西门子S120控制单元

6SL3040-0MA00-0AA1SINAMICS 控制单元 CU320 不带 CF 卡

1 概述

调试SINAMICS S120驱动系统时，如果用户对SINAMICS S120的参数存储结构不熟悉，执行了错误的上传/操作，都会造成设置参数的丢失，对调试进度造成影响。比如：在线调试完成后却又执行了操作，造成调试结果被离线数据覆盖；又或调试完成后没有执行copy RAM to ROM操作就断电了，重新上电后设备还处于调试前状态；这些操作都使刚刚完成的调试工作付之东流。因此了解SINAMICS S120的存储结构以及每一个操作的意义是成功调试的前提。

SINAMICS S120 存储器分为两个部分：

• RAM：易失性存储器，数据断电即丢失，RAM位于控制单元内部，是设备自带的。

• ROM：即CF卡，数据可以保持在CF卡上，CF卡是单独订购的。

对SINAMICS S120项目的操作分为两种：

• 在线模式（ONLINE Mode）：如果是在线进行操作，这是直接修改RAM里的数值，而PG/PC本地项目里的参数并没有更改。
  注：PG，Programmer西门子编程器；PC，Personal computer个人电脑。

• 离线模式（OFFLINE Mode）：如果是离线进行操作，就是对本地项目的参数进行修改，不会影响设备数据。

2 SINAMICS S120存储器与PG/PC之间的几种操作

PG/PC、RAM和ROM之间可进行的操作大致分为以下5种，如图1：

图1.PG/PC、RAM和ROM之间的操作

具体每一步操作的意义如下：

①Download。
从PG/PC到RAM(Download CPU/ drive unit to target device)，就是在线执行操 作，将PG/PC的参数设置传给控制单元CU，如图2。Scout或Starter工具栏上有两个按钮。左边的黄色按钮是对该项目里所有在线设备的所有数据进行。右边的按钮是对所选在线设备的所有数据进行，一般选择右边的按钮。

图2.操作

②Upload上传
从RAM到PG/PC(Load CPU/ drive unit to PG)，就是在线执行上传操作，将控制单元里的参数设置传到PG/PC，如图3。

图3.上传操作

③Copy RAM to ROM
从RAM到ROM(Copy RAM to ROM)，把参数保存到CF卡上。RAM里的参数断电后会丢失，因此虽然配置好的参数已经正确到控制单元，但还需要执行该操作来保证掉电后再上电，机器能正常工作，如图4。如果是通过BOP面板进行调试，调试参数也都存在RAM里，也需要保存参数的设置。具体操作是当修改完参数面板上出现“S”字样，按住P键保持3秒，面板出现闪烁，表示参数已经开始存储。或者通过设置CU的参数：P0009=0，P0977=1来执行。

图4.Copy RAM to ROM操作

④Power up
从ROM到RAM，上电后CU会自动将保存到CF卡上的参数装载到RAM。

⑤Load to file system
从PG到CF卡(Load to file system)，这个操作可以在没有CU的情况下，将S120项目到CF卡 (需要一个CF卡读卡器)，如图5。

图5.Load to file system

3 Sinamics S120存储器正确操作举例

这里以三相异步电机的矢量控制从自动配置开始到完成优化这一过程为例，说明SINAMICS S120存储器正确的操作方法。
⑴.在线连接设备，执行Automatic configuration，系统会自动上传②配置数据。
⑵.自动配置完成后，还需离线配置三相异步电机、编码器等参数。然后在线，执行①操作，将配置的参数传到控制单元。 ①的时候可以勾选After loading copy RAM to ROM③，也可以稍后执行。

1 预充电回路概述
SINAMICS S120系列为电压源型变频器，直流回路采用电容做储能滤波元件。当使用二极管整流时，主回路上电的瞬间，直流母线之间相当于短路，为避免瞬间冲击电流对功率器件造成损坏，需要通过预充电回路对电容充电，逐步建立直流母线电压。
SINAMICS S120的整流模块称为进线模块Line Module。S120的进线模块包括基本型进线模块BLM（Basic Line Module）、非调节型进线模块SLM（Smart Line Module）以及调节型进线模块ALM（Active Line Module），它们所采用的功率器件不尽相同，因此预充电回路以及主回路的接线方式也有所不同，下面逐一进行介绍。西门子S120控制单元

2 书本型BLM的预充电回路及接线方式
BLM为6脉动、不可控整流单元不可控整流模块，根据功率不同，所采用的整流器件也有所不同。

2.1 20kW及40kW书本型BLM
这两档功率的BLM模块采用二极管整流，内部集成了预充电回路，如图1所示，通过预充电电阻对直流母线电容充电。

图1 20kW及40kW书本型BLM的预充电回路

由于在预充电的过程中，预充电电阻以热能的方式消耗能量，因此不能频繁地合分闸（应间隔3分钟以上），以避免预充电电阻过热损坏。图2所示为BLM的典型接线方式，其上电流程为：
（1）主开关合闸的同时，通过其辅助触点闭合使能BLM；
（2）通过开关量或者通讯报文控制P840参数启动BLM；
（3）经过P862中设置的延时时间后，BICO参数r863.1置位，可将此参数连接至 CU上的一个DO点，用来控制主回路接触器合分闸；
（4）主接触器的辅助触点可接至CU的DI点，作为合闸的反馈信号；
（5）合闸后，电流流过预充电电阻，预充电过程持续约1秒钟，完成后，内部逻辑控制旁路接触器吸合，电流从主回路流入。
注意：如果不通过P840来启动BLM，而只是通过外部逻辑接通主回路，直流回路电压也能建立，但是此时旁路接触器并没有闭合，当电机模块启动、负载增大时，预充电电阻上的电压降也随之增大，导致直流母线欠电压故障，预充电电阻也可能过热损坏。

图2 BLM的典型接线方式

2.2 100kW书本型BLM
该模块采用晶闸管整流，如图3所示，通过改变晶闸管导通角（相角控制）对直流母线电容充电，因此不需要预充电电阻和旁路接触器。主回路上电后，变频器控制晶闸管导通角逐渐增大，直至完全导通，预充电过程完成进入正常运行阶段。

图3 100kW书本型BLM的主回路简图

100kW书本型BLM的典型接线图和20kW/40kW的BLM一样，上电流程也一样，如2.1节所述。不同的是，我们必须通过P840参数启动，才能触发晶闸管整流，否则直流母线没有电压。

3 书本型SLM的预充电回路
SLM为不可控的整流回馈单元，它的功率器件包括IGBT及反并联的二极管，预充电回路与20kW/40kW书本型的BLM一样也集成在模块内部，如图4所示，同样不能频繁地合分闸（应间隔3分钟以上），以避免预充电电阻过热损坏。

图4 书本型SLM的预充电回路

3.1 5kW及10kW书本型SLM
这两档功率的SLM模块没有Drive-CLIQ接口，可以通过它上面的X21、X22端子进行控制和状态指示。图5为5kW及10kW书本型SLM的典型接线图，其上电流程为：
（1）主开关合闸的同时，通过其辅助触点闭合使能SLM；
（2）这两款模块没有自己的参数，也不需要通过控制P840参数启动SLM，预充电完成后旁路接触器自动合闸；
（3）可以利用CU上的DO点来控制主回路接触器合分闸；
（4）主接触器的辅助触点可接至CU的DI点，作为合闸的反馈信号；
（5）合闸后，电流流过预充电电阻，预充电过程持续约1秒钟，完成后，内部逻辑控制旁路接触器吸合，电流从主回路流入。
（6）X21的“准备好”信号和“报警”信号可连接至CU的DI点，作为电机模块运行的必要条件，同时也可以将CU的DO点连接至X22端子来禁止SLM的回馈功能或复位故障。

图5 5kW及10kW书本型SLM的典型接线方式

3.2 16kW及以上的书本型SLM
这些SLM模块的典型接线图与20kW/40kW书本型的BLM一样，上电流程也一样，如2.1所述，这里不再赘述。
注意：如果不通过P840来启动SLM（16kW及以上），而只是通过外部逻辑接通主回路，直流回路电压也能建立，但是此时旁路接触器并没有闭合，当电机模块启动、负载增大时，预充电电阻上的电压降也随之增大，导致直流母线欠电压故障，预充电电阻也可能过热损毁坏。

4 书本型ALM的预充电回路
ALM为可控的整流回馈单元，它的功率器件包括IGBT及反并联的二极管，预充电回路与20kW/40kW书本型的BLM一样也集成在模块内部，如图6所示，同样不能频繁地合分闸（应间隔3分钟以上），以避免预充电电阻过热损坏。

图6 书本型ALM的预充电回路

图7为书本型ALM以及与之匹配的接口模块AIM的典型接线图，其上电流程与20kW/40kW书本型的BLM一样，如2.1节所述，这里不再赘述，下面介绍ALM与AIM之间的接线：
（1）AIM的温度信号需要接到ALM的X21端子，否则会报F06260——滤波器过温；
（2）AIM中散热风扇的供电；
（3）可以通过外部逻辑禁用散热风扇。

图7 ALM与AIM的接线图

注意：如果不通过P840来启动ALM，而只是通过外部逻辑接通主回路，直流回路电压也能建立，但是此时旁路接触器并没有闭合，当电机模块启动、负载增大时，预充电电阻上的电压降也随之增大，导致直流母线欠电压故障，预充电电阻也可能过热损坏。

西门子S120控制单元