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西門子6SL3120-2TE21-0AA4
6SL3120-2TE21-0AA4
SINAMICS S120 雙軸電機模塊 輸入：600V DC 輸出:3AC 400V,9A/9A 結構形式：書本尺寸 內部風冷 優(yōu)化的脈沖圖形和 支持擴展 安全集成功能 包含 DRIVE-CLiQ 電纜
1,、概述
優(yōu)化電機功能可以在項目配置中選擇,，配置結束后通過施加使能命令開始優(yōu)化；也可以在項目配置結束后,，通過專家參數(shù)方式完成,。
> 如有必要需對變頻器先進行參數(shù)工廠復位（P0010=30、P0970=1）,。
優(yōu)化順序:
1).完成項目配置并依照電機銘牌正確輸入電機額定數(shù)據(jù)及編碼器類型
2).執(zhí)行電機數(shù)據(jù)計算P340
3).電機數(shù)據(jù)靜態(tài)辨識P1910
4).依照實際工藝要求使用STARTER 中的Trace 功能調整速度環(huán)參數(shù)（調試方法參照《SINAMICS S120 快速入門》）
5).電機數(shù)據(jù)及控制數(shù)據(jù)動態(tài)優(yōu)化P1960
電機優(yōu)化條件：電機冷態(tài),，抱閘沒有閉合、有效措施確保機械系統(tǒng)無危險
2,、優(yōu)化過程
a.電機數(shù)據(jù)計算
P340是基于電機銘牌數(shù)據(jù)的計算（定/轉子阻抗感抗等）該過程不必使能變頻器。計算結束后P340自動恢復為0,。
b.電機數(shù)據(jù)靜態(tài)辨識
P1910用于電機數(shù)據(jù)靜態(tài)辨識,，該過程需要使能變頻器。辨識過程中
1. 變頻器有輸出電壓,，輸出電流,，
2. 電機可能轉動大210?
P1910 = -3 接受識別結果
P1910 = -2 辨識過程中，若變頻器發(fā)現(xiàn)編碼器反向則報故障F07933,，此時應檢查電機或編碼器方向若正確則設定P1910= -2接受正確方向,。若不正確則需修改電機接線并重新執(zhí)行辨識過程。
P1910 = -1數(shù)據(jù)辨識但不接受
P1910 = 0 禁止數(shù)據(jù)辨識
P1910 = 1 數(shù)據(jù)辨識并接受辨識結果
P1910=1 將計算：定子冷態(tài)阻抗P350,、轉子冷態(tài)阻抗P354,、定子漏感P356、轉子漏感P358,、主電感P360,。
電機數(shù)據(jù)靜態(tài)辨識步驟：
i. 設P1910=1
ii. 使能 ON/OFF1
辨識結束后P1910自動恢復為0
速度環(huán)動態(tài)特性的優(yōu)化:
依照實際工藝要求使用STARTER 中的Trace 功能優(yōu)化速度P1460/P1470、P1662/P1472（調試方法參照《SINAMICS S120 快速入門》）
c.電機數(shù)據(jù)動態(tài)辨識
電機數(shù)據(jù)動態(tài)辨識由P1959 + P1960配合使用
出廠默認值P1959. 1,、2,、5、6,、7,、9,、10 都已激活
P1960 = -3 接受識別結果
P1960 = -2 辨識過程中，若變頻器發(fā)現(xiàn)編碼器反向則報故障F07933,，此時應檢查電機或編碼器方向若正確則設定P1910= -2接受正確方向,。若不正確則需修改電機接線并重新執(zhí)行辨識過程。
P1960 = -1數(shù)據(jù)辨識但不接受
P1960 = 0 禁止數(shù)據(jù)辨識
P1960 = 1 數(shù)據(jù)辨識并接受辨識結果
電機數(shù)據(jù)動態(tài)辨識,，需要使能變頻器,。辨識過程將完成：
? 計算磁化曲線
? 計算系統(tǒng)轉動慣量與電機轉動慣量比例（P342）等
動態(tài)辨識步驟：
1. 電機空載以精確計算電機動態(tài)數(shù)據(jù)（如電機的轉動慣量等）。
2. 電機帶載優(yōu)化,，帶載后系統(tǒng)總的轉動慣量等發(fā)生變化需執(zhí)行p1959=4, P1960=1以完成動態(tài)優(yōu)化,。
3. 如果項目配置時選擇了擴展的給定通道（Extended Setpoint）斜坡函數(shù)發(fā)生器有效，建議在做空載優(yōu)化時通過設置P1958=0 取消（P1958僅在電機數(shù)據(jù)動態(tài)辨識時有效）,，同時不要使用旋轉方向禁止功能P1959.14=1,、P1959.15=1。
4. 若電機帶載后需要測試系統(tǒng)轉動慣量,，則需根據(jù)負載及機械設備的實際情況設定斜坡上升下降時間P1958≠0,，然后執(zhí)行P1960=1、P1958=4,，優(yōu)化過程中只有電流及速度限幅有效,。
5. 選擇優(yōu)化項目
- 設P1960+P1959
- 使能 ON/OFF1
電機辨識過程中電機會加速至大轉速，優(yōu)化過程中只有大電流P640和大轉速P1082有效,，辨識結束后P1960自動恢復為0,。
注：若機械系統(tǒng)沒有條件執(zhí)行電機空載優(yōu)化，可直接進行帶載優(yōu)化,，此時必須考慮機械條件限制如：
機械負載慣性
機械強度
運動速度
位移的限制等
對于前三種情況（機械負載慣性,、機械強度、運動速度）可適當調整P1958,、P640,、P1082，通過使用斜坡上升/下降時間,、速度限制,、電流限制來減少機械承受的壓力做輔助保護。
對于第四種情況（機械位置有限制）則好不做動態(tài)優(yōu)化或可通過P1959.14和P1959.15做限位,。
優(yōu)化完成后必須存儲參數(shù)到CF卡上：
可通過STARTER調試軟件執(zhí)行 copy RAM to ROM或設定參數(shù)P971=1,、P977=1
S120驅動第三方伺服電機必要的電機數(shù)據(jù)：
P305、P311,、P314,、P316、P322,、P323,、P400,、P341、P350,、P353,、P356
1問題的提出
1.1 如何擴展值編碼器的測量范圍
在運動控制系統(tǒng)中，經常使用值旋轉編碼器作為位置反饋,，值編碼器具有返回值與實際位置一一對應,、斷電后位置信息不丟失等優(yōu)點，在使用時給用戶帶來了很多方便,，比如在設備重新上電時,，不需要重新尋找參考點（回零）。
不過值旋轉編碼器也有缺點,，不管是單圈值編碼器,，還是多圈值編碼器，它的測量范圍都是有限的,。如果負載不停地單方向運行,，那么一定會造成編碼器返回值溢出，此時編碼器的值又重新返回零,，周而復始,。此時如果設備重新上電，編碼器返回值是不包含溢出次數(shù)信息的,，所得到的位置值也是不可用的,。
西門子6SL3120-2TE21-0AA4
圖1 值旋轉編碼器的返回值與負載位置的關系
問題1：在使用SINAMICS S120進行位置控制時，在采用值編碼器作為位置反饋時,，如果負載行程較長,，超出了值編碼器的測量范圍,，那么在設備重新上電時,，編碼器的返回位置r0483與負載實際位置是不匹配的。此時應該如何擴展值編碼器的測量范圍,，正確地讀取負載的位置,？
1.2 如何正確使用測量齒輪
在一些場合會使用測量齒輪改變電機或負載的轉速特性，以便于速度或位置的測量,，如圖2所示為一個齒輪比為1：3的測量齒輪,。如果所用的編碼器為值編碼器，那么在發(fā)生溢出時,，編碼器返回值的零點與電機/負載的零點就出現(xiàn)偏移,，偏移量的大小取決于齒輪比。一旦編碼器返回值發(fā)生溢出,，負載的實際位置值就不可用了,。
圖2 測量齒輪示意圖
舉一個例子,，在使用圖2的測量齒輪時，假設所用的編碼器是一個8圈的值編碼器,，那么默認情況下,，編碼器返回位置、電機/負載的角度,、編碼器的角度隨時間變化的關系如圖3所示,。
圖3 編碼器返回位置、電機/負載角度,、編碼器角度的關系
從圖3可以看出,，在編碼器旋轉8圈以后發(fā)生溢出，每次溢出后編碼器返回值的零點與電機/負載的零點會有1/3圈的偏移,，在發(fā)生溢出以后編碼器返回的位置值就不可用了,。在溢出3次以后，編碼器返回值零點與電機/負載零點又重合了,。
問題2：在使用SINAMICS S120進行位置控制時,，在采用值編碼器作為位置反饋時，如果使用了測量齒輪,，那么如何在編碼器溢出時,，也能正確讀取電機/負載的實際位置？
2 SINAMICS S120位置跟蹤功能的使用
2.1 SINAMICS S120位置跟蹤功能概述
SINAMICS S120位置跟蹤（Position Tracking）可用于：
? 擴展值編碼器的測量范圍
? 在使用測量齒輪時,，正確計算負載的位置
該功能可通過參數(shù)P0411.0來激活,，激活以后，編碼器溢出的次數(shù)信息會被保存在斷電保持數(shù)據(jù)區(qū)中,，這樣即使編碼器返回值發(fā)生溢出,，即使設備重新上電，也可以重新根據(jù)編碼器溢出次數(shù)和當前返回值計算出負載的當前位置,。
圖4 測量齒輪和編碼器的示意圖
值編碼器位置實際值保存在參數(shù)r0483中,，r0483是一個無符號32位數(shù)，需要激活編碼器的控制字中第13位（GnSTW.13）才會將編碼器的實際值顯示在r0483中,。如果P0411.0＝0,，那么位置跟蹤功能未被激活，此時r0483中的位置值由以下數(shù)據(jù)構成：
? 編碼器每轉脈沖數(shù)P0408
? 編碼器信號細分位數(shù)P0419
? 編碼器圈數(shù)P0421
如果P0411.0＝1,，那么位置跟蹤功能被激活,，此時r0483中的位置由以下數(shù)據(jù)構成：
? 編碼器每轉脈沖數(shù)P0408
? 編碼器信號細分位數(shù)P0419
? 值旋轉編碼器虛擬圈數(shù)P0412
如果沒有測量齒輪，編碼器的圈數(shù)即為P0421的值,，如果P0421太小,，不滿足負載行程要求，那么可以通過放大P0412來擴展值編碼器的位置測量范圍。
? 測量齒輪比P0433/P0432
2.2 擴展值編碼器測量范圍的參數(shù)設置
要擴展值編碼器的測量范圍,，可以在配置向導中編碼器配置畫面上進行設置,。使用STARTER軟件打開項目，在Config DDS的配置向導中,，在配置編碼器數(shù)據(jù)時,，點擊Details按鈕，如圖5所示,。
圖5 編碼器配置畫面
在彈出的對話框中Details選項卡中,，選擇激活位置跟蹤功能，并在虛擬圈數(shù)P0412中輸入需要的值,，如圖6所示,。配置完畢后，下載數(shù)據(jù)并保存,。
圖6 激活位置跟蹤功能
另外也可以在ONLINE情況下,，通過參數(shù)表直接設置。使用PG/PC連接設備,，在STARTER軟件中連接在線后,，通過驅動器的Expert List打開參數(shù)列表，依次設置以下參數(shù)即可,。
P0010＝4,， Encoder Commissioning 編碼器調試
P0411.0＝Yes， Activate Position Tracking 激活位置跟蹤功能
P0412＝600,， Set Virtual Revolution 設置虛擬圈數(shù),，根據(jù)實際情況調整
P0010＝0， Ready 返回就緒狀態(tài)
2.3 使用測量齒輪時的參數(shù)設置
針對1.2節(jié)中的例子,，編碼器每溢出一次,，都會在電機/負載側產生1/3圈的偏移，每溢出3次以后,，編碼器零點與電機/負載的零點重新吻合,。在編碼器溢出時，電機/負載的位置就可能不正確了,。
此時需要激活位置跟蹤功能,，并設置測量齒輪的齒輪比P0433和P0432,，如圖7所示,。本例中值編碼器是一個8圈的值編碼器，所以P0412=8,。
圖7 測量齒輪的參數(shù)設置
這樣可以擴展位置值r0483的表示范圍（如圖8所示）,，在使用測量齒輪時，即使發(fā)生編碼器返回值溢出,，也能正確指示電機/負載的實際位置,。
圖8 位置跟蹤功能激活后的位置值
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