可用性 可用性是指因某单一设备出现问题而造成整个生产流程停产的失 效率，因此就可用性方面而言，重点在于：设备只有在至关重要 的自我保护状态下才能故障停机，且能快速的定位存在的问题并 排除故障。 提升可用性特征的方法和措施 • 并联，例如一个功率单元故障时仍可以使变频器以紧急模式 （功率可能有所降低）工作 • 自动重启 • 捕捉再启动 • 带动态缓冲的 Vdc 控制 • 冗余运行（硬件、通信等） 设定值和指令 设定值通道构成设定值源与电机闭环控制之间的连接元件。变频 器具有同时从两个设定值源进行设定值输入的属性。总设定 值的生成以及随后对其进行的修改（调整方向，跳转频率，斜坡 上升/下降）在设定值通道中进行。 各种指令源所发出的的要求通常是：在不同的情形（普通运行/紧 急运行）和/或不同的模式下，从不同的地点（本地/远程）对驱 动进行操作。借助 （BICO 互 联技术），能够在 SINAMICS 中完全立地对指令源和设定值源 进行组合配置。 参数切换，可以使用： • 数据组切换 • 自由功能块 (FFB) 中的切换块 • 固定值 限制器和 限制器或限制功能用来限制输入和/或输出量使其适应所连接的机 械设备,这意味着并不是所有调节变量采用整个调节范围,而是特 意的进行限制来实现对设备的保护，以增强生产的安全性和生产 流程的质量。 定时器/运行时间计数器用于获取信息或确定流程的时间特性曲线。 • 记录制造商的应用信息 • 记录用户的使用时间 • 可配置定时器，用于对间隔时间进行 • 可配置定时器，用于以特定的间隔时间触发动作（例如维护 作业） 功能用于提前发现可能对工作机械有害甚或较为危险的状 态，从而可采取适宜的响应措施。若未采取相应的响应措施，可 能会终导致变频器的保护响应（可能包括故障停机）。
诊断 “诊断”子功能组集中了所有在确定问题原因时所能提供的有价 值的协助功能。 对于流程中或运行的工作机械中的问题，需要额外对变频器测 量值进行解译。为此必须以时间关联的方式设置各信号并进行 观察。 其中包括： • 故障和报警缓存 • 诊断缓存 • 信号丢失中断操作列表 • 用于为信号特性曲线进行时间分配的跟踪记录 • I/O 模拟 • 报文内容诊断 • 端子状态 保护 所有保护功能均用于防止对变频器和/或电机造成的损害。因此， 关断保护阈值不可参数设置，而是根据装配的组件采用固定的出 厂设置。不过在个别中可以将报警阈值设置为关断阈值的相 关量。这样便能在出现报警时采取优化流程的响应措施。 除保护硬件外，还能对参数设置进行保护，从而防止客户的专有 技术受到未经许可的访问和复制。 • 写保护 • 专有技术保护 • 拷贝保护
使用 SINAMICS S120 所集成的安全功能能够在实际应用中实现对 人员和设备的保护。其适用于需要灵活的安全功能的机器和 设备，且有助于度身定制安全方案。 除基本功能（STO、SS1、SBC）外，SINAMICS S120 还提供扩 展功能（带有 SBR/SAM 的 SS1、SS2、SOS、SLS、SDI、SSM、 SLP、SP、SBT）。 SP 功能和 SBT 诊断功能**出 IEC 61800-5-2 所定义的功能范畴。 安全集成功能完全集成至驱动系统。可采用以下方式将其激活： • 通过控制单元 CU310-2 上的安全相关输入 • 通过端子模块 TM54F 上的安全相关输入 • 通过采用 PROFIsafe 协议的 PROFIBUS 或 PROFINET 安全集成功能完全通过电子方式执行，因此响应时间较外部执行 功能的方案要短。 安全功能除了用端子、PROFIsafe 或“端子+PROFIsafe”选中 生效外，还可以自动生效。在这种模式中，安全功能在变频器上 电后一直选中。 示例： 通过“自动生效的 SLS”可实现，如对速度的，该 可阻止驱动**出机械转速极限。此处由于“自动生效”功能而不 必使用 F-DI 或者 F-CPU。
安全转速/位置检测 可使用增量编码器或值编码器实现驱动器的位置值安全检 测。实际值安全检测基于增量通道 A/B 的冗余计算来实现，增量 通道可提供 1 Vpp 的 sin/cos 信号。所用编码器类型必须采用纯 粹的模拟技术来创建和处理的 A/B 轨迹信号。可通过编码器模块 读入编码器信号。 借助 HTL/TTL 编码器可在双编码器系统中采用安全实际值检测。 在此情形下，须注意速度分辨率的下限。通过编码器模块 SMC30 读入编码器信号。 或者也可使用集成了 DRIVE-CLiQ 接口的电机。在此情形下，转 速实际值或位置实际值在电机中安全生成，并经由基于 DRIVECLiQ 的安全通信传送至控制单元。 在设计编码器的机械结构时，必须确保编码器轴不会松脱或滑 动。相关注意事项，请参见 IEC 61800-5-2：2016，表 D.16。 满足电气和机械要求的西门子电机的列表可从以下网址获取：安全速度/位置检测可采用以下系统完成： • 单编码器系统 • 双编码器系统 单编码器系统 在单编码器系统中，只将电机编码器用于安全实际值检测。 双编码器系统 双编码器系统指使用两个立的编码器来检测实际值。实际值经 DRIVE-CLiQ 传送至控制单元。采用无 DRIVE-CLiQ 接口的电机 时，必须选配一个编码器模块。 不带编码器的安全实际值检测 不带编码器时，也可采用带 SAM/SBR 的安全停止 1 (SS1)、安全 限制速度 (SLS)、安全速度 (SSM) 和安全运行方向 (SDI) 等扩 展功能（与异步感应电机和 SIEMOSYN 电机搭配使用）。此处， 用于电机控制的编码器对安全功能没有任何意义。 有关不带编码器的安全功能的更多详细信息请见安全集成功能 手册。 安全停止 2 (SS2)、安全运行停止 (SOS)、安全限制位置 (SLP) 、 安全位置传输 (SP) 和安全制动测试 (SBT) 这些扩展功能始终需要 安全编码器系统。 授权 Safety Integrated（安全集成）基本功能*授权。 Safety Integrated（安全集成）扩展功能需要授权。该授权不限 制所使用的安全功能的种类和数量。授权可随附于存储卡中供 货。或者也可以购买单用户授权。
安全制动控制 对于书本型功率部件，其集成有安全制动控制系统。 对于 Safe Brake Control (SBC) 功能，针对模块型功率单元，需 要一个安全制动继电器，而对于装机装柜型功率单元，则需要一 个安全抱闸适配器。 借助安全制动继电器/安全抱闸适配器，以及模块型/装机装柜型 功率单元所集成的制动控制系统，便能实现对机电型电机抱闸的 安全控制。 安全制动继电器用于控制 DC 24 V 制动；安全抱闸适配器用于控 制 AC 230 V 制动。STO 功能生效时，安全制动继电器/安全抱闸 适配器将连接的抱闸安全闭合。SBC 功能对制动控制进行， 但不其机械系统。 变频器借助电机抱闸功能对所连接的抱闸进行控制。 不需要采用外部过压抑制装置。用于连接至功率模块的成形电缆 包含在安全制动继电器的供货范围中。连接安全制动适配器，需 要一根连接电缆。 采用安全制动继电器/安全抱闸适配器时，抱闸的控制符合IEC 61508 SIL 2和EN ISO 13849-1 PL d及3类。
的工程设计是改善生产的步：更快速、更灵活、更智能。全集成自动化 (TIA) 凭借所有组件的协同作用在工程设计阶段就能节省大量的时间。您将获得：更低的成本、更快上市、更高的灵活性
全集成自动化，西门子推出的这一款工业自动化系统，是所 有自动化组件协作的**。其中，开放式系统架构覆盖 了整个生产过程，并且所有组件都具有以下特性：统一的数 据管理、**统一标准以及统一的硬件和软件接口。
全集成自动化是生产过程整体优化的前提： • 的工程设计节省了时间和成本 • 集成的诊断功能使停机时间短 • **通用的标准简化了自动化解决方案的实现过程 • 凭借可靠系统组件的协同互动提升了性能
西门子作为世界自动化产品与系统供应商的者，推出 了一系列集成且功能全面的产品，可满足过程与制造行业 中所有需求。所有组件都经过严格的兼容性和系统测试， 可确保在工业应用中可靠运行和协同互动。而且这些 自动化解决方案可基于标准产品轻松实现。例如，在一个 工程组态系统中集成各个单的工程组态任务，可节省大 量时间与成本。
西门子凭借其全面的技术和特定领域的知识，积极推 动制造行业的迅速发展。在这一过程中，全集成自动化至 关重要。
全集成自动化在所有自动化任务中创造附加价值，尤其在以 下方面：
• 集成工程设计 贯穿整个产品研发和生产过程的全面统一的工程设计 • 工业数据管理 访问生产运行方方面面涉及到的所有重要数据 – 贯穿整个
增值链并覆盖所有层级 • 工业通讯 基于各制造商间相互兼容的国际标准的通用型通信 • 工业控制系统信息安全（Industrial Security） 系统性地减少来自内/外部的对设备和网络的攻击所带来的 危险 • Safety Integrated 通过将安全技术无缝集成到标准自动化系统中，实现对人 身、机械设备和环境的可靠保护
SINAMICS 是西门子集成驱动系统的重要元素。对此，SINAMICS 在工业生 产过程中为提高的生产效率、生产力以及可用性作出了显著贡献。
集成驱动系统是西门子对当今驱动与自动化技术所面临的较度复杂性挑战 而给出的性解答。**真正面向整套驱动系统的全面解决方案以 其三位一体的集成概念而著称：横向集成、纵向集成以及生命周期集成，
这些确保了每个驱动组件都能无缝集成到各个驱动系统、各类自动化环 境，甚至于设备的整个生命周期之中。
您将获得：一个从配置到服务的工作流，达到更高的生产力、增加效 率以及更高的可用性。终，集成驱动系统将显著缩短上市时间并提前实 现盈利。
横向集成 集成的驱动系列：一套完整的集成驱动系统的核心组件包括：变频器、电 机、联轴节和齿轮箱。西门子可以为您一站式提供所有核心组件。集 成 - 搭配。针对所有功率等级和性能类别，提供标准解决方案或根据要
求量身定制个性化解决方案。市场上没有其他供应商可以提供类似的产品 系列。此外，所有的西门子驱动组件协同增效，与各类应用都相得益彰。
纵向集成 凭借纵向集成，驱动链可无缝集成至整个自动化环境中 - 这是生 产化增值的重要前提。集成驱动系统作为全集成自动化 (TIA) 的组成部分，从现场级到制造执行系统都集成至整 个工业加工过程的系统架构中。通过通信和控制实现流程 的优化。
生命周期集成 生命周期集成还加入了时间因素：借助面向集成驱动系统各个生命周期 阶段（从规划到设计、配置、运行、维护和升级改造）的软件和服 务，大力提升优化潜力，包括生产率、增效以及可用性。
借助集成驱动系统，生产资料成为了成功的关键因素。它确保 了较短的上市时间，生产过程中的生产率和效率，并提 前实现盈利。
大数量结构 通过使用 PROFINET，目前存在的机器和系统实施规模方面的限 制可被轻松克服。在一个网络中，多个控制器都可与为其分配的 现场设备进行交互。每个 PROFINET 网络允许的现场设备数量几 乎没有任何限制，整个 IP 地址段都可使用。 高数据传输速率 通过使用 100 Mbit/s 全双工模式，PROFINET 可实现比以往现 场总线更高的传输速率。因此，过程数据和其它工厂数据都可 顺利通过 TCP/IP 传输。借此，PROFINET 可满足工业上对应用
的高速 IO 数据以及其余大量数据进行同步传送的要求。借助 PROFINET 机制，即使是传送摄像机等提供的大量数据也不会影 响 IO 数据传送的速度和精度。 介质冗余 通过冗余安装（环形拓扑）可实现更高的设备利用率。介质冗余 既可借助外部交换机实现，也可通过内置的 PROFINET 接口直接 达成。借助介质冗余协议 (MRP) 它可实现 200 ms 的重新配置时 间。采用环形拓扑时，如其中一个部分出现通信中断时，设备 将不会停车，必要的维护和维修工作可在没有时间压力的情况 下进行。 对于运动控制应用，PROFINET 提供更强的环形拓扑介质冗余 来确保不产生重新配置延迟的无扰动运行。即使通信中断（例 如因为电缆断开），过程也能够连续运行而不出现中断。 系统冗余 SINAMICS S120 支持 PROFINET 功能“系统冗余”：现在， SINAMICS S120 可以连接到带有两个控制器的高可靠性系统 上，例如 SIMATIC S7-400H，*其他硬件。对于过程工业中的 复杂自动化任务，设备的可靠性和控制系统冗余是非常重要的， 要求与高可靠性系统之间进行可靠的通讯。高可靠性系统的两个 控制器可以始终访问 SINAMICS S120。在电缆断路或者一个 CPU 失效的情况下，另外一套控制器会接管；它将保证不间断的 通信。
概述 SINAMICS 工艺扩展是可以进行配置的功能或者西门子工艺包， 它们可以对固件功能进行扩展，以解决不**业的高复杂性，客 户定制的具体应用任务，例如基于直线电机的试验台、货架操作 设备、运输系统或者机械制造领域的多绕组电机。 SINAMICS 工艺扩展是工艺功能的一部分，并作为单的软 件包安装在现有固件上，在装置已有功能的基础上扩展软件包含 的特定应用功能。可以通过调试工具 STARTER 方便地进行安装， 参数配置和诊断。 这些扩展功能的安装，可以客户化定制 SINAMICS S120 的功能 从而实现特定应用的需求。 SINAMICS 工艺扩展可以用于以下驱动系统（具体使用由单的 工艺扩展而定）： • SINAMICS G130 • SINAMICS G150 • SINAMICS S120 • SINAMICS S150 • SINAMICS DCM • SINAMICS DCP • SINAMICS GM150 和 SINAMICS SM150 • SINAMICS SM120CM • SINAMICS GL150 和 SINAMICS SL150 • SINAMICS GH150 • SIMOTION D (SINAMICS Integrated) • SINUMERIK 840D sl (SINAMICS Integrated) 下面的 SINAMICS 工艺扩展可以通过西门子工业在线支持进行在“根据产品信息查找”中输入对应的产品编号可进行快速查找。
用于试验台的信号发生器
通过 SINAMICS 工艺扩展 POLYGON 工艺扩展 POLYGON（Polygonal Line）可用于 SINAMICS 驱动 对象 SERVO、VECTOR 和 HLA。 POLYGON 应用可以实现在一个电流环扫描周期（电流环扫描周 期的整数倍）内，在可参数化的特性曲线基础上，生成一个取决 于主变量的输出信号。特性曲线由多 10,000 个等距分布的采样 点定义，在它们之间进行线性插补。采样点的 y 值可以借助脚 本从 Excel 表格中获取。通过将输出信号连接到不同的输出连接 量上，就可以通过特性曲线功能，实现多种不同的关联关系， 例如： • 位置/位置关联关系 • 位置/转速关联关系 • 位置/转矩关联关系 货架操作设备的振动抑制
通过 SINAMICS 工艺扩展 VIBX 工艺扩展 VIBX（Vibration Extinction）可用于 SINAMICS 驱动对 象 SERVO 和 VECTOR。 VIBX 中执行了设定值滤波器。设定值滤波器可以改变轴的控制 变量，使得被移动的机械系统在其固有频率范围内尽可能少地引 起振动。它主要被应用于堆垛机，可以显著减少门架由于加速和 减速过程所引发的振动，使得门架能够更快地静止，从而在相同 的时间内可以吞吐更多的货物。
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