Обзор
Новая серия преобразователей частоты SINAMICS G120D является решением для задач, требующих большой мощности двигателя, особенно в области конвейерных систем. SINAMICS G120D поддерживает плавное управление с закрытым циклом трехфазных асинхронных двигателей и соответствует требованиям приложений конвейерных систем - от простого контроля частоты до сложного управления векторами. Благодаря хорошо продуманной модульной структуре и уровню защиты IP65 обеспечивается возможность плавной интеграции в заводскую структуру и поддерживается высокая степень доступности и минимизируется потребность в запасных частях. Новаторская концепция модуля питания обеспечивает экономии энергии за счет функции восстановления. Функции безопасности, не имеющие аналогов в мире, дополняют новаторские принципы организации предприятия, обеспечивая повышение эффективности производства. Этот двигатель можно оптимально интегрировать в систему автоматизации Siemens TIA с помощью PROFIBUS.
Различные версии устройства (габариты от FSA до FSC) и диапазоном выходной мощности от 0,75 квт до 7,5 квт обеспечивают возможность его применения в различных решениях для двигателей
Примером может служить SINAMICS G120D, габаритные размеры FSA, с использованием модуля питания PM250D и модуля управления с блокировкой от сбоев CU240D DP F
Почему следует использовать распределенные двигатели
Модульные решения двигателей позволяют использовать стандартизированные мехатронные элементы, которые можно отдельно протестировать
Отсутствует необходимость в использовании кабины управления, что позволяет снизить требования к объемам необходимого пространства и кондиционированию воздуха
Можно избежать использования большого количества кабелей между преобразователем и двигателем (что означает меньшее количество потерь на выходе, снижение количества помех и снижение затрат на экранированные кабели и дополнительные фильтры)
Распределенная конфигурация позволяет получить значительные преимущества при использовании конвейерных систем с соответствующей расширенной областью покрытия (например, в области автоматизации и логистики)
Модульность
SINAMICS G120D — это система модульного преобразователя с уровнем защиты IP65, состоящая из различных функциональных элементов. Основными элементами являются
Блок управления (БУ)
Модуль питания (МП)
Блок управления управляет и отслеживает работу модуля питания и подключенного двигателя на нескольких узлах управления. Цифровые входы и выходы на устройстве поддерживают простую проводку датчиков и преобразователей напрямую на приводе. Входные сигналы могут быть напрямую связаны с блоком управления и вызывать локальные отклики автоматически или они могут быть переведены на центральный контроллер с использованием PROFIBUS для обработки в соотношении с работой всего участки.
Модуль питания обеспечивает работу двигателя в диапазоне - от 0,75 квт до 7,5 квт. Модуль питания управляется микропроцессором в блоке управления. Новейшая технология IGBT с временной импульсной модуляцией используется для высоконадежной и гибкой эксплуатации двигателя. Также поддерживается определенное количество функций, обеспечивающих высокую степень защиты модуля питания и двигателя. Необычная компактная конструкция оптимизированная для использования напрямую на площадке. Модуль питания поддерживает тот же шаблон для сверления для всех выходов (постоянная основа).
Встроенная безопасность
Доступны различные варианты преобразователей частоты SINAMICS G120D для различных приложений обеспечения безопасности. Все модули питания разработаны с учетом интегрированной защиты. Двигатель с интегрированной защитой может быть создан путем объединения модуля питания с соответствующим модулем управления с блокировкой от сбоев.
Преобразователь частоты с блокировкой от сбоев SINAMICS G120D обеспечивает три функции защиты, сертифицированные в соответствии с EN 954-1, кат. 3 и IEC 61508 SIL 2:
Защитный механизм отключения привода (STO) для защиты при активных движениях двигателя
Безопасный останов 1 (SS1) для обеспечения постоянного мониторинга безопасной рампы торможения
Безопасное ограничение скорости (БОС) для защиты от опасных движений при превышении ограничения скорости
Функции "Безопасный останов 1" и "Безопасное ограничение скорости" могут быть реализованы на датчике двигателя или шифроваторе; затраты на реализацию минимальны. Существующие рабочие площадки также можно модернизировать с использованием технологий защиты без необходимости замены двигателя или механической системы.
Функции защиты "Безопасное ограничение скорости" и "Безопасный останов 1" сертифицированы для асинхронных двигателей без шифроваторов - эти функции безопасности не разрешается использовать для перетаскивания грузов, как в случаях с подъемными механизмами и ключами.
ПО для двигателя/ввода в эксплуатацию STARTER
ПО для двигателя/ввода в эксплуатацию STARTER (STARTER версия 4,1, SP1 и выше) поддерживает ввод в эксплуатацию и обслуживание преобразователей SINAMICS G120D. Руководство для операторов, объединенное с полными и понятными функциями для соответствующего решения двигателя позволяют быстро и просто ввести двигатель в эксплуатацию. Средство ввода в эксплуатацию STARTER включено в объем поставок блока управления на компакт-диске.
Область применения
SINAMICS G120D is ideally suited for demanding conveyor system applications in the industrial environment for which a distributed drive with communications capability is required. This applies in particular to the automotive sector, e.g. assembly lines.
SINAMICS G120D is also suitable for further high-performance applications, e.g. in the airport sector, food and beverages industry (without tensides) and in distribution logistics (e.g. monorail overhead conveyors).
Тех. данные
Особенности
- Compact and space-saving design with slimline type of construction and identical drilling template for all outputs
- Wide output range from 0.75 kW to 7.5 kW (1.0 hp to 10 hp)
- The safety functions make it easier to integrate drives into safety-oriented machines or plants
- The innovative circuit design (bidirectional input rectifier with "pared-down" DC link) allows the kinetic energy of a load to be fed back into the supply system. This feedback capability provides enormous savings because generated energy no longer has to be converted into heat in a braking resistor. Braking resistors and reactors are not necessary - this is a particular advantage in terms of space requirement and installation costs for the high IP65 degree of protection.
- Enhanced ruggedness and longer service life due to coating of the electronic modules
- Flexibility due to modularity for a future-oriented distributed drive concept in the high IP65 degree of protection
- Module replacement when system is running (hot swapping)
- The modules can be easily replaced, which makes the system extremely service friendly.
- Capable of communicating via PROFINET or PROFIBUS with PROFIdrive Profile 4.0
- Reduced number of interfaces
- Plant-wide engineering
- Easy to handle
- The ability to connect up to six sensors and up to two actuators directly to the Control Unit means that almost all drive information can be directly managed; local preprocessing of the signals takes the load off the fieldbus at a high and reproducible response time.
- Integrated EMC filter of class A (according to EN 55011), integrated braking control (400 V 1 AC rectified, corresponds to 180 V DC) and integrated motor protection due to thermal motor model and evaluation of PTC or KTY 84 temperature sensors
- Software parameters for easy adaptation to 50 Hz or 60 Hz motors (IEC or NEMA motors)
- Easy replacement of devices and time-saving copying of parameters with the optional MMC memory card
- Engineering and commissioning with uniform engineering tools such as SIZER (Version 2.9 and higher), STARTER (Version 4.1, SP1 and higher) and Drive ES: Ensure rapid engineering and easy commissioning – STARTER is integrated in STEP 7 with Drive ES Basic with all the advantages of central data storage and totally integrated communication
- Certified worldwide for compliance with CE, UL, cUL, c-tick and Safety Integrated according to EN 954-1, Cat. 3 and IEC 61508 SIL 2
Дизайн
The SINAMICS G120D distributed frequency inverters are modular frequency inverters for standard drives. Each SINAMICS G120D comprises two operative units – the Power Module and Control Unit.
Power Module PM250D with line and motor connections and Control Unit CU240D
Power Modules
The following Power Modules are available for SINAMICS G120D distributed frequency inverters:
PM250D Power Modules
PM250D Power Modules (0.75 kW to 7.5 kW) use an innovative circuit design which allows line-commutated energy recovery to the supply. This innovative circuit permits generator energy to be fed back into the supply system and, therefore, saves energy.
Accessories
Connector sets for line infeed, outgoing motor feeder, as well as pre-assembled motor cables are available as accessories for connection to the motor.
Control Units
The following Control Units are available for SINAMICS G120D distributed frequency inverters:
CU240D Control Units
The Control Unit performs closed-loop control functions for the inverter. In addition to control functions, the Control Unit can also perform other tasks which can be adapted to the relevant application by parameterization. A number of Control Units are available in different versions:
- CU240D DP
- CU240D DP-F
- CU240D PN
- CU240D PN-F
Accessories
The parameter settings for an inverter can be stored on the MMC memory card. When the plant is serviced, it is immediately ready for use again after, for example, replacement of the frequency inverter and transfer of the memory card data. The associated slot is located on the rear of the Control Unit.
- RS232 interface cable for communication with a PC
For controlling and commissioning an inverter directly from a PC if the appropriate software (commissioning tool STARTER Version 4.1, SP1 and higher) has been installed.
A spare parts kit is available which comprises small parts such as seals, cover caps, PROFIBUS address windows and screws.
Flexible connecting cables for data transfer between Industrial Ethernet participants or PROFIBUS participants, as well as for power supply of the Control Unit.
Конфигурация
The following electronic configuration and engineering tools are available for SINAMICS G120D distributed frequency inverters:
SD configurator selection aid within the CA 01
The interactive catalog CA 01 – the offline mall of Siemens Automation and Drives (A&D) – contains over 100000 products with approximately 5 million potential drive system product variants. The SD configurator has been developed to facilitate selection of the correct motor and/or inverter from the wide spectrum of Standard Drives products. The configurator is integrated in this catalog with the selection and configuration tools as a "selection guide" on CD 2 "Configuring".
SIZER configuration tool
The SIZER PC tool provides an easy-to-use means of configuring the SINAMICS and MICROMASTER 4 drive family. It provides support when setting up the technologies involved in the hardware and firmware components required for a drive task. SIZER supports the complete configuration of the drive system, from simple individual drives to complex multi-axis applications. For SINAMICS G120D as from SIZER Version 2.9.
STARTER commissioning tool
The STARTER commissioning tool provides menu-guided assistance with commissioning, optimization and diagnostics. STARTER is not only designed for use on SINAMICS drives but also for MICROMASTER4 units and frequency inverters for the distributed I/O SIMATIC ET 200S FC and SIMATIC ET 200pro FC. For SINAMICS G120D from STARTER Version 4.1, SP1.
Drive ES engineering system
Drive ES is the engineering system used to integrate Siemens drive technology into the SIMATIC automation world easily, efficiently and cost-effectively in terms of communication, configuration and data management. The STEP 7 Manager user interface provides the basis for this procedure. A variety of software packages, i.e. Drive ES Basic, Drive ES SIMATIC and Drive ES PCS 7, is available for SINAMICS.
Технические данные
Unless explicitly specified otherwise, the following technical specifications are valid for the following components of the distributed SINAMICS G120D frequency inverters.
SINAMICS G120D
|
Mechanical specifications
|
Vibratory load
|
|
|
EN 60068‑2‑6
5 … 9 Hz: Constant deflection 3.1 mm
9 … 200 Hz: Constant acceleration = 9.81 m/s2 (1 g)
|
|
EN 60068‑2‑6
10 … 58 Hz: Constant deflection 0.15 mm
58 … 200 Hz: Constant acceleration = 19.62 m/s2 (2 g)
|
Shock load
|
|
|
EN 60068‑2‑27
147.15 m/s2 (15 g)/11 ms;
3 shocks in each axis and direction
|
|
EN 60068‑2‑27
147.15 m/s2 (15 g)/11 ms;
3 shocks in each axis and direction
|
Ambient conditions
|
Protection class
|
Class III (PELV) to EN 61800-5-1
|
Shock protection
|
Class I (with PE conductor system) acc. to EN 61800-5-1
|
Permissible ambient and coolant temperature (air)
during operation for Power Modules
|
-10 to +40 °C without derating,
> 40 … 55 °C, see derating characteristics
|
Permissible ambient and coolant temperature (air)
during operation for Control Units
|
-10 … +55 °C
with CU240D DP‑F and/or CU240D PN-F: 0 … 40 °C
up to 2000 m above sea level
|
Climatic ambient conditions
|
|
|
EN 60068‑2‑1
Temperature -40 … +70 °C
|
|
EN 60068‑2‑1
Temperature -40 … +70 °C
max. air humidity 95 % at 40 °C
|
|
EN 60068‑2‑2
Temperature -10 … +40 °C without derating
|
Environmental class/harmful chemical substances
|
|
|
Class 3C2 to EN 60721‑3‑3
|
Degree of contamination
|
2 to EN 61800‑5‑1
|
Standards
|
Standards conformance
|
UL, cUL, CE, c-tick
|
CE mark
|
To Low-Voltage Directive 73/23/EEC and Machinery Directive 98/37/EEC
|
EMC directive 2)
|
|
- Frame sizes FSA to FSC with integrated line filter class A
|
Category C2 3) to EN 61800‑3 (corresponds to class A to EN 55011)
|
Note: The EMC product standard EN 61800-3 does not apply directly to a frequency inverter but to a PDS (Power Drive System), which comprises the complete circuitry, motor and cables in addition to the inverter. The frequency inverters on their own do not generally require identification according to the EMC directive
|
1) In transport packaging.
2) For further, general information, see also SINAMICS G110 sections "Technical specifications" and "Compliance with standards".
3) With shielded motor cable up to 15 m.