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概述

SIMATIC Drive Controller 视频

SIMATIC Drive Controller 分为两个性能等级，两种故障安全型 T-CPU（CPU 1504D TF 和 CPU1507D TF）满足极为苛刻的运动控制需求。

故障安全型 CPU 可在同一个控制器上处理标准程序和安全程序。

作为 T-CPU，它们还具有大量运动控制功能，例如：

• 速度和定位轴

• 同步操作功能

• 指定/不指定同步位置进行同步

• 实际值耦合

• 以下轴的主值偏移

• 凸轮传动

• 跨 PLC 的同步操作

• 凸轮

• 从应用程序循环指定运动向量（MotionIn 接口）

• 运动

• 带有多 4 个插补轴（如笛卡尔门架、Delta 拣选机、滚轴拣选机、关节臂、圆柱坐标机械手、三脚架拣选机和 SCARA）

• 用户定义运动

• 外部编码器、输出凸轮和测量输入

所有性能等级都提供有大量集成接口和工艺 I/O，可用来高效实现紧凑型和模块化自动化解决方案，具有基于 SINAMICS S120变频器系统的运动控制。

由于系统响应时间短，SIMATIC Drive Controller是需要大量轴配置限制和用于实现较高机器时钟频率的极短循环时间以及通过确定和可重复的机器特性实现优异产品质量的所有场合的理想解决方案。

SIMATIC 驱动控制器可在 TIA Portal V16 或更高版本中，使用 SIMATICSTEP 7 Professional 工程组态软件和 SINAMICS Startdrive 进行组态。
SIMATIC 驱动控制器可通过模块化 SINAMICS S120 变频器系统中的组件以及 SIMATIC 自动化组件（如 HMI 和I/O 系统）进行扩展。
经由 PROFINET，可方便地集成附加变频器系统（例如 SINAMICS S210 或 SINAMICS G）。

应用

SIMATIC 驱动控制器将要求苛刻的机器方案所需的功能组合在一起：通过功能多样的 SINAMICS S120 变频器系统实现故障安全T-CPU 的运动控制功能；所有功能在一个紧凑型控制器中提供。

SIMATIC 驱动控制器适合采用 SINAMICS S120 变频器系统的应用，原因是

• 需要一种高动态的灵活多轴传动系统：

• 广泛的性能

• 全面的电机系列

• 多种控制方式（伺服、矢量、V/f）

• 扩展工艺功能（VIBX 减振等）

• 需要受控的进给/反馈：

• 防止有害的线路谐波失真

• 达到较高的交流电源变化抗扰性

• 用于实现制动时的再生回馈

典型应用领域包括：

• 多轴机器（如印刷和造纸机械）

• 具有较短机器周期的高性能应用（如包装机械和搬运应用）

• 给控制和驱动系统留出很小空间的紧凑型机器（如机器床身中的控制柜）

• 分布式控制和驱动方案

• 多个 SIMATIC 驱动控制器相互同步或通过跨 PLC 同步与其它 SIMATIC S7-1500控制器同步的模块化机器

• 需要采用故障安全 PLC 来提供机器和操作员保护的应用

• 对运动控制和 PLC 性能具有中等到较高要求的苛刻自动化解决方案，这些解决方案需要适当数量的接口和工艺 I/O

设计

一个多轴传动系统包括：

• 一个 SIMATIC 驱动控制器，用于多轴传动系统的闭环控制和开环控制

• 一个 SINAMICS S120 整流柜（馈电装置）

• 一个或多个 SINAMICS S120 逆变柜（用于连接电机的功率单元）

• 其它驱动组件，如

• 编码器模块、终端模块、

• 电源、

• 滤波器、

• 电抗器等

SIMATIC 驱动控制器与 SINAMICS S120 变频器组件之间的连接是通过 DRIVE-CLiQ 完成的。

紧凑书本型（左）和书本型（右）设计形式的传动系统

模块型 SINAMICS S120 PM240-2 功率单元可通过控制单元适配器（CUA31 和 CUA32）连接到 SIMATIC驱动控制器。

SIMATIC 驱动控制器的驱动配置限制范围可通过额外的 SINAMICS S120 控制单元 CU320-2/CU310-2或通过其它驱动系统（如 SINAMICS S210）来扩展。为此，驱动系统必须支持所需的 PROFIdrive 报文（例如，报文1、2、3、4、5、6、102、103、105、106）

也可以连接附加自动化组件，如：

• HMI 系统

• I/O 系统（ET 200SP、ET 200MP 等）

• 编码器系统

• 步进电机/模拟驱动器

为了高效实现紧凑型和模块化的自动化解决方案，CPU 具有大量集成接口和工艺 I/O。

SIMATIC 驱动控制器上的接口和显示/控制部件

内置 I/O

• 12 DI 和 8 DI/DQ（X122/X132，分配给集成驱动控制功能，可通过报文 39x 由 PLC 使用）

• 8 DI/DQ（X142，分配给 PLC、工艺 I/O）

通信接口

• 4 × DRIVE-CLiQ (X100 – X103)，用于连接整流柜和逆变柜等驱动组件

• 1 x PROFINET IO IRT（X150，3 个端口），例如，用于连接其它驱动系统和等时同步 I/O 系统，或用于跨PLC 的同步操作

• 1 x PROFINET IO RT（X160，1 个端口），例如，用于网络分隔或用于连接其它 PROFINET 设备

• 1 x PROFINET 基本服务（X130，1 个端口），用于以 1 Gbit/s 的速度进行数据传输

• 1 x PROFIBUS DP（X126，主站接口），用于连接分布式 I/O

• 2 x USB（X125/X135，无功能）

SIMATIC 驱动控制器具有用于调试和诊断的显示和控制元件。

显示元件

• 3 个状态 LED 灯（PLC：RUN/STOP、ERROR、MAINT）

• 3 个状态 LED 灯（变频器：RDY、COM、未分配）

• ACT LED 灯用于显示对 SIMATIC 存储卡的读/写访问状态

• LINK 和 ACTIVITY LED 灯（用于接口 X130、X150 和 X160 处的每个 RJ45 接口）

• 7 段显示屏，用于诊断

操作员控制部件

• PLC 模式选择开关 (RUN/STOP/MRES)

• FUNCT 键（例如，将诊断数据写入 SIMATIC 存储卡）
  

功能

SIMATIC 驱动控制器将一个故障安全型 SIMATIC S7-1500 T-CPU 和一个 SINAMICS S120驱动控制器组合在一个紧凑型装置中。

组态 CPU 功能需要使用含有 STEP 7 Professional 的 TIA Portal V16 或更高版本。使用 F-CPU功能还需要 STEP 7 Safety Advanced。

作为 T-CPU，SIMATIC 驱动控制器具有扩展运动控制功能，如：

• 凸轮和齿轮同步运行

• 含有多 4 个插补轴的运动系统

通过所有 T-CPU 中集成“跨 PLC 同步操作”功能，可跨 CPU 实现齿轮传动和凸轮传动，这样就几乎没有轴的组态限制。
除了多个 CPU 之间的性能分配外，还可通过跨 PLC 的同步操作方便地实现模块化自动化方案。

跨 PLC 的同步操作

通信

例如，通过 CPU 功能强大的接口，可执行以下功能：

• PROFINET I/O 控制器用于操作 PROFINET 上的驱动系统和分布式 I/O

• PROFINET 智能设备用于连接 CPU 以作为 SIMATIC 或非西门子 PROFINET IO 控制器下的智能PROFINET 设备

• PROFIBUS 主站接口

• 等时同步模式用于 PROFINET、PROFIBUS、工艺 I/O 和集成驱动控制

• 作为运行系统选件的 OPC UA 服务器和客户机用于方便地将 SIMATIC S7-1500 连接到第三方设备/系统，具有OPC UA Data Access、OPC UA Security、OPC UA 方法调用等功能，支持 OPC UA合作伙伴规范

对于 SIMATIC 驱动控制器，使用 OPC UA S7-1500 时需要以下运行系统选件：

• CPU 1504D TF：SIMATIC OPC UA S7-1500 Small

• CPU 1507D TF：SIMATIC OPC UA S7-1500 Large

工艺 I/O

8 DI/DQ 分配给 PLC 并具有可按通道设置参数的工艺功能：

• DI（具有硬件中断功能）

• DQ

• 定时器 DI

• 定时器 DQ

• 过采样 DI

• 过采样 DQ

• 事件/周期持续时间测量

• 脉宽调制 PWM

使用一个可设置参数的输入滤波器 (1 µs / 125 µs)，可在高动态响应性和抗干扰性方面对数字量输入进行优化。

数字量输出可作为高速输出进行参数设置，具有以下优点：

• 极陡的边沿（1 μs 范围内的输出延时）

• 高切换频率

• 极高切换精度，例如，作为输出凸轮输出

组态集成驱动控制需要使用 SINAMICS Startdrive V16 或更高版本。

集成在 SIMATIC 驱动控制器中的驱动控制基于 SINAMICS S120 控制单元 CU320-2（固件版本V5.x）。这样就直接通过 SIMATIC 驱动控制器来运行多 6 个伺服驱动、6 个矢量驱动或 12 个 V/f 驱动。
如果需要更多驱动，则 SIMATIC 驱动控制器的驱动组态限制范围可通过额外的 SINAMICS S120 控制单元CU320-2/CU310-2 或其它驱动系统（如 SINAMICS S210）来扩展。

SINAMICS Integrated功能

SINAMICS Integrated 具有 SINAMICS S120 CU320-2 的驱动功能中的一部分功能。

SIMATIC 驱动控制器的集成驱动控制不支持以下功能/组件：

• 自由函数块 (FBLOCKS)

• SINAMICS Web 服务器

• SINAMICS、SIMOTION 和 SINUMERIK相关组件（TM17、HLA、CX32-2、NX1x.3、TB30、CBExx）

注意
连接到 SIMATIC 驱动控制器的附加 SINAMICS S120 控制单元 CU320-2/CU310-2 具有全部功能。

需要许可证的 SINAMICS功能

集成驱动控制支持需要许可证和技术扩展的以下 SINAMICS 运行系统功能：

运行时功能/技术扩展许可证许可扩展集成安全功能每根轴增强集成安全功能每根轴齿槽转矩补偿每根轴先进位置控制（APC）每根轴动态电网支持每个SINAMICS Integrated线路下垂控制每个 SINAMICSIntegrated同步磁阻控制每根轴控制器参数调整每根轴技术扩展 VIBX（振动消除）每个 SINAMICSIntegrated技术扩展 SERVCOUP（伺服耦合）每个 SINAMICS IntegratedDCB 扩展库每个SINAMICS Integrated

有关 SINAMICS 运行系统功能和技术扩展的更多信息，请参见工业商城：www.siemens.com/industrymall

与需要许可证的控制功能类似，通过 TIA Portal，可针对集成驱动控制来确认购买需要许可证的 SINAMICS Runtime功能的许可证（不是通过存储卡提供许可）。
通过 PROFINET IO 与 SIMATIC 驱动控制器相连的 SINAMICS S120 控制单元CU320-2/CU310-2 经由控制单元的 CF 卡提供许可。

驱动 I/O

12 DI 和 8 DI/DQ 分配给集成驱动控制功能，例如，可用于变频器集成安全功能和测量输入。若相应进行了组态，则这些 I/O也可由 PLC 使用（帧 39x）。

SIMATIC驱动控制器具有用于控制与驱动的集成安全功能，可实现满足极高操作员与机器安全要求的集成解决方案。可高效实现具有安全功能的灵活机器方案。

安全型程序部分可用“STEP 7 SafetyAdvanced”可选软件包来编程。为了使用集成在变频器中的安全功能，使用扩展集成安全功能或增强功能时需要有 SINAMICS运行系统许可证。使用基本集成安全功能无需许可证。

版本“SINAMICS Startdrive Advanced”中的 SINAMICS Startdrive用于执行用户友好的通过组态引导的安全功能验收测试。

SIMATIC Safe Kinematics 可通过多达 12个插补轴在多维空间中安全监控预定义运动系统的运动。为此，可以使用安全速度监控、安全区域监控和安全方位监控等监控功能。

SIMATIC Safe Kinematics 是一个 TIA Portal 选件包，在 TIA Portal中作为安装程序安装。
SIMATIC Safe Kinematics V17 可用于固件版本 V2.9 及以上的 CPU 1507D TF 上的SIMATIC Drive Controller。