序通过一个的、考虑拓扑结构
的算法得出。这意味着交换机需要无延迟地将 IRT 报文从输入端
口传输到的输出端口，然后到达目标设备。和 SINAMICS PROFINET 组配在一起时， 支持不同的自动化结
构。无论是由模块化自动组件构成的分布式自动方案，还是基于
驱动的分布式运动控制方案，或采用控制器的控制结构，都
会获得PROFINET 的支持。
PROFINET - SINAMICS 上的接口
• CU320-2 DP CBE20 配备一个 控制单元和一个 通讯板的SINAMICS S120 CU320-2 DP CBE20 上的 控制单元通过 通讯板连接到PROFINET IO 网络。
• CU320-2 PN SINAMICS S120 配备一个 控制单元的SINAMICS S120 CU320-2 PROFINET 上的 控制单元通过板载接口连接到PROFINET IO 网络。
• CU320-2 PN CBE20 配备一个 控制单元和一个 通讯板的SINAMICS S120 CU320-2 PN CBE20 上的 控制单元通过 通讯板连接到PROFINET IO 网络。
• CU310-2 PN SINAMICS S120 配备一个 控制单元的SINAMICS S120 CU310-2 PN PROFINET 上的 控制单元通过板载接口连接到PROFINET IO 网络。
■功能
从 PROFIBUS 过渡到 PROFINET由PROFIBUS 国际组织制定的PROFIdrive V4，为采用PROFINET和 PROFIBUS 的控制器和 SINAMICS 驱动之间的功能接口定义了标准。从PROFIBUS 过渡到PROFINET *修改用户程序。 PROFINET 采用标准 TCP/IP 进行参数赋值、配置和诊断。用于传送过程数据的实时通讯采用的是同一根电缆。PROFINET IO 具有以下实时特性：
• 实时(RT)
区分总线节点的通讯栈**级。这样便可以实现标准网络组件之间的高性能数据传送。PROFIdrive • 同步实时(IRT)可以满足高性能运动控制的要求，它的响应时间短，抖动误差小，以此来保证高确定性的周期性数据传送。这种特性是通过一个的ASIC，即ERTEC：强化实时以太网控制器，在相应的接口（设备中集成的开关）或网络组件（开关）中实现的。
PROFINET PROFINET 与自动化
PROFINET 具有以下特点，满足所有自动化要求：工业适用的安 装技术、实时通讯、确定性响应、集成的分布式现场设备、简单 的网络管理和诊断、防止非法访问、不依赖于厂商的工程设 计、等时同步的运动控制。
PROFINET 依赖于开关技术，并针对同步实时应用 (IRT) 扩展了 该技术。它的优势在于，能够根据机器的要求加以调整，因而可 以理想地利用网络拓扑结构。它能够避免冲突，达到的数据 流速率。
控制单元CU310-2 PN、CU320-2 PN、NCU 730.3B PN 和扩展数控单元NX15.3（从左至右）
技术平台和全集成自动化 所有型号可以自由组合 5
SINAMICS 的所有型号都基于相同的技术平台。共同的硬件和软
件组件以及标准化的设计、组态和调试工具可保证所有组件之间
的高度集成。 由于采用了创新的带有DRIVE-CLiQ 接口的驱动架构，SINAMICS
S120 的各种型号可以自由组合，例如：装机装柜型电源模块可
以和书本型电机模块组合在一起，用于高输出的多轴应用。
SINAMICS 可以覆盖全系列的驱动任务。SINAMICS 的各种型号 可以方便地相互组合。
SINAMICS 是西门子“全集成自动化”的组成部分。SINAMICS 在组态、数据管理和与自动化层的通讯方面的通用性可以保证使 用SINUMERIK、SIMOTION 和SIMATIC 控制系统可以轻松处理驱 动任务。适用于复杂驱动任务的模块化系统工具箱
SINAMICS S120 采用模块化设计，可胜任工业应用领域中的各种驱动任务。大量部件和功能相互之间具有协调性，用户因此可以组合使用，构成方案。强大的 SIZER for Siemens Drives 选型工具可以简化驱动配置的选择和确定。这得益于驱动系统软硬件功能的细分，进而使得功率单元和控制单元完全立。功率单元的选型标准是机器运动需要消耗的能量、与供电系统之间的能量交换。控制单元的选型标准是需要控制的驱动的数量、
所需性能。两者之间的通讯非常简单方便，采用数字量系统接口丰富的SIMOTICS SINAMICS S120 电机型号组配使 的功能更加强大。不管是同步电机还是异步电机，SINAMICS S120 均能提供理想的支持。
特别适合多轴驱动应用在很多机械制造业和工厂工程应用中，采用的是共同执行驱动和运动任务的协调式驱动器。为此需要使用配有耦合式直流母线的
驱动，这样就能以节约成本的方式，在制动轴和驱动轴之间实现能量交换。
SINAMICS S120 包含电源模块（供电）和电机模块（逆变器），以实现多种性能。其设计允许邻近安装，适合节省空间的多轴驱动配置。
配有控制单元的系统架构
DRIVE-CLiQ 电子协调式单个驱动器可共同工作，以解决您的驱动任务。上级数字控制器（例如SINUMERIK）可使驱动器进行所需的协调运
动。为此，必须在控制系统和所有驱动器之间进行周期性数据交换。此前必须通过现场总线来实现这种数据交换，并需要支付相的安装和设计费用。SINAMICS S120 将控制单元作为所有连接轴的上级驱动控制器，以完成此任务。
SINAMICS S120 控制单元可以单执行简单的工艺任务。对于更 加复杂的数控任务，就要使用功能强大的SINUMERIK 产品系列。
3 AC SINAMICS S120除了运动控制、坐标转换和逻辑运算功能外，该系列产品还集成了SINAMICS 驱动控制功能。SINUMERIK 的NCU 可以放置在
SINAMICS S120 驱动组之中或旁边，它通过DRIVE-CLiQ 接入。如果任务中的机器运动需要更多运动轴，您可以增加扩展数控单NX10.3/NX15.3，来扩展目前的系统基本配置。DRIVE-CLiQ – 所有组件之间的数字量接口
电源模块从电源电压中生成直流电压，通过直流母线向电机模块提供电能。SINAMICS S120 产品系列提供以下电源模块类型：非调节型电源模块
非调节型电源模块可以通过一个不受调节的整流器为驱动组的直流母线供电，也可以将产生的多余电能反馈到电网中。直流母线电压的变化和电源电压的变化成正比。只有在以下情况下才必须使用制动模块和制动电阻：在岛式电网中或者电网掉电时，即电能无法反馈到电网中时，仍需要使驱动受控停止。如果非调节型电源模块用作电源，必须安装配套的进线电抗器。也可以选择安装一个输入滤波器，将干扰电压限制到EN 61800-3 C2 类极限值的范围内。
调节型电源模块为直流母线提供电能，并可以将再生电能反馈到电网中。和非调节型电源模块相比，它产生受控的直流电压，在电源电压出现波动时，该电压仍能保持恒定。此时，电源电压必须保持在允许的公差范围内。只有在以下情况下才必须使用制动模块和制动电阻：即使电网掉电，即电能无法反馈到电网时，驱动仍需要受控停止。调节型电源模块从电源中产生一个近似正弦波形的电流，几乎不产生任何有害谐波。请确保使用的调节型接口模块和输出类型相匹配（原理图，参见“装机装柜型调节型电源模块”）。
装机装柜型调节型电源模块所有调节型电源模块运行所需的组件都集成在调节型接口模块中。结构尺寸HX 和JX 还另外需要一个外部旁路接触器。
SINAMICS S120 驱动系列中简单的一个型号由一个控制单元CU310-2 和一个功率模块构成。在这个功率模块中集成了一个电源整流器、直流母线和为电机供电的逆变器。
功率模块设计用于无法将电能反馈回电网的单轴驱动。制动时产生的电能被制动电阻转换成热量。功率模块也可以和控制单元CU320-2 或SINUMERIK 中集成的驱动控制组合使用，例如：在单轴驱动添加到多轴驱动组的配置中。此时，模块型功率模块必须配备控制单元适配器 CUA31。该适配器通过DRIVE-CLiQ 连接到CU320-2 控制单元或SINUMERIK的NCU。装机装柜型功率模块则直接通过DRIVE-CLiQ 电缆连接到控制单元。
书本型
书本型组件适合用于多轴应用，彼此贴近安装。用于共用直流 母线的接口已经集成在组件中。
在控制柜散热方面，书本型SINAMICS S120 为您提供多种的可选方案。根据应用的不同，组件产生的热量损耗可以通过三种冷却方式排放到环境中。这些组件仅在背面板样式和外部风扇模块位置方面采用了不同设计。在所有型号中，前面板即各个接口所在的面板和组件宽度都一样。内部风冷
在这种标准方案中，驱动组件中各个电子元件、功率元件产生的功率损耗通过自然冷却或强制通风系统排散到控制柜内部。外部风冷外部风冷使用了穿墙式安装技术。功率元件的散热器穿过控制柜内的安装面，因此可以将功率回路的热量损耗释放到一个单的外部散热器。配有散热片和风扇模块（属于供货范围）的散热器向后**，进入一个单的通风管道，该管道也可以向外打开。柜内残留的热量损耗绝大部分由电子元件产生。
双轴电机模块双轴电机模块标配了以下接口：
• 2 个直流母线接口，通过集成的直流母线排连接
• 2 个电子电源接口，通过集成的24-V-DC 母排连接
• 4 个DRIVE-CLiQ 接口
• 2 个插入式电机连接器（不包括在供货范围内）
• 2 路安全停机输入（每轴1 路输入）
• 2 路安全电机抱闸控制
• 3 个PE/保护接地线接口
电机模块的状态通过两个多色LED 显示。在双轴电机模块上，电机电缆屏蔽层可以在连接器内连接。信号电缆的屏蔽层可以通过屏蔽端子与电机模块连接，如魏德米 勒公司的KLBÜ3-8 SC 型端子。电机模块的供货范围包括：
• DRIVE-CLiQ 电缆，长度与电机模块的宽度相匹配，用于连接相 邻的电机模块，长度= 电机模块的宽度+ 0.06 m
• 2 个用于封闭未使用DRIVE-CLiQ 接口的哑插头 • 跳线，用于连接- 24-V 直流母排和临近的电机模块 • 连接器X21 和X22
• 设备风扇，用于采用内部/外部风冷的模块上功率单元的散热，由内部电源供电
• 1 套警告标签，30 种语言
对于低漏感的电机（控制器设置不足以达到要求），可能需要使用一个 3-柱铁芯串联电抗器。根据经验，这种电机一般是定子频率> 300 Hz 的电机，或者额定电流> 85 A 的电机。串联电机电抗器设计用于输出脉冲频率为4 kHz 或8 kHz 的电机模块。它不支持更高的脉冲频率。
串联电机电抗器应尽可能靠近电机模块安装。串联电抗器上的压降取决于电机电流和电机频率。使用非调节型 电源模块时，的电机额定电压取决于进线电源电压。遵守这 些参考值可以减少电机在高速区内的功率损耗。串联电机电抗器的表面温度可达到100 °C。该额外热源必须考虑到系统设计中。必须遵守电机选型手册中的说明
如果取消了电源模块的再生回馈能力，要在掉电或者紧急回退/1 • 每路数字量输出的负载电流 100 mA
类紧急- 停机情况下使驱动受控停止运转，或者要限制短暂制动下
• 可连接横截面 1.5 mm2 的直流母线电压，就必须使用制动模块和配套的外部制动电阻。 制动模块含有功率电子器件和对应的控制回路。运行期间，直流 母线电能会在外部制动电阻器中转化为热能损耗。制动模块以自 控方式运行。
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