2.3 S120控制系统组件

2.3.1 CU控制单元

S120的控制单元（Control Unit，CU）负责控制和协调整个驱动系统中的所有模块，包括整流单元、逆变单元和扩展附件等。能够完成各轴的电流环、速度环甚至位置环的控制，具有伺服控制、矢量控制和V/f控制功能，一个控制单元就可实现同时控制多达4台逆变器和1台整流器。同一块CU控制的各轴之间能相互交换数据（即任意一根轴能够读取控制单元上其他轴的数据，这一特征被广泛用作多轴之间的简单的速度同步），设备运行所需数据均保存在中央控制单元中，在控制单元内就能建立轴间连接和控制，保证系统高效可靠运行。

可以根据传动数量和需要的性能水平来选择控制单元。用于单轴驱动系统的最新版控制单元有：CU310-2DP、CU310-2PN。用于多轴驱动系统的最新版控制单元有：CU320-2DP、CU320-2PN。作为多轴系统的扩展时可以使用控制单元适配器CUA31或CUA32。

1. 单轴交流驱动器的控制单元CU310-2

CU310-2控制单元可通过PM-IF接口直接与模块型功率模块连接，或通过DRIVE-CLiQ接口连接装机装柜型功率模块。它具有丰富的数字量输入/输出端口，可直接连接HTL/TTL信号编码器，新增加的以太网口可用于调试和诊断。其中，CU310-2DP集成一个PROFIBUS接口，CU310-2PN集成两个PROFINET接口，接口见表2-24。CU310-2控制单元均要求固件版本在V4.4或以上。

2. 多轴交流驱动器的控制单元CU320-2

CU320-2控制单元通过DRIVE-CLiQ接口连接电源模块和电动机模块。它具有丰富的数字量输入/输出端口，新增加的以太网口可用于调试和诊断。选件插槽可安装通信板或端子扩展板。CU320-2DP集成一个PROFIBUS接口，要求固件版本在V4.3或以上。CU320-2PN集成两个PROFINET接口，要求固件版本在V4.4或以上。接口见表2-25。

对于多轴驱动系统，根据连接外围I/O模块的数量、轴控制模式（伺服、矢量和V/f）、所需的功能以及CF卡的不同，一块CU能够控制轴的数量也不同。

控制单元如果使用带扩展性能的CF卡，其计算能力将提高100%，通常所说的最大控制轴数，指的是使用带扩展性能的CF卡。通常带扩展性能的卡控制的轴数是不带扩展性能的卡控制的轴数的2倍。

一个带扩展性能CF卡的传统CU320最多可驱动6个伺服轴或4个矢量轴、8个V/f轴。控制轴的数量不是绝对的，实际控制的轴数与CU320的负荷（即所选的功能）有关，应以SIZER配置软件为准。控制单元的软件和参数存储在可插拔型紧凑闪存卡中，如果CU320所需的性能超过CPU运算量的55%，将报警（A13000）且CU320上红色SF灯将闪烁。在这种情况下，必须购买许可证，并将许可证编号传输至CF卡上（激活许可证使用参数p9920、p9921）。

新一代的控制单元CU320-2，具有更高的运算能力和更多的带轴能力，最多可驱动6个伺服轴或6个矢量轴、12个V/f轴。CU320-2自V4.6版起更改了许可证策略，伺服/矢量运行模式从第4个轴开始，V/f模式从第7个轴开始，需要许可证。

同一块CU内不同控制模式混用时需要注意的是，伺服控制与V/f控制可以混合使用；矢量控制与V/f控制可以混合使用；伺服控制与矢量控制不可混合使用。

如果采用CU320-2替代原有的控制单元CU320，还要考虑所连接的设备兼容性问题。使用STARTER软件，可以把CU320（6SL3040-0MA00-0AAx）的项目转换成CU320-2的项目。

3. 控制单元适配器CUA31/CUA32

对于单轴应用，可以使用控制单元（CU310-2）来执行控制功能。对于多轴驱动系统，在已经有控制单元（例如CU320-2）的情况下，可以使用一个适配器CUA31/CUA32，通过CUA31/CUA32适配器的DRIVE-CLiQ接口可以将功率模块PM340连接到控制单元CU320-2，这种应用方式可以让S120多轴驱动和单轴驱动组合在一个系统中使用，从而提高应用的灵活性，这种情况下，CUA31/CUA32适配器必须是DRIVE-CLiQ支路上的最后一个设备。与CUA31相比，CUA32还集成一个HTL/TTL编码器接口，用来连接一个外部HTL/TTL或SSI编码器。

注意：

1）CUA31只是控制单元的适配器，必须借助于控制单元CU320-2或CU310-2或SIMOTION D才能控制电动机的运动。

2）装机装柜型的功率模块不需要CUA31（已集成了CUA31），直接和CU310DP、CU320、SIMOTION D连接。

2.3.2 CF卡

CF卡是SINAMICS S120的控制单元工作时必需的存储设备，其中保存了固件（Firm-ware）、用户数据、授权等信息，在断电情况下数据也能够永久保存。STARTER软件中的“Copy RAM to ROM”操作即将数据存储在CF卡上。在CF卡的标签上包含了固件版本、序列号等基本信息。

根据CF卡的订货号可以确定CF卡的固件版本、是否带性能扩展。CF卡的订货号为：6SL3054-0①②0③-1④A0。

①②为版本号，其中①处的B=1，C=2，D=3，E=4；②处的B=1，C=2，D=3，E=4，F=5，G=6，H=7，J=8。

③表示是否带有性能扩展，其中0为不带性能扩展，1为带性能扩展。

④表达的是CU的类型，其中A代表CU310或CU320，B代表CU310-2或CU320-2。

例如：6SL3054-0EJ00-1BA0，代表其固件版本为4.8，不带性能扩展，可用于CU310-2或CU320-2。

SINAMICS S120 CF卡的选型需要注意以下三个方面：

1. 固件版本

在购买CF卡后，卡内即带有了SINAMICS S120的固件（Firmware）。SINAMICS S120的控制单元CU310、CU320、CU310-2、CU320-2所使用的CF卡是通用的，CU310和CU320已在2013年10月停产，CU310、CU320与新一代CU310-2、CU320-2使用的CF卡固件版本不同。

2. 是否带性能扩展

CF卡内的性能扩展（Performance Expansion）是一个授权，带性能扩展的CF卡在其根目录下多了一个KEYS文件夹，其中含有授权码文件。通过它可以增加CU320-2可控制的轴的数量。CU320-2完全按照轴数发放授权，伺服/矢量运行模式从第4个轴开始，V/f模式从第7个轴开始，无论计算能力如何，都必须进行性能扩展。不带有性能扩展的CF卡也可以补订性能扩展授权6SL3074-0AA01-0AA0。控制单元CU310-2是S120单轴控制单元，不需要使用带性能扩展的CF卡。

3. 是否带集成安全功能

S120的安全集成扩展功能（Safety Integrated Extended Function）也是一个授权，它用于控制单元扩展集成安全功能，授权与使用安全功能的轴数有关。这个授权以附件的形式（-Z F0x，x=1，2，…，6，轴数）添加在CF卡订货号后面。比如，6SL3054-0ED01-1BA0-Z F06，即为CU320-2使用的版本为V4.3的带性能扩展的带6个轴安全功能的CF卡。不带安全集成扩展功能授权的CF卡可以补订授权6SL3074-0AA10-0AA0，以达到相同的效果。6SL3074-0AA10-0AA0是一个单轴安全功能授权，可以重复订货。

使用CF卡时的注意事项有以下几点：

1）SINAMICS S120只能使用产品样本中提供的产品，不能使用第三方CF卡。

2）只能在断电情况下进行插拔操作。

3）可以使用读卡器访问CF卡数据，不允许进行格式化，修改数据前应做好备份。

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

5）在CF卡的. . . \ SIEMENS\ SINAMICS\ DATA\ CFG文件夹内含有GSD文件。

2.3.3 通信板

S120控制单元CU上的选件插槽可以插放通信板卡和TB30端子扩展板（将在2.3.4小节中介绍）。

通信板中有用于CAN总线通信的CBC10通信板卡及用于PROFINET通信使用的CBE20和CBE30通信板卡，产品图见表2-26。

1. CAN总线通信板卡（CBC10）

CBC10具有支持CAN协议的CAN总线接口，符合CANopen驱动协议，可将SINAMICS S120驱动系统通过CAN总线连接到上位自动化系统中。

2. PROFINET通信板卡（CBE20、CBE30）

CBE20是用于S120 CU320的PROFINET通信的板卡，可将SINAMICS S120驱动系统连接到PROFINET网络，多个S120的CBE20之间可进行SINAMICS LINK通信。该通信板支持TCP及具有等时同步实时以太网属性（Ethernet IRT）和实时以太网属性（RT）的PROFINET IO。该通信板有4个以太网接口，通过LED可以诊断其功能状态和通信状态。

控制单元CU320-2配备通信板CBE20时，只有一个通信接口能用于等时同步。如果控制单元是CU320-2DP，用于等时同步的接口要么是它自己的DP接口，要么是CBE20的PN接口；如果控制单元是CU320-2PN，用于等时同步的接口要么是它自己的内部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及具有等时同步实时以太网属性（Ethernet IRT）和实时以太网属性（RT）的PROFINET IO。

2.3.4 端子扩展I/O板

S120的I/O扩展有两种方式：插拔式端子板（TB30）和端子模块（TM15、TM31、TM41、TM120、TM54F），产品图见表2-27。

1. 插拔式端子板

TB30是一种插拔式接线端子扩展板，可插在控制单元CU320-2或SIMOTION D4x5的选件插槽中，用于扩展数字量输入/输出及模拟量输入/输出。具有4路数字量输入、4路数字量输出和2路模拟量输入、2路模拟量输出（即模拟量设定值接口）。

2. 端子模块

端子模块是卡紧在安装导轨（符合EN 60715）上的端子扩展模块，S120常用的端子扩展模块有：TM15、TM31、TM41、TM120，根据所接模块的类型，控制单元可以扩展多种类型的接口，接口见表2-28。还有用于安全控制的端子扩展模块TM54F。

TM120不仅可转换温度信号也可转换编码器信号。在编码器信号转换时，需和编码器模块（如SMC、SME）一起使用。即TM120和编码器模块SMC组合在一起相当于一个外部编码器模块SME120/SME125。

通过TM54F模块可以实现SINAMICS S120的所有安全功能。每个控制单元只能连接一个TM54F，接口见表2-29。

2.3.5 DMC20 DRVIE-CLiQ Hub模块

DRIVE-CLiQ集线器模块DRIVE-CLiQ Hub Module Cabinet 20（DMC20）如图2-31所示，它是一个卡紧在安装导轨（符合EN 60715）上的扩展模块，用于星形布置DRIVE-CLiQ总线，防护等级为IP20。通过DMC20有6个DRIVE-CLiQ插口，可以连接5个DRIVE-CLiQ装置。它具有1个DC 24V电源端子，DMC20 DRIVE-CLiQ集线器模块的状态利用多色LED指示灯进行显示。

DMC20 DRIVE-CLiQ集线器可以收集多个编码器的信号，并通过一根DRIVE-CLiQ电缆将其转发给控制单元，如图2-32所示。

另外，DMC20 DRIVE-CLiQ集线器可以扩展多个驱动器，用于驱动轴的并行连接，如图2-33所示。若要求删除单个DRIVE-CLiQ节点，并不会中断其余节点通过DRIVE-CLiQ网段进行的数据交换。

DME20 DRIVE-CLiQ集线器模块如图2-34所示，它提供的功能与DMC20相同，在已有驱动组的基础上增加了5个DRIVE-CLiQ插口。具有一个用于为电子元件供电的接口，通过DC 24V圆形连接器，其导线截面积为4×0.75mm（0.03in）²（针1+2在内部连接在一起；针3+4在内部连接在一起）。具有6个盲插头，用于密封未使用的DRIVE-CLiQ插座。DME20与DMC20的差别在于，DME20是在控制柜外部安装使用，其外壳的防护等级为IP67。另外，DME20的固件版本不低于V2.6。

只有在驱动对象星形连接到控制单元或连接到DRIVE-CLiQ Hub DMC20/DME20上时，才允许热插拔。系统不支持其余DRIVE-CLiQ组件之间DRIVE-CLiQ热插拔，例如：电动机模块和编码器模块/端子模块之间、电动机模块和电动机模块之间。

2.3.6 VSM10电压检测模块

电压检测模块VSM10是一个卡紧在安装导轨（符合EN 60715）上的扩展模块，接口见表2-30，用于采集电压实际值，可以极精确地测定电网电压。

VSM10提供了两种电压检测接口（3AC 690V、3AC 100V），用于不同的电源系统。两个电压接口不能同时使用。其中3AC 100V电压接口可用于接入变压器，而3AC 690V电压接口可用于下列电源系统：

（1）3AC 600V内的所有电源类型

（2）三相3AC 690V内有接地星点的电源和IT电源

除了检测电压以外，VSM10还可以接入一个检测电源电抗器发热情况的温度传感器。此外，它上面还有两个模拟量输入来监控电源滤波器的功能。所有检测出的数据都通过DRIVE-CLiQ传输到上一级系统。

电压检测模块达到了无线电干扰电压类别C2，干扰电压限值等级为A1，干扰辐射限值等级为A。

VSM10模块的基本应用场合如下：

1）在书本型设备上，与ALM结合使用时，在电网状况不佳（存在明显电压波动、短时电源中断）的情况下，VSM10除了提供电压检测功能外，还可用于提高设备的耐用性，使设备极为可靠地运行。

2）在装机装柜型调节型接口模块AIM和非调节型电源模块SLM中，VSM已经作为标配部件集成在其内部。

3）在矢量控制中，进行同步和旁路切换时，为实现同相位切换，必须要用到VSM。

2.3.7 S120的编码器模块

在SINAMICS S120驱动系统中，电动机模块只能连接带DRIVE-CLiQ通信接口的编码器，为此西门子公司专门设计了带有DRIVE-CLiQ接口的电动机。而不带DRIVE-CLiQ接口的电动机和不带集成DRIVE-CLiQ接口的外部编码器则必须通过编码器模块才能接入系统，因为编码器模块能够将编码器信号和温度信号转换成DRIVE-CLiQ的通信方式。目前西门子提供两种编码器模块：直接安装在机柜内的机柜式编码器模块（SMC）和安装在机柜外部的外部编码器模块（SME）。S120系统编码器模块连接示例如图2-35所示，图中集成了DRIVE-CLiQ接口的电动机和带DRIVE-CLiQ接口的编码器可以直接通过DRIVE-CLiQ电缆连接到电动机模块，未集成DRIVE-CLiQ接口的电动机和常规编码器则通过SMC将信号转换后再通过DRIVE-CLiQ电缆连接到电动机模块上。

下面介绍三种编码器单元：

1. 电动机集成编码器单元（SMI）

这里的电动机专门设计（例如1FK7和1FT7同步电动机以及1PH7和1PH8异步电动机），内含编码器和DRIVE-CLiQ接口，直接接至S120的电动机模块MM即可。这样，电动机编码器信号、温度信号和额定铭牌数据（例如订货号、电压、电流和转矩等额定参数）可以直接传输给控制单元。系统可以自动识别这些电动机和编码器的型号，使电动机的调试和诊断变得更加简便。SMI跟电动机一起接在控制柜外，DRIVE-CLiQ电缆连接符合防护等级IP67。

2. 机柜安装式编码器单元（SMC）

无法获得DRIVE-CLiQ接口的电动机，或除电动机编码器外还需要使用外部编码器时，可以使用SMC，SMC接入驱动系统示意图如图2-36所示。SMC需为编码器提供电源，必须为SMC模块提供单独的DC 24V电源，因此用到的DRIVE-CLiQ电缆可不带24V。SMC模块本身并不存储电动机数据或编码器数据。

目前机柜安装式编码器模块有SMC10、SMC20、SMC30和SMC40四种类型，产品图见表2-31，均可单独进行选型和订购。四种编码器模块都可以卡装在导轨TH35上，并通过DRIVE-CLiQ接口连接控制单元。其中SMC10、SMC20和SMC30只允许连接一个编码器系统，SMC40支持两个编码器系统，两个编码器系统彼此独立将信号转换为两个DRIVE-CLiQ编码器信号。若连接了超出规定数量的编码器系统，则会导致设备损坏。

1）SMC10模块支持旋转变压器信号及温度信号转换（有1路电动机温度传感器信号输入），编码器电缆的最大长度为130m。最大可测量频率（转速）见表2-32。

2）SMC20模块支持增量型编码器SIN/COS（1Vpp）信号或绝对值编码器EnDat2.1、EnDat2.2（产品编号02）信号或绝对值编码器SSI信号，支持温度信号转换（有1路电动机温度传感器信号输入）。

3）SMC30模块支持增量型编码器TTL/HTL信号或绝对值编码器SSI信号，支持温度信号转换（有1路电动机温度传感器信号输入）。如果TTL/HTL信号和SSI信号从同一个测量值中导出，则这两个信号可以在端子X521/X531上加以组合。支持的最大编码器频率为300kHz。

4）SMC40模块接口如图2-37所示，只支持绝对值型编码器EnDat2.2（产品编号22）的信号。编码器电缆的最大长度为100m，必须确保编码器要求的电源电压。两个编码器接口通道是固定分配和完全独立的，因此EnDat2.2编码器信号转换为DRIVE-CLiQ信号都必须使用一条自身的DRIVE-CLiQ电缆，且不允许相互混淆。

图2-38中给出了通过SMC40连接编码器系统的两种不同的连接方式：

1）与带制动器和光学编码器的标准电动机的连接。

图2-38中显示的是带齿轮箱的用于转台驱动的标准电动机。转台具有带EnDat2.2接口的角度测量系统。测量出的角度数据通过EnDat2.2传输至SMC40，并由此通过DRIVE-CLiQ继续传输至控制单元。电动机包含一个集成的编码器分析仪和温度分析仪，可通过DRIVE-CLiQ将数据直接传输至电动机模块。

2）与不带DRIVE-CLiQ接口的直线电动机连接。

速度和位置通过EnDat2.2接口由带有线性标度的直线电动机继续传输至SMC40，并由此通过DRIVE-CLiQ传输至端子模块TM120。直线电动机的温度传感器直接将模拟温度值传输给TM120，TM120确保了温度电缆的安全电气隔离，并将温度数据和DRIVE-CLiQ协议中的速度数据和位置数据继续传输至电动机模块。

若使用机柜安装式编码器模块SMC40，在初次调试时连接至拓扑结构，务必注意下列连接条件：

1）至少通过DRIVE-CLiQ连接一个DRIVE-CLiQ接口X500/1或者X500/2到SMC40上。

2）将EnDat编码器连接到配套的编码器接口X520/1（到X500/1）或X520/2（到X500/2）上。

3）只在星形拓扑结构中连接SMC40。DRIVE-CLiQ插口X500/1和X500/2不可以用于串联电路。

当编码器模块SMC40连接了编码器时，才会被加入拓扑结构中，如果没有连接编码器，SMC40不会加入拓扑结构中。

3. 机柜外编码器单元（SME）

机柜外部的直接编码器系统可以连接到外部编码器模块SME上，具有较高的防护等级（IP67），该模块能够评估测量信号，将其转换为DRIVE-CLiQ信号，没有独立的电源接线端，需带有24V的DRIVE-CLiQ电缆为编码器供电，SME接入驱动系统如图2-39所示。SME模块本身并不存储电动机数据或编码器数据。

目前机柜外部安装式编码器模块有SME20、SME25、SME120和SME125四种类型，模块示意图如图2-40所示。模块的接线只能使用MOTION-CONNECT DRIVE-CLiQ电缆，MOTION-CONNECT 500型电缆的最大长度为100m，MOTION-CONNECT 800型为75m。

1）SME20模块支持增量型编码器SIN/COS（1Vpp）带/不带参考信号，支持温度信号转换（要使用规定的适配电缆6FX8002-2CA88）。具有12芯编码器接口。

2）SME25模块支持SIN/COS（1Vpp）增量信号或绝对值编码器EnDat2.1、EnDat2.2（产品编号02）信号或绝对值编码器SSI信号。具有17芯编码器接口。

3）SME120模块支持增量式编码器SIN/COS（1Vpp）信号。当电动机的温度信号未进行安全电气隔离时或者由于某些原因无法进行隔离时，都需要使用SME120。SME120主要应用在直线电动机上。

4）SME125模块支持SIN/COS（1Vpp）增量信号或绝对值编码器EnDat2.1、EnDat2.2（产品编号02）信号或绝对值编码器SSI信号。当电动机的温度信号未进行安全电气隔离时或者由于某些原因无法进行隔离时，都需要使用SME125。SME125主要应用在直线电动机上。

2.3.8 DRIVE-CLiQ电缆

DRIVE-CLiQ全称为驱动系统组件的智能连接，它是西门子新一代驱动装置之间的通信电缆。S120驱动系统与上位控制器之间的通信多采用PROFINET或PROFIBUS，而SIMANICS系统各个组件之间则通过内部的DRIVE-CLiQ通信接口进行连接。DRIVE-CLiQ具有以下属性：

（1）通过控制单元自动识别组件

所有通过DRIVE-CLiQ连接的组件都有一个电子铭牌，所有组件的“电子铭牌”信息都存储在控制单元的“电子铭牌”数据库中。当对设备进行自动在线配置时，控制单元会自动识别已通过DRIVE-CLiQ连接的组件，并将其各项技术数据装载到控制单元中（4.0版本以上的控制单元还会自动将不同版本的组件更新），不再需要手动输入铭牌数据。电子铭牌信息包括：部件类型、订货号、生产厂家、硬件版本、序列号、技术数据等。

（2）所有组件上统一的接口

SIMANICS系统中的所有组件上都有DRIVE-CLiQ通信接口，这些组件包括：控制单元、电源模块、电动机模块、电动机和编码器、端子扩展模块等。书本型电源模块和电动机模块的DRIVE-CLiQ接口在模块的顶部，装机装柜型电源模块和电动机模块的DRIVE-CLiQ接口在CIM（通信接口模块）上，因此装机装柜型装置的电源模块和电动机模块都需要配备对应的CIM模块，需要按设备备件。

（3）可对组件进行诊断和维修

通过DRIVE-CLiQ可对组件的DRIVE-CLiQ的接口和电缆进行故障诊断。当发生传输故障时，可分析参与模块中的故障计数器来确定发生故障的连接部件的位置，诊断参数见表2-33。不仅可以看到故障计数器的整体情况，还可以进行单个连接的详细诊断。针对所选的连接，可以设置采集故障数量的间隔时间，并且通过参数进行跟踪。如果连接错误的话，则可以通过记录传输故障的出现情况和驱动的其他事件联系起来。

1. DRIVE-CLiQ电缆介绍

DRIVE-CLiQ是基于世界范围内普及的100Mbit/s以太网技术，遵循PROFIBUS协议的连接，相当于以太网连接方式的PROFIBUS-DP，相比传统的PROFIBUS-DP只支持总线型连接，以太网连接的拓扑结构更加简单（支持各种拓扑结构），传输速度也更快。

除了标准的以太网连接外，扩展的RJ45插头和插座提供了两个额外的触点，用于分配24V直流电压，可以为测量系统供电，接口见表2-34。

在何种情况下使用带有24V的DRIVE-CLiQ电缆取决于所连接的设备是否需要24V供电，下面列举了四种不同电动机在连接时如何选取DRIVE-CLiQ电缆的情况：

1）伺服电动机带DRIVE-CLiQ接口：就是电动机内部含有集成编码器SMI模块，而电动机没有24V独立接线端，因此需要带24V的DRIVE-CLiQ电缆为集成编码器SMI供电。

2）伺服电动机带集成编码器，但没有DRIVE-CLiQ接口：这种需要用SMC编码器模块，将标准编码器电缆连接到SMC上（用SMC10/20根据编码器选择），SMC再通过DRIVE-CLiQ与电动机模块相连接，SMC模块可单独外接24V电源，因此DRIVE-CLiQ电缆用不带24V的即可。

3）异步电动机不带集成编码器：选择的编码器带DRIVE-CLiQ接口（就是SM类模块集成在编码器内），编码器不含有24V电源接线端，因此需要带24V的DRIVE-CLiQ电缆为其供电。

4）异步电动机不带集成编码器：选择的编码器不带DRIVE-CLiQ接口，需要外接SMC模块，则DRIVE-CLiQ电缆用不带24V的即可。

总之，柜内组件间连接的DRIVE-CLiQ电缆都不需要带24V。SME和SMI都需要带24V的DRIVE-CLiQ电缆。

DRIVE-CLiQ电缆有灰色和绿色电缆，根据不同的防护等级、安装形式等，可以分为不同的系列，每一系列电缆都有其独立的订货号，其最大允许长度也是不同的。常见的电缆系列有MOTION-CONNECT 500、MOTION-CONNECT 800等。

MOTION-CONNECT 500（MC500）：适用于固定安装的场合。

MOTION-CONNECT 800（MC800）：适用于各种应用场合，尤其是需要拖动电缆的场合，高机械强度，抗油污。它们的区别见表2-35。

可以使用DRIVE_CLiQ电缆耦合器（6SL3066-2DA00-0AB0）将两段电缆连接在一起，从而实现MC500与MC800的混合连接，耦合器需要配合防护等级为IP67的DRIVE_CLiQ插头使用。

在将MC500电缆与MC800电缆混用时，需要遵循以下原则：

∑MC500+2×∑MC800+nc×5m≤100m

式中，∑MC500——订货号为6FX5002-2DCxx的各段电缆的长度之和；

∑MC800——订货号为6FX8002-2DCxx的各段电缆的长度之和；

nc——DRIVE_CLiQ电缆耦合器的数量，最多3个。

例如，MC500电缆长度为35m时，通过一个DRIVE_CLiQ耦合器可以连接MC800电缆的最大长度为30m。

另外，还可以使用DRIVE_CLiQ集线器DMC20（6SL3055-0AA00-6AA0）或DME20（6SL3055-0AA00-6AB0）来延长电缆的最大允许长度。

使用DMC20或DME20可以使电缆最大允许长度翻倍，需要遵循的原则如下：

集线器之前：∑MC500+2×∑MC800+nc×5m≤100m

集线器之后：∑MC500+2×∑MC800+nc×5m≤100m

SINAMICS S120驱动系统最多允许两个集线器串联，这样在使用MC500电缆时最大允许长度可以达到300m。

SINAMICS S120驱动系统DRIVE_CLiQ电缆最大长度应用举例如图2-41所示。

2. 必须遵守的DRIVE-CLiQ布线规则

进行DRIVE-CLiQ组件的布线时，需遵循特定规则，这样便不必对STARTER软件中离线创建的拓扑结构进行修改。必须遵循的DRIVE-CLiQ布线规则如下：

1）控制单元的一条DRIVE-CLiQ支路上禁止连接超过14个DRIVE-CLiQ节点（例如12个V/f轴+1个电源模块+1个附加模块）。

2）一个控制单元上禁止连接超过8个电动机模块，多轴电动机模块上，一根轴相当于一个模块（1个双轴电动机模块=2个电动机模块），特例：CU320-2采用V/f控制时最多允许连接12个电动机模块。

3）V/f控制中，控制单元的一条DRIVE-CLiQ支路上禁止连接超过4个节点组件。

4）组件禁止环形布线和重复布线。

5）在包含一个DRIVE-CLiQ连接的拓扑结构中，只有一个控制单元允许用作DRIVE-CLiQ主站。

6）书本型装置：禁止并联电源模块或电动机模块。

7）装机装柜型装置：只在矢量控制和V/f控制中允许并联，一条并联回路内禁止连接超过4个电源模块或4个电动机模块，且一条并联回路在拓扑结构中只有一个驱动对象。

8）并联电动机模块时，每个电动机模块仅允许配备一个集成DRIVE-CLiQ接口（SINAMICS编码器模块）。

9）不同结构类型的混用：装机装柜型电动机模块和书本型电动机模块必须连接到不同的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，允许混合使用V/f控制和矢量控制或伺服控制。

11）最多可连接24个驱动对象（Drive Objects，即DOs）。

详细的DRIVE-CLiQ布线规则，参见S120功能手册FH1的12.10章节。

3. 六种DRIVE-CLiQ连接示例

（1）采用矢量控制的脉冲频率相同的驱动组

驱动组中包含3个脉冲频率相同的装机装柜型电动机模块，或3个采用矢量控制的书本型电动机模块。脉冲频率相同的装机装柜型电动机模块或采用矢量控制的书本型电动机模块可连接在控制单元的一个DRIVE-CLiQ接口上，图2-42所示的是将3个电动机模块连接至DRIVE-CLiQ接口X101的方案。

1）针对DRIVE-CLiQ组件（控制单元除外），DRIVE-CLiQ端子Xx00为输入端，其他为输出端。

2）单独的电源模块应直接连接至控制单元的DRIVE-CLiQ端子X100。

3）控制单元的DRIVE-CLiQ电缆应连接至第一个电动机模块的端口X400，电动机模块间的DRIVE-CLiQ电缆应从端口X401连接到下一个组件的端口X400上。

（2）采用矢量控制的脉冲频率不同的驱动组

脉冲频率不同的电动机模块最好连接至控制单元上的不同的DRIVE-CLiQ支路上，当然也可连接到相同的DRIVE-CLiQ支路上。图2-43所示的是驱动组中包含4个脉冲频率不同的装机装柜型电动机模块：两个脉冲频率为2kHz，两个脉冲频率为1.25kHz。

1）脉冲频率不同的电动机模块分别连接至控制单元上的DRIVE-CLiQ端子X101和X102上。

2）脉冲频率相同的电动机模块连接在控制单元的一个DRIVE-CLiQ支路上。

3）通过DRIVE-CLiQ将电动机编码器或编码器模块连接至电动机模块端子X402。

（3）采用矢量控制的含有并联模块的驱动组（装机装柜型）

如图2-44所示，驱动组中包含2个并联的电源模块和相同类型的装机装柜型电动机模块：

1）2个调节型电源模块和2个电动机模块分别连接在控制单元上的DRIVE-CLiQ端子X100和X101上。

2）每个AIM分别连接至各自的ALM的端子X402上。

3）通过DRIVE-CLiQ将电动机编码器或编码器模块连接至第一台电动机模块的端子X402上。

（4）S120功率模块布线示例

模块型PM340通过PM-IF接口直接连接控制单元CU310-2，装机装柜型PM340通过DRIVE-CLiQ接口连接控制单元：

1）模块型PM340：配备控制单元CU310-2，通过编码器连接至端子X100，或连接至TM31的X501，再由TM31的端子X500连接到端子X100，如图2-45所示。

2）装机装柜型PM340：通过DRIVE-CLiQ接口端子X401、X400连接电动机编码器或编码器模块，由端子X402连接至控制单元，如图2-46所示。

（5）伺服控制中的驱动布线示例

如图2-47所示，采样周期为250μs/ALM、125μs/电动机模块、1ms/端子模块TMx：

1）尽可能不要将端子模块和直接测量系统的编码器模块连接到电动机模块的DRIVE-CLiQ支路上，而是连接至控制单元的空置DRIVE-CLiQ接口。

2）在采用伺服控制、电流控制器周期为125μs，包含一个电源模块的6轴最大组态范围条件下，最多可连接9个编码器。

图2-47中，SMM是单轴电动机模块，DMM是双轴电动机模块，SMx是电动机编码器，SMy是直接测量系统，TMx=TM31、M15DI/DO、TB30。

（6）V/f控制的布线示例

如图2-48所示，采样周期为250μs/ALM、500μs/电动机模块、2ms/端子模块TMx：

1）在V/f控制中最多可控制12个轴。

2）在矢量V/f控制中，控制单元的一条DRIVE-CLiQ支路上禁止连接超过4个节点。

图2-48中，ALM是调节型电源模块，TMx是TM31、TM15DI/DO。

以上为S120系统中DRIVE-CLiQ通信的简介，详细介绍及硬件配置详见S120功能手册FH1和相关设备手册（《SINAMICS S120书本型功率单元设备手册》《SINAMICS S120装机装柜型功率单元设备手册》《SINAMICS S120控制单元和扩展系统组件设备手册》）。

2.3.9 操作面板

1. 基本操作面板BOP20

基本操作面板BOP20是一款简易操作面板（需单独订货），如图2-49所示，可以插放在控制单元上进行操作，用以实现下列功能：

1）输入参数和激活功能。

2）显示运行状态、参数、报警和故障。

使用BOP20面板可以进行SINAMICS S120的简单调试，对于复杂的多轴传动系统，使用BOP20调试非常烦琐，推荐使用STARTER软件进行调试。

BOP20基本操作面板带两行显示区域、6个按键和一个带有背光的屏幕。其后部集成有插头连接器，为BOP20基本操作面板与控制单元的通信供电。BOP20基本操作面板的显示区和按键说明分别见表2-36和表2-37。

2. 高级操作面板AOP30

高级操作面板AOP30通过RS232串口连接至控制单元，如图2-50所示，可以安装在柜门上。

AOP30可以显示纯文本内容，也可以通过状态条显示过程变量。它还支持中文显示，能够方便地对驱动系统进行调试、操作和诊断。

AOP30高级操作面板是SINAMICS系列的一种可选购的输入/输出设备，支持中文界面显示，用于调试、操作和诊断。V2.5版本以上的变频器支持中文界面显示，AOP30和控制单元CU320-2之间通过串行接口RS232进行PPI协议通信。该操作面板适合安装在厚度为2～4mm的控制柜柜门中。