G120变频器在堆垛机上的应用

变频器

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描述

西门子SINAMICS家族具有丰富的产品线,如下图所示,从V系列、G系列到S系列,具有多种产品可选。

V系列:V20和V90,一款性价比很高的变频器和伺服电机。

G系列:G120C,G120,G120X,G120XA,G120D,G130,G150等通用变频器和风机泵变频器以及柜式变频器。

S系列:S110,S210,S120等中高端伺服电机。

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2 G120变频器

G120变频器属于SINAMICS家族中标准型通用变频器,应用机型或者环境如下图所示。G120选型的时候在重载启动时,一定注意要高一个功率档。

G120变频器的基本组件分为3部分,如下图所示。

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G120变频器的基本组件分为3部分,如下图所示。

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对于功率单元有两个系列PM240-2和PM250,PM250具有电能反馈能力,PM240-2不具备。PM240-2功率范围从0.37Kw到250Kw,共7中尺寸,电压范围从单相200V、三相200V、三相380V-480V、三相500V-690V,基本能够满足绝大部分工艺需求。

对于控制单元有多种可以选择,大致分为CU230P-2,CU240E-2,CU240E-2F,CU250S-2,这三种从通讯总线协议上,每一种又可以三类,即Modbus/USS,Profinet,Profibus(有的驱动器具有can总线),比如CU240E-2,CU240E-2 PN,CU240E-2 DP,CU250S-2 CAN。

对于操作面板,总的来说有两款可以选择,BOP-2和IOP-2。BOP面板只能够显示两行字符,IOP面板可以显示的比较多,支持中英文切换。两种面板都支持柜门安装。

3 CU250S-2

对于变频器需要接编码器做闭环控制,只能够选择CU250S-2控制单元,下图展示了编码器类型和接口。控制器具有3个编码器接口,其中一个DRIVE-CLiQ是西门子通讯协议的。

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1是位置控制和转速控制都用这个编码器;

2是位置控制用编码器,速度控制没有编码器;

3是位置控制用一个编码器,速度控制用另外一个编码器。

4 调试软件

G120可以在博图(TIA)软件上调试,也可以在Starter软件调试,博图上调试需要按照插件starterdrive组件,调试界面是中文,starter软件调整参数比较方便,但界面是英文。

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5 案例

本案例以堆垛机的一个水平轴为例,该异步电机的驱动器上接了两个编码器,其中一个在电机的后端,是增量编码器,另外一个是小车上装的激光尺编码器。

电机后端的编码器用作速度控制,激光尺用作位置控制编码器。在驱动器组态的时候,注意几个地方。

驱动器组态的时候,注意勾选基本定位器功能,启用该功能需要一个授权,若没有授权,则驱动器上ready指示灯会一直闪红灯,但不影响使用该功能。

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后面IO配置包含电机配置按照正常配置即可,比较关键的一点是编码器参数的配置,因为可以给速度控制和位置各配置一个编码器,注意勾选两个编码器,将第一个编码器勾选为电机编码器,同时确定这两个编码器分别接在哪个接口。此案例电机后侧1024线的增量编码器。

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将1024编码器器的详细参数点开将绝对值细分改为2即可。

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对于位置控制的编码器,此案例选择的是劳易测的一款AMS 307i激光尺,原理如下图示。

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我们在其手册可以找到,编码是格雷码,24位,分辨率0.1mm,供电电压18-30V,我们按照这个参数将其填入驱动器编码器2的配置中。

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随后在机械参数配置中,将齿轮比配置一下,配置参数的时候需要减速器的参数,机械轮子的参数和编码器的参数。

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驱动器参数配置完成,可以在控制面板中进行使能,点动,速度模式运行,定位模式运行,必要时修改控制回路参数。

基于Profibus或Profinet通讯总线的西门子变频和西门子PLC进行数据交互,是通过报文方式进行的,对于速度控制和位置控制都有相应的报文,当然也可以配置自由报文后自己配置报文格式。

CU250S-2控制器做位置位置控制,可以组态111报文,报文内容如下。

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实际应用中不用个人去解析报文中的字或者位,可以利用西门子开发的功能块sina_pos,块的接口提供了使能,点动,定位等基本定位的功能。

通过PLC由报文给变频器位置和速度,变频器能够响应动作,实现小车快速精确定位功能。

对于堆垛机或者立库的应用,可以考虑利用变频器加编码器的方式实现。

审核编辑:汤梓红

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