PDF《西门子SINAMICS S120伺服驱动器》

? ? ? ?d

78 79

78 79 SERVO &

MOTION CONTROL 2015・05 NO.

66 SERVO &

MOTION CONTROL 2015・05 NO.66 伺服驱动器 [相关链接] http://www.chuandong.com/ tech/detail.aspx?id=27665 摘要:随着物流业行业的飞速发展,企业对物流的效率要求也越来越高,自 动化立体仓库已经成为现在物流发展中的重要环节.高速堆垛机对自动化立 体仓库的效率起到了决定性的作用,高端伺服系统在高速堆垛机中得到了广 泛的应用.本文将结合西门子SINMAICS S120伺服驱动器特点,介绍其在高 速堆垛机上的应用. 文章编号:150501 西门子(中国)有限公司? 张军 黄海涛 西门子SINAMICS S120伺服驱动器 在高速堆垛机上的应用 Application of Siemens SINAMICS S120 Servo drive in the high- speed stacker

1 前言 传统的堆垛机大多采用变频器驱动异步电动 机控制,利用多段速度控制,同时,将外部编码 器接至 PLC, 再通过PLC给变频器不同的速度指 令,这样带来的弊端就是定位动作无法实现高速 度以及高加速度,此外,驱动的电机使用异步电 动机,也难达到高的动态性能及精准定位. 随着物流行业的快速发展,高速堆垛机已成 为仓储物流的重要组成部分,这也促进了伺服系统 特别是高端伺服系统在堆垛机行业的广泛应用. 西门子SINAMICS S120伺服驱动器在物流 行业有了极为广泛的应用.为达到堆垛机的高速 及稳定控制,西门子提供了完美的产品和解决方 案.本文将主要以电气伺服为主,介绍SINAMICS S120的显著特点及在高速堆垛机上的应用,此外,也将介绍西门子专为高速堆垛机应用开发的 防摇摆功能.

2 SINAMAICS S120简介及特点 SINAMICS S120集矢量控制与伺服控制于一 身,分为DC-AC与AC-AC两种类型,DC-AC即 多轴传动,是控制单元、整流、逆变都为独立模 块,目前DC-AC类型功率范围从0.9 kW到1200 kW,AC-AC即单轴传动,由控制单元和功率模块 组成,功率范围从0.12到250 kW.其结构如图1, 图2所示. DC-AC类型多轴传动中,均采用模块化设 计,共用直流母线,控制单元是CU320-2模块,控 制单元的Firmware存储在其CF卡内,可以通过CF 卡里的软件版本对整个S120进行Firmware升级. 新一代的控制单元CU320-2,分为DP和PN 两种类型,其运算能力更强,可以带6个伺服轴或 者6个矢量轴,12个V/F轴.

3 西门子在高速堆垛机上的解决方案 自动化立体仓库是采用多层钢结构货架组成 存储单元货格.利用专用物料搬运设备堆垛机和 运送机以及分配车来完成物料的运送.而堆垛机 运行在有轨巷道内,是所有设备中运动方式最复 杂、所处环境最为重要的设备,它的性能决定着 立体仓库系统能力的优劣,是立体仓库中的最关 键设备. 堆垛机的运动机构是由行走机构、起升机 构、货叉伸缩机构三个主要部分组成,它在巷道 内进行水平往复直线、垂直升降、货叉 左右伸缩叉取等一系列协调工作,实现 存储单元货物从巷道端口输送机到指 定货位的入库作业,或者从指定货位 到巷道端口输送机的出库作业,从而 与巷道端口入出库输送机系统一起实 现货物的自动入出库.目前,对于像 配送中心这样的物料集散地,每天的 存取货物非常多,这就使得堆垛机等 设备长时间处于频繁工作状态.而每 个货物存放单元都对应精确的数据地 址,因此要求堆垛机每次存取货物必 须快速运行而且停车要求平稳精准. 为了提高存取货物的速度及效率, 堆垛机逐渐向着高速堆垛机发展.西 门子推出了针对高速堆垛机的解决方 案,其系统结构示意图如图3所示. 从系统组成上看,整个系统是一 个全集成自动化系统(TIA),主要 由下面几个部分组成:PLC S7-1200, HMI KTP600和SINAMICS S120伺服 控制器及附属器件. SINAMICS S120伺服驱动器是高 端伺服驱动器,其有很多的优点,下 面就结合高速堆垛机的应用特点,介 绍共直流母线和防摇摆功能. 3.1 SINAMAICS S120共直流母线 普通堆垛机的行走电机和提升 电机是独立的,分别由独立的变频器 驱动电机进行控制.无论是行走电机 还是提升电机,当存在制动的情况 下,制动所产上的能量都会通过制动 电阻以热量的方式消耗.这在实际应 用中造成了能量浪费.为达到节能为 了满足现场的不同需求,西门子使用 SINAMICS S120伺服驱动器的共直 流母线方式,即DC-AC的多轴传动 结构,如图2所示.共直流母线实现 各个驱动的母线联接,实现能量交 互,这样能避免能量的浪费,例如, 提升电机在下放重物的情况下,处在 发电状态,其生成的能量反馈到直 流母线,此能量可以被行走电机使 用,达到节能的效果,同时,根据 SINAMICS S120伺服驱动器的配置不 同,直流母线上的储存的能量,如果 没有被完全利用,可以将能量回馈到 电网. 3.2 SINAMAICS S120防摇摆功能 鉴于提升立柱高度较高,在未加 入防摇摆功能时,行走设备在启动和 停止的过程中,立柱通常需要晃动几 秒的时间才能稳定下来,加入防摇摆 功能后,系统几乎没有摇摆,节省了 行走定位花费的时间. 西门子推出了专用于高速堆垛机 的防摇功能,是完全基于软件完成, 不需要添加任何硬件而实现的.具图1 AC-AC即单轴传动 图2 DC-AC即多轴传动 ? ? ? ?d