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精彩内容

传统的驱动系统调试，必须要在驱动系统安装完毕后才能够进行，所以在项目的开发和设计阶段，无法进行驱动性能的分析，也不能完全预测驱动的系统行为。往往是在调试期间或者后期才能发现问题，造成一定的滞后性。比如驱动器的动态响应不能满足工艺节拍的要求，或者与控制器通信的逻辑控制程序不正确等。

为了实现驱动的数字化双胞胎应用，虚拟化的 SINAMICS 驱动器 SINAMICS DriveSim Basic 应运而生。

它可以根据负载和工艺要求选择正确的驱动器，配合 NX MCD 等软件实现驱动行为可视化，修正和验证控制器与驱动器之间的通信逻辑等，即在控制器逻辑程序功能测试和机械负载特性等方面都可以实现驱动的虚拟仿真。

DriveSim Basic 以功能模块单元 FMU 形式提供，满足功能模块接口 FMI 协议，此协议是开放的免费的，它定义了一个容器和一个交换动态模型的接口。这样 DriveSim Basic 就可以集成到支持 FMU 的仿真工具中，例如：SIMIT、Simcenter Amesim、ANSYS TwinBuilder, Matlab Simulink。

SINAMICS DriveSim Basic 提供矢量和伺服两种仿真模型，支持的 SINAMICS 驱动器有：

VECTOR: G110M、G115D、G120、G120C、G120X、G130/G150

SERVO：S110、S210、V90

SERVO/VECTOR：S120、S150

仿真模型中的参数与真实驱动器的参数含义和设置是一样。

SINAMICS 驱动器通用模型的结构图：

SINAMICS 驱动器通用模型 DriveSim Basic 仿真的功能有：

· PROFIdrive 报文1,2,3,4,5,6,20,102,103,105,106,352

· 顺序控制

· 设定值通道

· 编码器

· 电流设定值滤波器

· 速度控制器

· 动态伺服控制（DSC）实现位置控制

· 可选的内部负载模型

本期邀请的技术专家宋丽敏具有多年西门子自动化、驱动及伺服产品应用经验。负责西门子运动控制产品的现场技术支持、客户培训、热线、工程调试等工作。具有丰富的系统调试、故障诊断排查等现场经验。

此次针对驱动数字化虚拟仿真 SINAMICS DriveSim Basic 这一技术话题，宋工以“驱动运行 仿真有道- 驱动仿真SINAMICS DriveSim Basic详解”为题展开了详细的介绍。

本次技术讲座涵盖的主要内容如下：

· 驱动的数字化简介

· SINAMICS DriveSim Basic 基本信息

· SINAMICS DriveSim Basic 案例演示

·  总结

SINAMICS DriveSim Basic 的开发是将数字化概念、仿真理念应用在驱动系统中的完美体现。

SINAMICS DriveSim Basic 驱动仿真模型与 SIMATIC S7-PLCSIM Advanced 或 NX MCD 一起实现基于模型的完整开发过程。在驱动系统的设计和工程阶段预测系统行为、修正和验证控制器逻辑程序，加快上市时间。

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专家大讲堂技术问答汇总 

Q1：DriveSim Basic 支持带编码器矢量控制的速度控制器吗？

A1：支持。DriveSim Basic 目前有伺服模式和矢量模式两种 FMU 模型，每种模型都支持编码器信号采集处理功能，实现编码器顺序控制、参考标记搜索、编码器信号细分，但目前还不包括位置跟踪、齿轮箱的跟踪功能。

Q2：如果 SIMIT 和 DriveSim Basic 的时间片不一致的话会产生什么错误？

A2：如果 PROFINET 通信的实时类别为RT方式，通信控制的问题不大，但如果通信实时类别为IRT的DSC报文控制，则会报生命符号错误。

Q3：对于使用者来说，DriveSim Basic 的授权是免费获取的吗？

A3：目前可以通过发送邮件到 digitalization.drives@siemens.com，

申请365天的免费授权，用授权管理软件 Automation License Manager 进行操作。

Q4：DriveSim Basic 能实现什么功能，在什么场景下应用较多？

A4：DriveSim Basic 能实现以下功能：

1. 仿真驱动器本体，具有速度控制器、电流控制器，同时具有可选的内部负载模型，实现完整的驱动闭环控制。调节速度控制参数或者内部负载参数可获得速度、转矩等曲线，进而为驱动器参数调节提供模型参考。

2. 生成负载特性曲线，导入到 TIA Selection Tool 中，进行驱动系统选型。

3. 仿真与控制器的通信，修正和验证控制器逻辑程序功能。

4. 与 NX MCD 等机械模型一起实现可视化的机械运动。

应用场景目前主要集中在前期驱动器的选型阶段、项目编程测试阶段，以及 SINAMICS DriveSim Basic 驱动仿真模型与 SIMATIC S7-PLCSIM Advanced 或 NX MCD 一起实现基于模型的完整开发过程。

Q5：S120 的功能图目前支持哪些？

A5：并不是功能图中驱动器的所有功能 DriveSim Basic 都能模拟。

功能块 Encoder 编码器实现编码器顺序控制、参考标记搜索、编码器信号细分，但还不包括位置跟踪、齿轮箱的跟踪功能。

顺序控制，当仅仿真驱动器功能时，顺序控制可不激活。

在设定值通道中执行斜坡函数发生器和动态伺服控制DSC功能，仅限伺服。DSC中没有速度预控环节，直接给出速度设定值到后面的速度控制器。速度控制器中除了速度控制器外还包括转矩限幅、速度限幅和参考模型，像控制器适配、积分分量冻结没有包括。

电流设定值滤波器开启2个通用二阶滤波器,没有低通滤波器闭环电流控制器，这里将理想的电流控制器和电机组合为二阶低通滤波器的传递函数，即振荡环节。带宽与电流环采样周期有关。

仿真模型是一个离散的数字的系统，根据奈奎斯特-香农定理，离散系统中对负载的采样时间至少是电流控制器采样时间的一半，例如62.5μs，如果外部负载模拟工具不能满足这个要求的时候，可以采用 DriveSim Basic 提供的内部负载模型。

详细内容请查看手册：

https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/109798225

Q6：SIMIT 的 DRIVES 行为库文件是需要手动添加还是 SIMIT 自带的？SIMIT Demo 可以使用 DRIVES 行为库吗?

A6：SIMIT 的 DRIVES 行为库是需要手动添加的，不是 SIMIT 自带的，目前SIMIT Demo 版无法导入 DRIVES 行为库。

Q7：后面会出能仿真带驱动基本定位功能(EPOS)的FMU吗？

A7：将来有可能会出驱动基本定位功能(EPOS)的 FMU，但时间不定，如果想用 EPOS 或者位置控制，可采用 DRIVES 行为库，或者采用 DSC 功能的位置轴工艺对象。

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