一、概述

在大家的殷切期盼下，西門子第三代伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)SINAMICS S200 PROFINET 版本從2023年8月18日開始銷售。SINAMICS S200 將與 SIMOTICS S-1FL2 與 Motion Connect 350/380 相結(jié)合，作為新型單軸 AC/AC 伺服系統(tǒng)，增強(qiáng)了伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力并擴(kuò)大了西門子在標(biāo)準(zhǔn)伺服市場(chǎng)的產(chǎn)品組合覆蓋范圍。

S200 PROFINET 版本由基本版 (S200 Basic PN) 和標(biāo)準(zhǔn)版 (S200 PN) 組成。借助 PROFINET 接口，系統(tǒng)可與 SIMATIC 控制器完美結(jié)合，幫助用戶解決從基本到高級(jí)的各類運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)。

圖1-1

SINAMICS S200全新的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有靈活迅速、精準(zhǔn)操控，調(diào)試安裝簡(jiǎn)單方便，親民便捷的特點(diǎn)。傳承了西門子一貫的超強(qiáng)穩(wěn)定性和超高質(zhì)量，同時(shí)也兼?zhèn)渫庥^緊湊精致、玲瓏小巧的優(yōu)勢(shì)。作為為SINAMICS S系列的新成員，S200將實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率、高效率、低成本的平衡，助您在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中進(jìn)一步加速。

本文將從S200的系統(tǒng)概覽、產(chǎn)品定位、系統(tǒng)亮點(diǎn)和關(guān)鍵功能、系統(tǒng)與集成、相關(guān)資料等方面為大家做簡(jiǎn)單介紹，使大家能夠快速了解相關(guān)產(chǎn)品信息。

二、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概覽

SINAMICS S200 伺服系統(tǒng)是面向標(biāo)準(zhǔn)伺服市場(chǎng)的新一代伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。它是一款單軸AC/AC伺服系統(tǒng)，設(shè)計(jì)緊湊，動(dòng)態(tài)性能高，易于使用，可靠性高，適用于標(biāo)準(zhǔn)伺服運(yùn)動(dòng)市場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用。

SINAMICS S200 伺服系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服電機(jī)，動(dòng)力及編碼器電纜。

圖2-1

2.1 SINAMICS S200伺服驅(qū)動(dòng)器

SINAMICS S200伺服驅(qū)動(dòng)器分為Basic版和標(biāo)準(zhǔn)版，可滿足各種應(yīng)用需求。關(guān)于供電及電壓范圍、安全功能、制動(dòng)電阻、控制接口、交流輸入檢測(cè)及抱閘控制幾方面的說明，請(qǐng)參看表2-1。

表2-1

不同結(jié)構(gòu)尺寸的S200伺服驅(qū)動(dòng)器可以連接的電機(jī)功率，以及連接使用的電纜在表2-2中做了概述。詳細(xì)的訂貨信息可參看產(chǎn)品樣本。

表2-2

注釋：

1) PTI正在準(zhǔn)備中

2)電機(jī)慣性：LI/MI/HI分別表示低慣性/中慣性/高慣性

3)電機(jī)額定功率，單位kW

SINAMICS S200 PN硬件及接口如圖2-2所示，它具有易于安裝的接線方式。

圖2-2

2.2 SINAMICS 1FL2伺服電機(jī)

SIMOTICS S-1FL2伺服電機(jī)為需要高動(dòng)態(tài)和平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用提供了從低慣量、中慣量到高慣量電機(jī)的更廣泛選擇。所有這些電機(jī)都可以配備多圈絕對(duì)值(無電池)或單圈絕對(duì)值編碼器。

1.SINAMICS S-1FL2 低慣量(LI)伺服電機(jī)

SINAMICS S200 & 1FL2低慣量電機(jī)提供高動(dòng)態(tài)性能和緊湊的尺寸，以滿足需要高動(dòng)態(tài)和快速加速度的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)更短的加速時(shí)間和制動(dòng)斜坡。

·8種電機(jī)可選，非常緊湊的設(shè)計(jì)

·通過超轉(zhuǎn)子慣量實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)(高加減速，更短的周期)

·最大轉(zhuǎn)速可達(dá)6500rpm

·高達(dá) 3.5 倍過載，可實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)響應(yīng)

·防護(hù)等級(jí) IP65，安裝空間小

2.SINAMICS S-1FL2 中慣量 (MI) 伺服電機(jī)

SINAMICS S200 & 1FL2中慣量電機(jī)提供動(dòng)態(tài)性能，以滿足需要平衡動(dòng)態(tài)響應(yīng)和平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用。

·6種電機(jī)可選，非常緊湊的設(shè)計(jì)

·中等動(dòng)態(tài)/慣性(用于具有較高慣性的負(fù)載)

·最大轉(zhuǎn)速可達(dá)6500rpm

·高達(dá) 3.5 倍過載，可實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)響應(yīng)

·防護(hù)等級(jí) IP65，安裝空間小

3.SINAMICS S-1FL2 高慣量 (HI) 伺服電機(jī)

SINAMICS S200 & 1FL2低慣量電機(jī)，滿足需要更好適應(yīng)負(fù)載，平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用?？蓪?shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)矩精度和低速度波動(dòng)。

·11種電機(jī)可選，堅(jiān)固、成本優(yōu)化的設(shè)計(jì)

·通過高轉(zhuǎn)子慣量輕松配置、設(shè)置和使用

·最高轉(zhuǎn)速可達(dá)4000rpm

·高達(dá) 3.5 倍的過載能力

·非常平穩(wěn)的運(yùn)行質(zhì)量和低扭矩脈動(dòng)

·防護(hù)等級(jí) IP65

電機(jī)有如下選件：

·單圈絕對(duì)值編碼器：17位/21位

·多圈編碼器：21位單圈+12位多圈

·抱閘

·普通軸或帶鍵軸

·IP54，IP65可選(SH20/30/40)

·IP65(SH48/52/45/65/90)

表2-3列出了各種電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩、額定功率、額定轉(zhuǎn)速、最高轉(zhuǎn)速及可配置的編碼器相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)。

表2-3

2.3 Motion Connect 電纜

西門子提供的Motion Connect 350 標(biāo)準(zhǔn)電纜和 Motion Connect 380 柔性電纜是希望在機(jī)器上使用高質(zhì)量、經(jīng)過系統(tǒng)測(cè)試的電纜的用戶的完美解決方案。

圖2-3

–電纜長(zhǎng)度不超過30m

–雙電纜(SH20/30/40)/2電纜(SH48/52)/3電纜(SH45/65/90)

–可在驅(qū)動(dòng)端方向/非驅(qū)動(dòng)端方向連接

訂貨信息請(qǐng)參看產(chǎn)品樣本。

2.4 SINAMICS S200 伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)

SINAMICS S200 伺服系統(tǒng)具有高性能，易使用，面向未來的特點(diǎn)：

1.性能優(yōu)化

–快速的電流環(huán)周期

–通過 PN IRT 加速與控制器通信

–支持最高21位高分辨率編碼器

–最高350%過載能力

–具有IP65防護(hù)等級(jí)和金屬連接解決方案的電機(jī)

2.易于使用

–緊湊的驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)設(shè)計(jì)

–通過 TST、SPC、SINAMICS Selector應(yīng)用程序輕松選型

–設(shè)置簡(jiǎn)單的集成抱閘控制和制動(dòng)電阻

–通過Webserver 和 Startdrive，一鍵優(yōu)化和電機(jī)電子銘牌實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單調(diào)試

–支持全球標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證

3.面向未來

–通過完整的 TIA 產(chǎn)品滿足控制動(dòng)態(tài)的需求

–配合DriveSim Basic實(shí)現(xiàn)設(shè)備的數(shù)字化仿真

–集成的STO SIL3滿足您的安全性需求

–適應(yīng)信息安全需求，以確保對(duì)自動(dòng)化流程的安全訪問

2.5 使用SINAMICS S200 的客戶收益

如何加快生產(chǎn)線的上市時(shí)間?加快設(shè)備的調(diào)試速度?使用S200可以使客戶得到哪些收益呢?這些都是大家非常關(guān)注的，下面為大家來一一列舉。

1.通過使用TST(TIA選擇工具)、SPC(西門子產(chǎn)品配置程序)、SINAMICS Selector應(yīng)用程序可以快速、輕松地選擇S200伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

2.緊湊的設(shè)計(jì)和集成的組件使設(shè)置變得更簡(jiǎn)單

·驅(qū)動(dòng)器尺寸節(jié)省高達(dá)30%，200V時(shí)并排間隙更近為1mm，極大地節(jié)省了機(jī)柜內(nèi)的安裝空間。

·電機(jī)長(zhǎng)度縮短至24%，易于安裝，對(duì)于LI/MI，抱閘連接與動(dòng)力電纜集成在一起。

·集成抱閘控制和集成制動(dòng)電阻，節(jié)省了選擇和布線的精力。

3.SINAMICS S200 可以使用SINAMICS Startdrive 或 Web 服務(wù)器二種調(diào)試工具來進(jìn)行工程調(diào)試、參數(shù)設(shè)置、故障診斷、服務(wù)、監(jiān)控和操作。使工程調(diào)試更加簡(jiǎn)單、高效。

· SINAMICS Startdrive調(diào)試軟件

SINAMICS Startdrive調(diào)試軟件是將西門子驅(qū)動(dòng)器硬件集成到TIA Portal工程框架中的理想工具。利用博途平臺(tái)，驅(qū)動(dòng)器和控制器之間的便捷交互使SIMATIC控制器和SINAMICS驅(qū)動(dòng)器輕松完成運(yùn)動(dòng)控制項(xiàng)目的調(diào)試。從V18 SP2版本開始，增加了S200驅(qū)動(dòng)的調(diào)試功能。

使用Startdrive軟件可以完成S200驅(qū)動(dòng)的硬件配置、驅(qū)動(dòng)參數(shù)化、通過控制面板測(cè)試驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行、一鍵優(yōu)化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、配置與PLC 的通信等。創(chuàng)新的快速指導(dǎo)設(shè)置，通過提供清晰的指導(dǎo)和簡(jiǎn)潔的說明完成驅(qū)動(dòng)器的調(diào)試，大大節(jié)省了時(shí)間。

·使用Web server調(diào)試

由于S200調(diào)試工具 “網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器” 集成在驅(qū)動(dòng)器中，所以通過瀏覽器訪問的方式也可以方便快速地完成對(duì)驅(qū)動(dòng)器的調(diào)試。

使用Webserver調(diào)試，不需要安裝額外的軟件，調(diào)試電腦通過網(wǎng)線連接S200驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)口，使用瀏覽器打開S200的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器就可以快速設(shè)置驅(qū)動(dòng)，參數(shù)化驅(qū)動(dòng)、通過控制面板運(yùn)行驅(qū)動(dòng)、對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行一鍵優(yōu)化、創(chuàng)建已調(diào)試驅(qū)動(dòng)器的備份。

在設(shè)備的運(yùn)行階段Web網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器作為主要工具。使用它可以進(jìn)行驅(qū)動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，通過檢查和分析驅(qū)動(dòng)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障及報(bào)警消息來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)故障的診斷及排查。還可以完成固件的升級(jí)及驅(qū)動(dòng)參數(shù)的調(diào)整。

4.易于實(shí)施全球標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證：CE、UL、UKCA、KC、EAC、RCM、SEMI47。

5.通過產(chǎn)品正面的二維碼輕松獲取產(chǎn)品信息，所有材料觸手可及。

您眼中的未來是什么?靈活、數(shù)字化、安全可靠。S200從各個(gè)方面適合您的未來，適合您的靈活性。

它可以與SIMATIC控制器和SINAMICS轉(zhuǎn)換器一起用于運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)的可擴(kuò)展系統(tǒng)。

優(yōu)化產(chǎn)品線S200、S200 Basic，具有各種通信功能，如PROFINET RT/IRT、脈沖串、模擬、Modbus。

配合DriveSim Basic實(shí)現(xiàn)設(shè)備的數(shù)字化仿真，降低了設(shè)計(jì)和工程階段的風(fēng)險(xiǎn)和成本，使設(shè)備快速上市。

三、產(chǎn)品組合及系統(tǒng)集成中的定位

圖3-1 顯示了SINAMICS S200 系統(tǒng)在SINAMICS “非連續(xù)運(yùn)動(dòng)”產(chǎn)品家族中的定位，它屬于標(biāo)準(zhǔn)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的單軸AC/AC產(chǎn)品，具有高動(dòng)態(tài)響應(yīng)和最高的緊湊性。

圖3-1

圖3-2顯示了針對(duì)“非連續(xù)運(yùn)動(dòng)”的可延展的SINAMICS S產(chǎn)品家族可實(shí)現(xiàn)的功能。

S200與S210及S120驅(qū)動(dòng)器相比：

·它的安全功能是通過端子實(shí)現(xiàn)的STO安全轉(zhuǎn)矩關(guān)斷，不支持通過PROFIsafe的擴(kuò)展基本及擴(kuò)展安全功能。

·它沒有共直流母線的安裝形式。

·S200支持PROFINET，串行通信，例如Modbus，PTI幾種控制方式。

·支持Startdrive 和 Webserver兩種調(diào)試方法。

圖3-2

圖3-3中在動(dòng)態(tài)響應(yīng)、運(yùn)動(dòng)控制、共直流母線、易于使用、安全功能、系統(tǒng)及價(jià)格幾方面顯示了S200、S210和S120系統(tǒng)組合的差異，為大家的選型提供了參考，可以根據(jù)不同的需求選擇不同的伺服驅(qū)動(dòng)器。

圖3-3

四、系統(tǒng)與集成

SINAMICS S200 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)支持從AC1到AC4的應(yīng)用程序模型，以實(shí)現(xiàn)所有應(yīng)用程序的靈活性?？赏ㄟ^與SIMATIC和TIA Portal完美擴(kuò)展，為客戶提供完整的解決方案。

4.1 與SIMATIC S7-1200連接用于基本應(yīng)用

與SIMATIC S7-1200連接用于基本應(yīng)用:

–脈沖序列用于定位

–IO/PROFINET RT用于EPOS控制

–模擬量可用于速度和扭矩控制

4.2 與SIMATIC S7-1500/T, ET200SP Open controller, SIMOTION連接用于高級(jí)應(yīng)用

與SIMATIC S7-1500/T, ET200SP Open controller, SIMOTION連接用于高級(jí)應(yīng)用：

–PROFINET RT用于EPOS

–PROFINET IRT 用于工藝對(duì)象軸(DSC)

4.3 SINAMICS S200 PROFINET

4.4 與SIMATIC控制器一起提供運(yùn)動(dòng)控制解決方案

與西門子控制器一起適用于不同級(jí)別的運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)：

·配合S7-1200 用于速度控制

·配合S7-1200 / S7-1500 通過EPOS實(shí)現(xiàn)定位

·配合S7-1500實(shí)現(xiàn)定位，齒輪同步(相對(duì)位置同步)

·配合S7-1500 T-CPU實(shí)現(xiàn)齒輪同步(絕對(duì)位置同步)，凸輪同步和插補(bǔ)

·配合S7-1500 T-CPU / SIMOTION 實(shí)現(xiàn)分布式同步

4.5 SINAMICS S200脈沖序列與SIMATIC基本控制器提供基本運(yùn)動(dòng)控制解決方案

SINAMICS S200脈沖序列與SIMATIC基本控制器提供以下運(yùn)動(dòng)控制方案：

·SINAMICS S200 PTI標(biāo)準(zhǔn)的脈沖序列和模擬量接口可輕松與SIMATIC基本控制器實(shí)現(xiàn)集成，實(shí)現(xiàn)定位，速度和轉(zhuǎn)矩控制

·配合S7-200SMART (脈沖控制最多3軸)

·配合S7-1200 (脈沖控制最多4軸)

·實(shí)現(xiàn)以下運(yùn)動(dòng)控制任務(wù):

–速度或轉(zhuǎn)矩控制

–點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位

–2D / 3D 線性插補(bǔ)(S7-200Smart)