【暢學技術】SINAMICS S200 PN 應用參考（下）

1、概述

隨著西門子新一代伺服驅動系統 SINAMICS S200 PROFINET 版本的推出，SINAMICS S200 將與 SIMOTICS S-1FL2 與 Motion Connect 350/380 相結合，作為新型單軸 AC/AC 伺服系統，增強了伺服驅動產品的競爭力并擴大了西門子在標準伺服市場的產品組合覆蓋范圍。

S200 PROFINET 版本由基本版 (S200 Basic PN) 和標準版 (S200 PN) 組成。借助 PROFINET 接口，系統可與 SIMATIC 控制器完美結合，幫助用戶實現從基本到的各類運動控制任務。

圖1-1

為了使工程師能夠快速、方便地了解 SINAMICS S200 在實際中的應用，為日后的項目提供參考。我們將分兩部分為大家分別介紹 S200 PN 在泡罩機、并聯機械手、5G裝配線、鋸齒磨片機、點焊機和鋰電隔膜分切機中的應用。

上一篇推文中已經為大家介紹了S200 PN在全伺服高速泡罩裝盒一體機中的應用、S200 PN在5G組裝裝配線中的應用及S200 PN在汽車電子行業全伺服點焊機中的應用三個已實現的實際應用案?！緯硨W技術】SINAMICS S200 PN 應用參考（上）

本文將為大家介紹 S200 PN 在并聯機械手分揀機、鋸齒磨片機、鋰電隔膜分切機以及食品包裝行業2D并聯機械手等4個實際案例中的應用，供大家參考。

2、應用案例參考

2.1 S200 PN 在并聯機械手分揀機中的應用 

1. 設備描述及背景信息

并聯機械手分揀機用于隨機來料分揀、裝盒，多搭配機器視覺獲取來料坐標。來料通常呈現隨機擺放角度以及不同的間距，沒有任何規律可言。

此應用為濕巾封口涂膠與裝箱，從來料輸送帶上抓取后，通過圓弧與直線路徑將封口涂膠，并放入紙箱中。運行過程需要伺服驅動滿足快速定位以及高速執行路徑插補運動。

圖2-1

2. 解決方案及系統配置

為了滿足這一高速生產節拍的機械手應用需求，采用了西門子SIMATIC S7-1515SP PC2 T 控制器加 S200PN伺服驅動系統的整套解決方案。

系統解決方案和系統配置如下圖所示。

圖2-2

其中3軸智能機械手的主臂和工具軸根據選型結果：

– 主臂采用0.75kW的S200 PN標準版伺服驅動器、配合0.75kW的1FL2伺服電機。

– 工具軸采用0.1kW的S200 PN標準版伺服驅動器、配合0.1kW的1FL2伺服電機。

– 所有電機電纜采用MC380的高柔性電機電纜以滿足線纜可以在高速移動拖鏈中的折彎應用需求。

3. 客戶突破關鍵點和產品優勢

–  S200 高動態與高過載性能，提高生產節拍。

–  在 PLC 控制器中創建運動機構工藝對象，可輕松實現并聯機械手的運動控制。

–  S200 集成 Webserver 調試工具，通過IE瀏覽器調試，縮短設備調試時間。

–  S200 伺服驅動器和 1FL2 伺服電機緊湊的設計結構極大地節省了客戶電柜和機械的安裝空間，使得整體設備更加的美觀和緊湊。

–  1FL2 電機重量減輕，降低了主臂負載。

–  S200 具有 CE、UL，UKCA，KC、EAC、RCM 認證標準，助力客戶海外業務拓展。

1. 設備描述及背景信息

這個應用案例是 SINAMICS S200 PN 伺服驅動系統在木工行業全伺服鋸齒磨片機中的應用。該設備主要對鋁、鐵、硬質合金鋸片，以及各種類型的割草刀片進行打磨和加工。

目前市場上，主流的鋸齒磨片機的打磨生產節拍需求是2.5s/片，軸主要動作是砂輪模組進給，機器工藝步驟：送料 → 前角磨 → 后角磨 （進刀，旋轉，推刀，推齒） → 側邊磨 → 出料。

圖2-3

2. 解決方案及系統配置

設備是單軸點對點定位控制要求，為了滿足這一應用需求，采用了西門子 SIMATIC S7-1500 PLC 控制器加上西門子新推出的 SINAMICS S200PN 伺服驅動的解決方案，系統解決方案和系統配置如下圖所示。

圖2-4

經過現場的終測試，高動態特性的 SINAMICS S200 伺服系統與 SIMATIC 控制器的完美結合，使得機器的控制精度從之前的0.06mm提升至0.04mm，S200 的定位控制可以保證位置環無超調?？刂凭鹊囊恢滦詮闹暗?.02~0.06mm提升至0.03~0.04mm，增強了客戶設備在當前行業中的市場競爭力。

3. 客戶突破關鍵點和產品優勢

–  S200伺服驅動系統的高動態性在該設備上得以體現，高達3.5倍的過載能力可以滿足頻繁的加減速。

–  使用驅動中集成的 EPOS 基本定位功能，大大節省了 PLC 的運動控制資源。

–  使用 Startdrive 進行 EPOS 功能的設置，創新的快速調試指導，通過清晰的指導和簡潔的說明完成對 S200 的調試，大大節省了調試時間。

–  強大的一鍵優化功能可以大大簡化伺服驅動系統優化的調試工作，使設備獲得更高更完美的動態性能。

–  與 SIMATIC 控制器一起，輕松完成運動控制任務。

1. 設備描述及背景信息

該設備主要對鋰電池隔膜進行分切。幅寬3m的鋰電隔膜在放卷電機和牽引電機的控制下，通過切刀裁切成500mm的小段，然后通過收卷電機進行重新卷繞。切刀在放卷電機和牽引電機之間，被裁切的鋰電隔膜通過牽引電機后分別向上去上收卷電機或向下去下收卷電機，全程需要對張力進行控制，同時要求在200m/min的速度下保證重新卷繞后的產品端面整齊。

圖2-5

2. 解決方案及系統配置

為了滿足這一應用需求，采用西門子 SIMATIC S7-1515 PLC 控制器加上西門子新推出的 SINAMICS S200PN 伺服驅動系統的整套解決方案，系統解決方案和系統配置如圖2-6所示。

圖2-6

S200 采用速度控制，在 PLC 中使用西門子提供的標準收放卷功能庫進行材料收放卷時的張力控制。

經過現場的測試，分切后再收卷的產品卷繞效果良好，達到客戶的要求。S200驅動系統電機的高動態特性可以保證其在高速下的轉速和扭矩波動盡可能小，在200米/分鐘的速度下，伺服電機的速度波動僅正負2.5轉/分鐘，從而保障產品達到目標效果。

3. 客戶突破關鍵點和產品優勢

–  S200 驅動系統的高動態特性可以保證其在高速下的轉速和扭矩波動盡可能小，張力波動小。

–  S200 集成 Webserver 調試工具，通過 IE 瀏覽器調試，縮短設備調試時間。

–  西門子全球資源庫的收放卷標準庫，功能齊全，包含了不同系統配置時的張力控制、卷徑計算、摩擦補償等，提供的樣例程序使用方便。

–  S200 系統支持CE、UL、UKCA、KC等認證標準，滿足客戶將設備出口海外，拓展海外業務的需求。

2.4 S200 PN 在食品包裝行業 2D 并聯機械手中的應用 

1. 設備描述及背景信息

并聯機械手使用門型路徑進行物料取放，該設備主要對裝箱完成的食品飲料進行堆垛取放。機械手的2個主臂采用S200 PN伺服控制，同時 PLC 要求必須使用 S7-1511T CPU，不能增加成本。

門型路徑是Z軸垂直移動550mm，X軸水平移動300mm，Z軸再垂直移動350mm，以此往復，同時在拐角處采用圓弧過渡。

設備要求高動態特性，2s內走完設定的門型路徑，配合 S7-1511T 實現機械手空間路徑的規劃。

圖2-7

2. 解決方案及系統配置

為了滿足這一應用需求，采用西門子 SIMATIC S7-1511T PLC 控制器加上西門子新推出的 SINAMICS S200PN 伺服驅動系統的整套解決方案，可以實現 2D 機械手的空間路徑插補運動，系統解決方案和配置如下圖所示。

圖2-8

S200 采用速度控制，在 PLC 中創建運動機構工藝對象，使用西門子提供的運動機構相關的標準庫來實現機械手的路徑運動。

經過現場的終測試，機械手走完門型要求的路徑時間為1.7s，且運行過程中機械無明顯抖動，提升效率的同時還能降低了機械的振動，提高機械壽命，增強了設備在當前行業中的市場競爭力。

3. 客戶突破關鍵點和產品優勢

–  S200驅動系統的高動態特性可以保證機械手的高運動節拍。

–  S200集成 Webserver 調試工具，通過IE瀏覽器調試，縮短設備調試時間。

–  驅動系統的一鍵優化功能，使驅動器發揮佳的運行效率，達到高速響應和穩定運行的目標。

– 西門子T CPU提供標準的2D機械手運動機構模型，在工藝對象里根據提示就可以完成配置，簡單明了。

– 同時在西門子全球資源庫中提供了運動機構相關的標準庫，大大降低了工程師編程的工作量。

–  新發布V3.0版本的1511T，其帶軸能力較之前版本大大提高，配合高動態的 S200 伺服驅動系統，滿足機械手快速準確穩定的定位需求。

–  S200 驅動器和1FL2伺服電機緊湊的設計極大地節省了客戶電柜和機械的安裝空間，使得整體設備更加的美觀和緊湊。