2.3 S120控制系統組件

2.3.1 CU控制單元

S120的控制單元（Control Unit，CU）負責控制和協調整個驅動系統中的所有模塊，包括整流單元、逆變單元和擴展附件等。能夠完成各軸的電流環、速度環甚至位置環的控制，具有伺服控制、矢量控制和V/f控制功能，一個控制單元就可實現同時控制多達4臺逆變器和1臺整流器。同一塊CU控制的各軸之間能相互交換數據（即任意一根軸能夠讀取控制單元上其他軸的數據，這一特征被廣泛用作多軸之間的簡單的速度同步），設備運行所需數據均保存在中央控制單元中，在控制單元內就能建立軸間連接和控制，保證系統高效可靠運行。

可以根據傳動數量和需要的性能水平來選擇控制單元。用于單軸驅動系統的最新版控制單元有：CU310-2DP、CU310-2PN。用于多軸驅動系統的最新版控制單元有：CU320-2DP、CU320-2PN。作為多軸系統的擴展時可以使用控制單元適配器CUA31或CUA32。

1. 單軸交流驅動器的控制單元CU310-2

CU310-2控制單元可通過PM-IF接口直接與模塊型功率模塊連接，或通過DRIVE-CLiQ接口連接裝機裝柜型功率模塊。它具有豐富的數字量輸入/輸出端口，可直接連接HTL/TTL信號編碼器，新增加的以太網口可用于調試和診斷。其中，CU310-2DP集成一個PROFIBUS接口，CU310-2PN集成兩個PROFINET接口，接口見表2-24。CU310-2控制單元均要求固件版本在V4.4或以上。

2. 多軸交流驅動器的控制單元CU320-2

CU320-2控制單元通過DRIVE-CLiQ接口連接電源模塊和電動機模塊。它具有豐富的數字量輸入/輸出端口，新增加的以太網口可用于調試和診斷。選件插槽可安裝通信板或端子擴展板。CU320-2DP集成一個PROFIBUS接口，要求固件版本在V4.3或以上。CU320-2PN集成兩個PROFINET接口，要求固件版本在V4.4或以上。接口見表2-25。

對于多軸驅動系統，根據連接外圍I/O模塊的數量、軸控制模式（伺服、矢量和V/f）、所需的功能以及CF卡的不同，一塊CU能夠控制軸的數量也不同。

控制單元如果使用帶擴展性能的CF卡，其計算能力將提高100%，通常所說的最大控制軸數，指的是使用帶擴展性能的CF卡。通常帶擴展性能的卡控制的軸數是不帶擴展性能的卡控制的軸數的2倍。

一個帶擴展性能CF卡的傳統CU320最多可驅動6個伺服軸或4個矢量軸、8個V/f軸。控制軸的數量不是絕對的，實際控制的軸數與CU320的負荷（即所選的功能）有關，應以SIZER配置軟件為準。控制單元的軟件和參數存儲在可插拔型緊湊閃存卡中，如果CU320所需的性能超過CPU運算量的55%，將報警（A13000）且CU320上紅色SF燈將閃爍。在這種情況下，必須購買許可證，并將許可證編號傳輸至CF卡上（激活許可證使用參數p9920、p9921）。

新一代的控制單元CU320-2，具有更高的運算能力和更多的帶軸能力，最多可驅動6個伺服軸或6個矢量軸、12個V/f軸。CU320-2自V4.6版起更改了許可證策略，伺服/矢量運行模式從第4個軸開始，V/f模式從第7個軸開始，需要許可證。

同一塊CU內不同控制模式混用時需要注意的是，伺服控制與V/f控制可以混合使用；矢量控制與V/f控制可以混合使用；伺服控制與矢量控制不可混合使用。

如果采用CU320-2替代原有的控制單元CU320，還要考慮所連接的設備兼容性問題。使用STARTER軟件，可以把CU320（6SL3040-0MA00-0AAx）的項目轉換成CU320-2的項目。

3. 控制單元適配器CUA31/CUA32

對于單軸應用，可以使用控制單元（CU310-2）來執行控制功能。對于多軸驅動系統，在已經有控制單元（例如CU320-2）的情況下，可以使用一個適配器CUA31/CUA32，通過CUA31/CUA32適配器的DRIVE-CLiQ接口可以將功率模塊PM340連接到控制單元CU320-2，這種應用方式可以讓S120多軸驅動和單軸驅動組合在一個系統中使用，從而提高應用的靈活性，這種情況下，CUA31/CUA32適配器必須是DRIVE-CLiQ支路上的最后一個設備。與CUA31相比，CUA32還集成一個HTL/TTL編碼器接口，用來連接一個外部HTL/TTL或SSI編碼器。

注意：

1）CUA31只是控制單元的適配器，必須借助于控制單元CU320-2或CU310-2或SIMOTION D才能控制電動機的運動。

2）裝機裝柜型的功率模塊不需要CUA31（已集成了CUA31），直接和CU310DP、CU320、SIMOTION D連接。

2.3.2 CF卡

CF卡是SINAMICS S120的控制單元工作時必需的存儲設備，其中保存了固件（Firm-ware）、用戶數據、授權等信息，在斷電情況下數據也能夠永久保存。STARTER軟件中的“Copy RAM to ROM”操作即將數據存儲在CF卡上。在CF卡的標簽上包含了固件版本、序列號等基本信息。

根據CF卡的訂貨號可以確定CF卡的固件版本、是否帶性能擴展。CF卡的訂貨號為：6SL3054-0①②0③-1④A0。

①②為版本號，其中①處的B=1，C=2，D=3，E=4；②處的B=1，C=2，D=3，E=4，F=5，G=6，H=7，J=8。

③表示是否帶有性能擴展，其中0為不帶性能擴展，1為帶性能擴展。

④表達的是CU的類型，其中A代表CU310或CU320，B代表CU310-2或CU320-2。

例如：6SL3054-0EJ00-1BA0，代表其固件版本為4.8，不帶性能擴展，可用于CU310-2或CU320-2。

SINAMICS S120 CF卡的選型需要注意以下三個方面：

1. 固件版本

在購買CF卡后，卡內即帶有了SINAMICS S120的固件（Firmware）。SINAMICS S120的控制單元CU310、CU320、CU310-2、CU320-2所使用的CF卡是通用的，CU310和CU320已在2013年10月停產，CU310、CU320與新一代CU310-2、CU320-2使用的CF卡固件版本不同。

2. 是否帶性能擴展

CF卡內的性能擴展（Performance Expansion）是一個授權，帶性能擴展的CF卡在其根目錄下多了一個KEYS文件夾，其中含有授權碼文件。通過它可以增加CU320-2可控制的軸的數量。CU320-2完全按照軸數發放授權，伺服/矢量運行模式從第4個軸開始，V/f模式從第7個軸開始，無論計算能力如何，都必須進行性能擴展。不帶有性能擴展的CF卡也可以補訂性能擴展授權6SL3074-0AA01-0AA0。控制單元CU310-2是S120單軸控制單元，不需要使用帶性能擴展的CF卡。

3. 是否帶集成安全功能

S120的安全集成擴展功能（Safety Integrated Extended Function）也是一個授權，它用于控制單元擴展集成安全功能，授權與使用安全功能的軸數有關。這個授權以附件的形式（-Z F0x，x=1，2，…，6，軸數）添加在CF卡訂貨號后面。比如，6SL3054-0ED01-1BA0-Z F06，即為CU320-2使用的版本為V4.3的帶性能擴展的帶6個軸安全功能的CF卡。不帶安全集成擴展功能授權的CF卡可以補訂授權6SL3074-0AA10-0AA0，以達到相同的效果。6SL3074-0AA10-0AA0是一個單軸安全功能授權，可以重復訂貨。

使用CF卡時的注意事項有以下幾點：

1）SINAMICS S120只能使用產品樣本中提供的產品，不能使用第三方CF卡。

2）只能在斷電情況下進行插拔操作。

3）可以使用讀卡器訪問CF卡數據，不允許進行格式化，修改數據前應做好備份。

4）CU310-2、CU320-2與CU310、CU320的CF卡固件版本不同，不能互換。

5）在CF卡的. . . \ SIEMENS\ SINAMICS\ DATA\ CFG文件夾內含有GSD文件。

2.3.3 通信板

S120控制單元CU上的選件插槽可以插放通信板卡和TB30端子擴展板（將在2.3.4小節中介紹）。

通信板中有用于CAN總線通信的CBC10通信板卡及用于PROFINET通信使用的CBE20和CBE30通信板卡，產品圖見表2-26。

1. CAN總線通信板卡（CBC10）

CBC10具有支持CAN協議的CAN總線接口，符合CANopen驅動協議，可將SINAMICS S120驅動系統通過CAN總線連接到上位自動化系統中。

2. PROFINET通信板卡（CBE20、CBE30）

CBE20是用于S120 CU320的PROFINET通信的板卡，可將SINAMICS S120驅動系統連接到PROFINET網絡，多個S120的CBE20之間可進行SINAMICS LINK通信。該通信板支持TCP及具有等時同步實時以太網屬性（Ethernet IRT）和實時以太網屬性（RT）的PROFINET IO。該通信板有4個以太網接口，通過LED可以診斷其功能狀態和通信狀態。

控制單元CU320-2配備通信板CBE20時，只有一個通信接口能用于等時同步。如果控制單元是CU320-2DP，用于等時同步的接口要么是它自己的DP接口，要么是CBE20的PN接口；如果控制單元是CU320-2PN，用于等時同步的接口要么是它自己的內部PN接口，要么是CBE20的外部PN接口。

CBE30是用于SIMOTION D4xx的PROFINET通信的板卡，支持TCP、UDP及具有等時同步實時以太網屬性（Ethernet IRT）和實時以太網屬性（RT）的PROFINET IO。

2.3.4 端子擴展I/O板

S120的I/O擴展有兩種方式：插拔式端子板（TB30）和端子模塊（TM15、TM31、TM41、TM120、TM54F），產品圖見表2-27。

1. 插拔式端子板

TB30是一種插拔式接線端子擴展板，可插在控制單元CU320-2或SIMOTION D4x5的選件插槽中，用于擴展數字量輸入/輸出及模擬量輸入/輸出。具有4路數字量輸入、4路數字量輸出和2路模擬量輸入、2路模擬量輸出（即模擬量設定值接口）。

2. 端子模塊

端子模塊是卡緊在安裝導軌（符合EN 60715）上的端子擴展模塊，S120常用的端子擴展模塊有：TM15、TM31、TM41、TM120，根據所接模塊的類型，控制單元可以擴展多種類型的接口，接口見表2-28。還有用于安全控制的端子擴展模塊TM54F。

TM120不僅可轉換溫度信號也可轉換編碼器信號。在編碼器信號轉換時，需和編碼器模塊（如SMC、SME）一起使用。即TM120和編碼器模塊SMC組合在一起相當于一個外部編碼器模塊SME120/SME125。

通過TM54F模塊可以實現SINAMICS S120的所有安全功能。每個控制單元只能連接一個TM54F，接口見表2-29。

2.3.5 DMC20 DRVIE-CLiQ Hub模塊

DRIVE-CLiQ集線器模塊DRIVE-CLiQ Hub Module Cabinet 20（DMC20）如圖2-31所示，它是一個卡緊在安裝導軌（符合EN 60715）上的擴展模塊，用于星形布置DRIVE-CLiQ總線，防護等級為IP20。通過DMC20有6個DRIVE-CLiQ插口，可以連接5個DRIVE-CLiQ裝置。它具有1個DC 24V電源端子，DMC20 DRIVE-CLiQ集線器模塊的狀態利用多色LED指示燈進行顯示。

DMC20 DRIVE-CLiQ集線器可以收集多個編碼器的信號，并通過一根DRIVE-CLiQ電纜將其轉發給控制單元，如圖2-32所示。

另外，DMC20 DRIVE-CLiQ集線器可以擴展多個驅動器，用于驅動軸的并行連接，如圖2-33所示。若要求刪除單個DRIVE-CLiQ節點，并不會中斷其余節點通過DRIVE-CLiQ網段進行的數據交換。

DME20 DRIVE-CLiQ集線器模塊如圖2-34所示，它提供的功能與DMC20相同，在已有驅動組的基礎上增加了5個DRIVE-CLiQ插口。具有一個用于為電子元件供電的接口，通過DC 24V圓形連接器，其導線截面積為4×0.75mm（0.03in）²（針1+2在內部連接在一起；針3+4在內部連接在一起）。具有6個盲插頭，用于密封未使用的DRIVE-CLiQ插座。DME20與DMC20的差別在于，DME20是在控制柜外部安裝使用，其外殼的防護等級為IP67。另外，DME20的固件版本不低于V2.6。

只有在驅動對象星形連接到控制單元或連接到DRIVE-CLiQ Hub DMC20/DME20上時，才允許熱插拔。系統不支持其余DRIVE-CLiQ組件之間DRIVE-CLiQ熱插拔，例如：電動機模塊和編碼器模塊/端子模塊之間、電動機模塊和電動機模塊之間。

2.3.6 VSM10電壓檢測模塊

電壓檢測模塊VSM10是一個卡緊在安裝導軌（符合EN 60715）上的擴展模塊，接口見表2-30，用于采集電壓實際值，可以極精確地測定電網電壓。

VSM10提供了兩種電壓檢測接口（3AC 690V、3AC 100V），用于不同的電源系統。兩個電壓接口不能同時使用。其中3AC 100V電壓接口可用于接入變壓器，而3AC 690V電壓接口可用于下列電源系統：

（1）3AC 600V內的所有電源類型

（2）三相3AC 690V內有接地星點的電源和IT電源

除了檢測電壓以外，VSM10還可以接入一個檢測電源電抗器發熱情況的溫度傳感器。此外，它上面還有兩個模擬量輸入來監控電源濾波器的功能。所有檢測出的數據都通過DRIVE-CLiQ傳輸到上一級系統。

電壓檢測模塊達到了無線電干擾電壓類別C2，干擾電壓限值等級為A1，干擾輻射限值等級為A。

VSM10模塊的基本應用場合如下：

1）在書本型設備上，與ALM結合使用時，在電網狀況不佳（存在明顯電壓波動、短時電源中斷）的情況下，VSM10除了提供電壓檢測功能外，還可用于提高設備的耐用性，使設備極為可靠地運行。

2）在裝機裝柜型調節型接口模塊AIM和非調節型電源模塊SLM中，VSM已經作為標配部件集成在其內部。

3）在矢量控制中，進行同步和旁路切換時，為實現同相位切換，必須要用到VSM。

2.3.7 S120的編碼器模塊

在SINAMICS S120驅動系統中，電動機模塊只能連接帶DRIVE-CLiQ通信接口的編碼器，為此西門子公司專門設計了帶有DRIVE-CLiQ接口的電動機。而不帶DRIVE-CLiQ接口的電動機和不帶集成DRIVE-CLiQ接口的外部編碼器則必須通過編碼器模塊才能接入系統，因為編碼器模塊能夠將編碼器信號和溫度信號轉換成DRIVE-CLiQ的通信方式。目前西門子提供兩種編碼器模塊：直接安裝在機柜內的機柜式編碼器模塊（SMC）和安裝在機柜外部的外部編碼器模塊（SME）。S120系統編碼器模塊連接示例如圖2-35所示，圖中集成了DRIVE-CLiQ接口的電動機和帶DRIVE-CLiQ接口的編碼器可以直接通過DRIVE-CLiQ電纜連接到電動機模塊，未集成DRIVE-CLiQ接口的電動機和常規編碼器則通過SMC將信號轉換后再通過DRIVE-CLiQ電纜連接到電動機模塊上。

下面介紹三種編碼器單元：

1. 電動機集成編碼器單元（SMI）

這里的電動機專門設計（例如1FK7和1FT7同步電動機以及1PH7和1PH8異步電動機），內含編碼器和DRIVE-CLiQ接口，直接接至S120的電動機模塊MM即可。這樣，電動機編碼器信號、溫度信號和額定銘牌數據（例如訂貨號、電壓、電流和轉矩等額定參數）可以直接傳輸給控制單元。系統可以自動識別這些電動機和編碼器的型號，使電動機的調試和診斷變得更加簡便。SMI跟電動機一起接在控制柜外，DRIVE-CLiQ電纜連接符合防護等級IP67。

2. 機柜安裝式編碼器單元（SMC）

無法獲得DRIVE-CLiQ接口的電動機，或除電動機編碼器外還需要使用外部編碼器時，可以使用SMC，SMC接入驅動系統示意圖如圖2-36所示。SMC需為編碼器提供電源，必須為SMC模塊提供單獨的DC 24V電源，因此用到的DRIVE-CLiQ電纜可不帶24V。SMC模塊本身并不存儲電動機數據或編碼器數據。

目前機柜安裝式編碼器模塊有SMC10、SMC20、SMC30和SMC40四種類型，產品圖見表2-31，均可單獨進行選型和訂購。四種編碼器模塊都可以卡裝在導軌TH35上，并通過DRIVE-CLiQ接口連接控制單元。其中SMC10、SMC20和SMC30只允許連接一個編碼器系統，SMC40支持兩個編碼器系統，兩個編碼器系統彼此獨立將信號轉換為兩個DRIVE-CLiQ編碼器信號。若連接了超出規定數量的編碼器系統，則會導致設備損壞。

1）SMC10模塊支持旋轉變壓器信號及溫度信號轉換（有1路電動機溫度傳感器信號輸入），編碼器電纜的最大長度為130m。最大可測量頻率（轉速）見表2-32。

2）SMC20模塊支持增量型編碼器SIN/COS（1Vpp）信號或絕對值編碼器EnDat2.1、EnDat2.2（產品編號02）信號或絕對值編碼器SSI信號，支持溫度信號轉換（有1路電動機溫度傳感器信號輸入）。

3）SMC30模塊支持增量型編碼器TTL/HTL信號或絕對值編碼器SSI信號，支持溫度信號轉換（有1路電動機溫度傳感器信號輸入）。如果TTL/HTL信號和SSI信號從同一個測量值中導出，則這兩個信號可以在端子X521/X531上加以組合。支持的最大編碼器頻率為300kHz。

4）SMC40模塊接口如圖2-37所示，只支持絕對值型編碼器EnDat2.2（產品編號22）的信號。編碼器電纜的最大長度為100m，必須確保編碼器要求的電源電壓。兩個編碼器接口通道是固定分配和完全獨立的，因此EnDat2.2編碼器信號轉換為DRIVE-CLiQ信號都必須使用一條自身的DRIVE-CLiQ電纜，且不允許相互混淆。

圖2-38中給出了通過SMC40連接編碼器系統的兩種不同的連接方式：

1）與帶制動器和光學編碼器的標準電動機的連接。

圖2-38中顯示的是帶齒輪箱的用于轉臺驅動的標準電動機。轉臺具有帶EnDat2.2接口的角度測量系統。測量出的角度數據通過EnDat2.2傳輸至SMC40，并由此通過DRIVE-CLiQ繼續傳輸至控制單元。電動機包含一個集成的編碼器分析儀和溫度分析儀，可通過DRIVE-CLiQ將數據直接傳輸至電動機模塊。

2）與不帶DRIVE-CLiQ接口的直線電動機連接。

速度和位置通過EnDat2.2接口由帶有線性標度的直線電動機繼續傳輸至SMC40，并由此通過DRIVE-CLiQ傳輸至端子模塊TM120。直線電動機的溫度傳感器直接將模擬溫度值傳輸給TM120，TM120確保了溫度電纜的安全電氣隔離，并將溫度數據和DRIVE-CLiQ協議中的速度數據和位置數據繼續傳輸至電動機模塊。

若使用機柜安裝式編碼器模塊SMC40，在初次調試時連接至拓撲結構，務必注意下列連接條件：

1）至少通過DRIVE-CLiQ連接一個DRIVE-CLiQ接口X500/1或者X500/2到SMC40上。

2）將EnDat編碼器連接到配套的編碼器接口X520/1（到X500/1）或X520/2（到X500/2）上。

3）只在星形拓撲結構中連接SMC40。DRIVE-CLiQ插口X500/1和X500/2不可以用于串聯電路。

當編碼器模塊SMC40連接了編碼器時，才會被加入拓撲結構中，如果沒有連接編碼器，SMC40不會加入拓撲結構中。

3. 機柜外編碼器單元（SME）

機柜外部的直接編碼器系統可以連接到外部編碼器模塊SME上，具有較高的防護等級（IP67），該模塊能夠評估測量信號，將其轉換為DRIVE-CLiQ信號，沒有獨立的電源接線端，需帶有24V的DRIVE-CLiQ電纜為編碼器供電，SME接入驅動系統如圖2-39所示。SME模塊本身并不存儲電動機數據或編碼器數據。

目前機柜外部安裝式編碼器模塊有SME20、SME25、SME120和SME125四種類型，模塊示意圖如圖2-40所示。模塊的接線只能使用MOTION-CONNECT DRIVE-CLiQ電纜，MOTION-CONNECT 500型電纜的最大長度為100m，MOTION-CONNECT 800型為75m。

1）SME20模塊支持增量型編碼器SIN/COS（1Vpp）帶/不帶參考信號，支持溫度信號轉換（要使用規定的適配電纜6FX8002-2CA88）。具有12芯編碼器接口。

2）SME25模塊支持SIN/COS（1Vpp）增量信號或絕對值編碼器EnDat2.1、EnDat2.2（產品編號02）信號或絕對值編碼器SSI信號。具有17芯編碼器接口。

3）SME120模塊支持增量式編碼器SIN/COS（1Vpp）信號。當電動機的溫度信號未進行安全電氣隔離時或者由于某些原因無法進行隔離時，都需要使用SME120。SME120主要應用在直線電動機上。

4）SME125模塊支持SIN/COS（1Vpp）增量信號或絕對值編碼器EnDat2.1、EnDat2.2（產品編號02）信號或絕對值編碼器SSI信號。當電動機的溫度信號未進行安全電氣隔離時或者由于某些原因無法進行隔離時，都需要使用SME125。SME125主要應用在直線電動機上。

2.3.8 DRIVE-CLiQ電纜

DRIVE-CLiQ全稱為驅動系統組件的智能連接，它是西門子新一代驅動裝置之間的通信電纜。S120驅動系統與上位控制器之間的通信多采用PROFINET或PROFIBUS，而SIMANICS系統各個組件之間則通過內部的DRIVE-CLiQ通信接口進行連接。DRIVE-CLiQ具有以下屬性：

（1）通過控制單元自動識別組件

所有通過DRIVE-CLiQ連接的組件都有一個電子銘牌，所有組件的“電子銘牌”信息都存儲在控制單元的“電子銘牌”數據庫中。當對設備進行自動在線配置時，控制單元會自動識別已通過DRIVE-CLiQ連接的組件，并將其各項技術數據裝載到控制單元中（4.0版本以上的控制單元還會自動將不同版本的組件更新），不再需要手動輸入銘牌數據。電子銘牌信息包括：部件類型、訂貨號、生產廠家、硬件版本、序列號、技術數據等。

（2）所有組件上統一的接口

SIMANICS系統中的所有組件上都有DRIVE-CLiQ通信接口，這些組件包括：控制單元、電源模塊、電動機模塊、電動機和編碼器、端子擴展模塊等。書本型電源模塊和電動機模塊的DRIVE-CLiQ接口在模塊的頂部，裝機裝柜型電源模塊和電動機模塊的DRIVE-CLiQ接口在CIM（通信接口模塊）上，因此裝機裝柜型裝置的電源模塊和電動機模塊都需要配備對應的CIM模塊，需要按設備備件。

（3）可對組件進行診斷和維修

通過DRIVE-CLiQ可對組件的DRIVE-CLiQ的接口和電纜進行故障診斷。當發生傳輸故障時，可分析參與模塊中的故障計數器來確定發生故障的連接部件的位置，診斷參數見表2-33。不僅可以看到故障計數器的整體情況，還可以進行單個連接的詳細診斷。針對所選的連接，可以設置采集故障數量的間隔時間，并且通過參數進行跟蹤。如果連接錯誤的話，則可以通過記錄傳輸故障的出現情況和驅動的其他事件聯系起來。

1. DRIVE-CLiQ電纜介紹

DRIVE-CLiQ是基于世界范圍內普及的100Mbit/s以太網技術，遵循PROFIBUS協議的連接，相當于以太網連接方式的PROFIBUS-DP，相比傳統的PROFIBUS-DP只支持總線型連接，以太網連接的拓撲結構更加簡單（支持各種拓撲結構），傳輸速度也更快。

除了標準的以太網連接外，擴展的RJ45插頭和插座提供了兩個額外的觸點，用于分配24V直流電壓，可以為測量系統供電，接口見表2-34。

在何種情況下使用帶有24V的DRIVE-CLiQ電纜取決于所連接的設備是否需要24V供電，下面列舉了四種不同電動機在連接時如何選取DRIVE-CLiQ電纜的情況：

1）伺服電動機帶DRIVE-CLiQ接口：就是電動機內部含有集成編碼器SMI模塊，而電動機沒有24V獨立接線端，因此需要帶24V的DRIVE-CLiQ電纜為集成編碼器SMI供電。

2）伺服電動機帶集成編碼器，但沒有DRIVE-CLiQ接口：這種需要用SMC編碼器模塊，將標準編碼器電纜連接到SMC上（用SMC10/20根據編碼器選擇），SMC再通過DRIVE-CLiQ與電動機模塊相連接，SMC模塊可單獨外接24V電源，因此DRIVE-CLiQ電纜用不帶24V的即可。

3）異步電動機不帶集成編碼器：選擇的編碼器帶DRIVE-CLiQ接口（就是SM類模塊集成在編碼器內），編碼器不含有24V電源接線端，因此需要帶24V的DRIVE-CLiQ電纜為其供電。

4）異步電動機不帶集成編碼器：選擇的編碼器不帶DRIVE-CLiQ接口，需要外接SMC模塊，則DRIVE-CLiQ電纜用不帶24V的即可。

總之，柜內組件間連接的DRIVE-CLiQ電纜都不需要帶24V。SME和SMI都需要帶24V的DRIVE-CLiQ電纜。

DRIVE-CLiQ電纜有灰色和綠色電纜，根據不同的防護等級、安裝形式等，可以分為不同的系列，每一系列電纜都有其獨立的訂貨號，其最大允許長度也是不同的。常見的電纜系列有MOTION-CONNECT 500、MOTION-CONNECT 800等。

MOTION-CONNECT 500（MC500）：適用于固定安裝的場合。

MOTION-CONNECT 800（MC800）：適用于各種應用場合，尤其是需要拖動電纜的場合，高機械強度，抗油污。它們的區別見表2-35。

可以使用DRIVE_CLiQ電纜耦合器（6SL3066-2DA00-0AB0）將兩段電纜連接在一起，從而實現MC500與MC800的混合連接，耦合器需要配合防護等級為IP67的DRIVE_CLiQ插頭使用。

在將MC500電纜與MC800電纜混用時，需要遵循以下原則：

∑MC500+2×∑MC800+nc×5m≤100m

式中，∑MC500——訂貨號為6FX5002-2DCxx的各段電纜的長度之和；

∑MC800——訂貨號為6FX8002-2DCxx的各段電纜的長度之和；

nc——DRIVE_CLiQ電纜耦合器的數量，最多3個。

例如，MC500電纜長度為35m時，通過一個DRIVE_CLiQ耦合器可以連接MC800電纜的最大長度為30m。

另外，還可以使用DRIVE_CLiQ集線器DMC20（6SL3055-0AA00-6AA0）或DME20（6SL3055-0AA00-6AB0）來延長電纜的最大允許長度。

使用DMC20或DME20可以使電纜最大允許長度翻倍，需要遵循的原則如下：

集線器之前：∑MC500+2×∑MC800+nc×5m≤100m

集線器之后：∑MC500+2×∑MC800+nc×5m≤100m

SINAMICS S120驅動系統最多允許兩個集線器串聯，這樣在使用MC500電纜時最大允許長度可以達到300m。

SINAMICS S120驅動系統DRIVE_CLiQ電纜最大長度應用舉例如圖2-41所示。

2. 必須遵守的DRIVE-CLiQ布線規則

進行DRIVE-CLiQ組件的布線時，需遵循特定規則，這樣便不必對STARTER軟件中離線創建的拓撲結構進行修改。必須遵循的DRIVE-CLiQ布線規則如下：

1）控制單元的一條DRIVE-CLiQ支路上禁止連接超過14個DRIVE-CLiQ節點（例如12個V/f軸+1個電源模塊+1個附加模塊）。

2）一個控制單元上禁止連接超過8個電動機模塊，多軸電動機模塊上，一根軸相當于一個模塊（1個雙軸電動機模塊=2個電動機模塊），特例：CU320-2采用V/f控制時最多允許連接12個電動機模塊。

3）V/f控制中，控制單元的一條DRIVE-CLiQ支路上禁止連接超過4個節點組件。

4）組件禁止環形布線和重復布線。

5）在包含一個DRIVE-CLiQ連接的拓撲結構中，只有一個控制單元允許用作DRIVE-CLiQ主站。

6）書本型裝置：禁止并聯電源模塊或電動機模塊。

7）裝機裝柜型裝置：只在矢量控制和V/f控制中允許并聯，一條并聯回路內禁止連接超過4個電源模塊或4個電動機模塊，且一條并聯回路在拓撲結構中只有一個驅動對象。

8）并聯電動機模塊時，每個電動機模塊僅允許配備一個集成DRIVE-CLiQ接口（SINAMICS編碼器模塊）。

9）不同結構類型的混用：裝機裝柜型電動機模塊和書本型電動機模塊必須連接到不同的DRIVE-CLiQ支路上。

10）不同控制模式的混用：禁止混合使用伺服控制和矢量控制，允許混合使用V/f控制和矢量控制或伺服控制。

11）最多可連接24個驅動對象（Drive Objects，即DOs）。

詳細的DRIVE-CLiQ布線規則，參見S120功能手冊FH1的12.10章節。

3. 六種DRIVE-CLiQ連接示例

（1）采用矢量控制的脈沖頻率相同的驅動組

驅動組中包含3個脈沖頻率相同的裝機裝柜型電動機模塊，或3個采用矢量控制的書本型電動機模塊。脈沖頻率相同的裝機裝柜型電動機模塊或采用矢量控制的書本型電動機模塊可連接在控制單元的一個DRIVE-CLiQ接口上，圖2-42所示的是將3個電動機模塊連接至DRIVE-CLiQ接口X101的方案。

1）針對DRIVE-CLiQ組件（控制單元除外），DRIVE-CLiQ端子Xx00為輸入端，其他為輸出端。

2）單獨的電源模塊應直接連接至控制單元的DRIVE-CLiQ端子X100。

3）控制單元的DRIVE-CLiQ電纜應連接至第一個電動機模塊的端口X400，電動機模塊間的DRIVE-CLiQ電纜應從端口X401連接到下一個組件的端口X400上。

（2）采用矢量控制的脈沖頻率不同的驅動組

脈沖頻率不同的電動機模塊最好連接至控制單元上的不同的DRIVE-CLiQ支路上，當然也可連接到相同的DRIVE-CLiQ支路上。圖2-43所示的是驅動組中包含4個脈沖頻率不同的裝機裝柜型電動機模塊：兩個脈沖頻率為2kHz，兩個脈沖頻率為1.25kHz。

1）脈沖頻率不同的電動機模塊分別連接至控制單元上的DRIVE-CLiQ端子X101和X102上。

2）脈沖頻率相同的電動機模塊連接在控制單元的一個DRIVE-CLiQ支路上。

3）通過DRIVE-CLiQ將電動機編碼器或編碼器模塊連接至電動機模塊端子X402。

（3）采用矢量控制的含有并聯模塊的驅動組（裝機裝柜型）

如圖2-44所示，驅動組中包含2個并聯的電源模塊和相同類型的裝機裝柜型電動機模塊：

1）2個調節型電源模塊和2個電動機模塊分別連接在控制單元上的DRIVE-CLiQ端子X100和X101上。

2）每個AIM分別連接至各自的ALM的端子X402上。

3）通過DRIVE-CLiQ將電動機編碼器或編碼器模塊連接至第一臺電動機模塊的端子X402上。

（4）S120功率模塊布線示例

模塊型PM340通過PM-IF接口直接連接控制單元CU310-2，裝機裝柜型PM340通過DRIVE-CLiQ接口連接控制單元：

1）模塊型PM340：配備控制單元CU310-2，通過編碼器連接至端子X100，或連接至TM31的X501，再由TM31的端子X500連接到端子X100，如圖2-45所示。

2）裝機裝柜型PM340：通過DRIVE-CLiQ接口端子X401、X400連接電動機編碼器或編碼器模塊，由端子X402連接至控制單元，如圖2-46所示。

（5）伺服控制中的驅動布線示例

如圖2-47所示，采樣周期為250μs/ALM、125μs/電動機模塊、1ms/端子模塊TMx：

1）盡可能不要將端子模塊和直接測量系統的編碼器模塊連接到電動機模塊的DRIVE-CLiQ支路上，而是連接至控制單元的空置DRIVE-CLiQ接口。

2）在采用伺服控制、電流控制器周期為125μs，包含一個電源模塊的6軸最大組態范圍條件下，最多可連接9個編碼器。

圖2-47中，SMM是單軸電動機模塊，DMM是雙軸電動機模塊，SMx是電動機編碼器，SMy是直接測量系統，TMx=TM31、M15DI/DO、TB30。

（6）V/f控制的布線示例

如圖2-48所示，采樣周期為250μs/ALM、500μs/電動機模塊、2ms/端子模塊TMx：

1）在V/f控制中最多可控制12個軸。

2）在矢量V/f控制中，控制單元的一條DRIVE-CLiQ支路上禁止連接超過4個節點。

圖2-48中，ALM是調節型電源模塊，TMx是TM31、TM15DI/DO。

以上為S120系統中DRIVE-CLiQ通信的簡介，詳細介紹及硬件配置詳見S120功能手冊FH1和相關設備手冊（《SINAMICS S120書本型功率單元設備手冊》《SINAMICS S120裝機裝柜型功率單元設備手冊》《SINAMICS S120控制單元和擴展系統組件設備手冊》）。

2.3.9 操作面板

1. 基本操作面板BOP20

基本操作面板BOP20是一款簡易操作面板（需單獨訂貨），如圖2-49所示，可以插放在控制單元上進行操作，用以實現下列功能：

1）輸入參數和激活功能。

2）顯示運行狀態、參數、報警和故障。

使用BOP20面板可以進行SINAMICS S120的簡單調試，對于復雜的多軸傳動系統，使用BOP20調試非常煩瑣，推薦使用STARTER軟件進行調試。

BOP20基本操作面板帶兩行顯示區域、6個按鍵和一個帶有背光的屏幕。其后部集成有插頭連接器，為BOP20基本操作面板與控制單元的通信供電。BOP20基本操作面板的顯示區和按鍵說明分別見表2-36和表2-37。

2. 高級操作面板AOP30

高級操作面板AOP30通過RS232串口連接至控制單元，如圖2-50所示，可以安裝在柜門上。

AOP30可以顯示純文本內容，也可以通過狀態條顯示過程變量。它還支持中文顯示，能夠方便地對驅動系統進行調試、操作和診斷。

AOP30高級操作面板是SINAMICS系列的一種可選購的輸入/輸出設備，支持中文界面顯示，用于調試、操作和診斷。V2.5版本以上的變頻器支持中文界面顯示，AOP30和控制單元CU320-2之間通過串行接口RS232進行PPI協議通信。該操作面板適合安裝在厚度為2～4mm的控制柜柜門中。