西门子S7-200EM232CN数字量AO模块

SINAMICSS120驱动系统可分为以下两个大类：AC/AC单轴驱动系统和DC/AC多轴驱动系统。下面分别介绍这两类驱动系统组件结构。

西门子变频器均为电压型交直交变频器，整流单元用于将电网的三相交流电变成直流，直流部分由电容储存能量，逆变单元用于将直流变为不同频率的三相交流电。SINAMICSS120AC/AC单轴驱动系统是将整流单元和逆变单元集成在一起，适用于单轴的模块化驱动系统，如由一个控制单元（CU）或控制单元适配器（CUA）、一个功率模块（PM）构成，其系统组件结构如下：

1）电源：用于提供驱动系统中各模块用到的24V直流电。

2）控制单元：为驱动系统的核心，完成转速电流双闭环（或位置转速电流三闭环）控制，与功率模块通过DRIVE-CLiQ电缆连接，并传递控制信息和状态信息；附加系统组件中的端子模块可用于CU的I/O端子扩展，通信选件板卡可用于扩展通信接口。

3）电源端组件：由电网供电（三相/单相交流电），在进线侧按电气顺序依次连接开关/刀闸、熔断器/断路器、接触器（电气隔离时需要）、进线滤波器（可选）、进线电抗器（可选），将符合EMC要求的交流电送入功率模块。

4）功率模块：为集成的整流和逆变单元，可实现交直交变换，为电动机提供动力，可以带或不带内置进线滤波器（EMC滤波器）和内置的制动斩波器（制动单元和制动电阻）。

5）编码器模块（SM）：将编码器信号转换成DRIVE-CLiQ可识别的信号，所有电动机必须通过编码器模块才能与功率模块相连，若电动机含有DRIVE-CLiQ接口（内含SMI编码器模块），则不需要此模块。

SINAMICS S120DC/AC多轴驱动系统中整流单元（电源模块）和逆变单元（电动机模块）分开，这样可将多个逆变单元连接到直流母线上，实现多轴控制，多个逆变单元之间也可以实现能量交换。

DC/AC多轴驱动系统，根据功率不同，可分为书本型和装机装柜型，其系统组件结构略有不同：

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SIMOTION的编程调试软件是SCOUT，它提供了丰富的控制指令和系统诊断功能。SIM-OTION硬件平台有SIMOTIONP、SIMOTION C和SIMOTIOND三种，分别适用于不同的应用场合。三种硬件平台可以单独工作，也可以在一个设备中互相配合。

SIMOTION C是基于SIMATIC S7-300设计的运动控制器。可以使用SIMATICS7-300系列模块对SIMOTION C进行模块扩展。

SIMOTION P是一个基于PC的运动控制系统。PLC、运动控制和HMI功能与标准PC应用程序在同一平台上执行。

SIMOTION D是SIMOTION的一个紧凑的、基于驱动的版本。

SINAMICSS120驱动控制系统*基本的功能是实现转速电流双闭环控制，还可以实现基本的位置转速电流三闭环控制。其控制结构，包括给定环节（目标设定值）、偏差比较（目标值与实际值做差）、控制器（位置控制器、速度控制器、电流控制器）、执行机构（PWM脉宽调制方式的交直交变频器）、被控对象（电动机）、检测反馈（电流检测、编码器速度检测、编码器位置检测），还包括速度预控制和转矩预控制环节。

其中，执行机构由S120的功率部分组件实现，S120的控制单元能够实现速度控制器、电流控制器和基本位置控制器的功能，复杂的位置控制则需要SIMOTION控制单元或高端PLC控制器实现。

S120功率部分组件

SINAMICSS120功率部分组件除了实现基本交直交变频功能的电源模块（整流装置）、直流回路和电动机模块（逆变装置）之外，还需要选配系统组件（进线侧组件、直流回路组件和输出侧组件），以保证传动装置和电动机的正常运行，以及减小传动装置对电源的影响。

S120功率部分组件按电气连接顺序依次包括：①进线侧组件（进线电抗器、进线滤波器）；②电源模块；③直流回路组件（制动单元+制动电阻、电容模块、控制电压模块CSM、电压限制模块VCM、直流母线适配器等）；④电动机模块；⑤输出侧组件（输出电抗器、dv/dt滤波器、正弦滤波器）

进线电抗器通常串联在电源和变频器进线端之间，依靠线圈的感抗来阻碍电流变化，具体有以下几方面作用。1.减少电源浪涌对变频器的冲击

变频器连接到大短路容量的电网（强电网）时，合闸瞬间会产生很大的冲击电流（浪涌电流），会损坏变频器，影响其使用寿命。在变频器前加装进线电抗器，可以抑制浪涌电流（合闸瞬间，电抗器呈高阻态，相当于开路），并限制电网电压突变引起的电流冲击，有效保护变频器，还能够减小电源模块的功率器件和直流回路电容的热负荷。2.降低变频器产生的谐波电流对电网的干扰

S7-400有7种CPU，S7-400H还有两种CPU。

CPU412-1是低档项目使用的CPU，适用于中等性能范围，用于I/O数量有限的较小系统的安装。组合的MPI接口允许PROFIBUS-DP总线操作。

CPU 412-2适于中等性能范围的应用。它带有的2个PROFIBUS-DP总线可以随时使用。

CPU 414-2和CPU414-3适用于中等性能应用范围中有较高要求的场合。它们满足对程序规模和指令处理速度的更高要求。集成的PROFIBUS-DP接口使它能够作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线。CPU414-3有一条额外的DP线，可用IF 964-DP接口子模块进行连接。

S7-400的电源模板的任务是通过背板总线向机架上的其他模板提供工作电压。它们不为信号模板提供负载电压。

S7-400的电源模板用于S7-400系统安装基板的封装设计，它通过自然对流冷却，带AC-DC编码的电源电压的插入式连接具有短路保护功能，具有两个输出电压的监视，且两个输出电压（5VDC和24VDC）共地。如果其中一个电压故障，则向CPU发送故障信号。S7-400的电源模板通过背板总线对CPU和可编程模板的参数设置和存储器内容（RAM）进行后备。后备电池可以对CPU热启动。电压模板和后备模块都能监视电池电压。