SINAMICS S120 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

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控制單元 CU310 DP、CU320、NCU 720.2 和數(shù)控?cái)U(kuò)展單元 NX15

平臺(tái)式理念和全集成自動(dòng)化

所有型號(hào)的 SINAMICS 變頻調(diào)速柜均基于一個(gè)平臺(tái)概念。共同的硬件和軟件部件以及統(tǒng)一的設(shè)計(jì)、規(guī)劃和調(diào)試工具可保證所有部件之間的高度通用性。

即使是極為不同的驅(qū)動(dòng)任務(wù)，也能使用SINAMICS完成，不會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)裂縫。不同型號(hào)的 SINAMICS 變頻調(diào)速柜均可很方便地實(shí)現(xiàn)彼此協(xié)同。

SINAMICS 變頻調(diào)速柜是西門子“全集成自動(dòng)化”解決方案的一個(gè)組成部分。包含自動(dòng)化層的組態(tài)、數(shù)據(jù)管理和通信功能的集成 SINAMICS 系統(tǒng)可通過 SINUMERIK、SIMOTION 和 SIMATIC 控制系統(tǒng)來(lái)確保實(shí)現(xiàn)低維護(hù)解決方案。

SINAMICS S120 模塊型、書本型和裝置型變頻器

所有類型可以自由組合

不同形式的 SINAMICS S120 變頻器由于具有帶 DRIVE-CLiQ 接口的創(chuàng)新變頻器結(jié)構(gòu)而可以任意組合，例如，裝置型整流裝置可與書本型逆變單元任意組合，用于具有較高總輸出功率的多軸應(yīng)用。

模塊化系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)部件，適用于要求苛刻的驅(qū)動(dòng)任務(wù)

SINAMICS S120 可勝任工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中的各種驅(qū)動(dòng)任務(wù)，模塊化設(shè)計(jì)，可解決要求極為苛刻的驅(qū)動(dòng)任務(wù)。用戶可在各種不同協(xié)同部件和功能中進(jìn)行選擇，以創(chuàng)建一套可滿足其相關(guān)要求的*解決方案。SIZER，一種高性能的組態(tài)工具，可為選擇和確定*化驅(qū)動(dòng)組態(tài)帶來(lái)方便。之所以能進(jìn)行這種組合，是因?yàn)檫@些變頻器對(duì)硬件和軟件功能對(duì)象進(jìn)行了*的細(xì)分，可確保功率單元和控制單元相互隔離。

可根據(jù)工作機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)所應(yīng)滿足的能耗要求以及是否要與供電網(wǎng)絡(luò)交換能量來(lái)選擇功率單元，并根據(jù)要控制的驅(qū)動(dòng)裝置的數(shù)量以及所需的性能來(lái)選擇控制單元。控制單元與功率單元之間的通信可簡(jiǎn)單地通過數(shù)字量系統(tǒng)接口 DRIVE CLiQ 來(lái)完成。

SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜由于可支持各種電機(jī)而使其功能大為增強(qiáng)。SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜可支持所有類型的電機(jī)（無(wú)論是異步電機(jī)還是同步電機(jī)）。

尤其適用于多軸應(yīng)用

既執(zhí)行驅(qū)動(dòng)任務(wù)又執(zhí)行運(yùn)動(dòng)任務(wù)的同步驅(qū)動(dòng)裝置在很多機(jī)械和設(shè)備工程應(yīng)用中得到采用。這些協(xié)調(diào)驅(qū)動(dòng)器需要帶有連接的直流鏈路的驅(qū)動(dòng)器，直流鏈路允許制動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)軸之間節(jié)省成本的能量平衡。

SINAMICS S120 具有電源模塊（饋電模塊）和電機(jī)模塊（逆變器模塊），覆蓋的功率范圍廣泛，專為無(wú)縫集成而設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)緊湊型多軸驅(qū)動(dòng)器組態(tài)奠定了基礎(chǔ)。

采用一臺(tái)*控制器的全新系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電子協(xié)調(diào)的單驅(qū)動(dòng)器一起工作執(zhí)行驅(qū)動(dòng)器任務(wù)。上位計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置（如 SINUMERIK）對(duì)這些驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行控制以取得所需的同步運(yùn)動(dòng)。這就要求在數(shù)控系統(tǒng)與所有驅(qū)動(dòng)裝置之間進(jìn)行循環(huán)數(shù)據(jù)交換。迄今為止，這種數(shù)據(jù)交換必須通過一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)，安裝和設(shè)計(jì)費(fèi)用相應(yīng)較高。而 SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜則采取了一條不同的途徑。*控制單元控制所有連接軸的驅(qū)動(dòng)器，還建立驅(qū)動(dòng)器和/或軸之間的技術(shù)連接。由于全部所需數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)在*控制器中，這些數(shù)據(jù)無(wú)需進(jìn)行傳輸。可在控制單元內(nèi)建立軸間連接。使用 STARTER 調(diào)試工具或 SINUMERIK 人機(jī)界面中集成的變頻器調(diào)試向?qū)?，可方便地?duì)此進(jìn)行組態(tài)。當(dāng)然，如果應(yīng)用要求超出一個(gè)控制單元的計(jì)算能力，可將許多的控制單元互連，以創(chuàng)建擴(kuò)展組。

SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜控制器可自動(dòng)執(zhí)行簡(jiǎn)單的技術(shù)功能任務(wù)。對(duì)于更加復(fù)雜的數(shù)控任務(wù)，可使用 SINUMERIK 產(chǎn)品系列中功能強(qiáng)大的模塊。

除了運(yùn)動(dòng)控制、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和邏輯功能之外，這些產(chǎn)品還可集成 SINAMICS 驅(qū)動(dòng)控制。SINUMERIK 的 NCU 可布置在 SINAMICS S120 驅(qū)動(dòng)組中或與 SINAMICS S120 驅(qū)動(dòng)組并肩布置，并通過 DRIVE-CLiQ 進(jìn)行連接。為了執(zhí)行分布式解決方案，還可將 NCU 放在遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)器組 100 m (328 ft) 的位置。對(duì)于在機(jī)器運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中具有更大數(shù)量的運(yùn)動(dòng)軸的應(yīng)用解決方案，可使用附加的數(shù)控?cái)U(kuò)展單元 NX10/NX15 對(duì)系統(tǒng)基本裝置進(jìn)行擴(kuò)展。

DRIVE-CLiQ - 所有部件之間的數(shù)字式接口

所有 SINAMICS S120 變頻器系統(tǒng)組件（包括電機(jī)和編碼器）都是通過一個(gè)叫做 DRIVE-CLiQ 的共享串行接口進(jìn)行互連的。采用標(biāo)準(zhǔn)化電纜和連接器，降低了不同部件的種類，并削減了庫(kù)存成本。

用于轉(zhuǎn)換 DRIVE-CLiQ 的標(biāo)準(zhǔn)編碼器信號(hào)傳感器模塊（變頻器板）可用于不帶 DRIVE-CLiQ 接口的電機(jī)和編碼器或用于改進(jìn)應(yīng)用。

快而安全：電子銘牌

所有帶有 DRIVE CLiQ 接口的 SINAMICS S120 組件都具有一個(gè)電子銘牌，其中包含該特定組件的所有相關(guān)數(shù)據(jù)。例如，對(duì)于電機(jī)，這些數(shù)據(jù)包括電氣等效電路圖參數(shù)和內(nèi)置電機(jī)編碼器的特性值?？刂茊卧ㄟ^ DRIVE-CLiQ 自動(dòng)記錄這種與組件相關(guān)的數(shù)據(jù)，這樣就無(wú)需在調(diào)試期間或更換設(shè)備時(shí)輸入這些數(shù)據(jù)。

除了技術(shù)數(shù)據(jù)以外，電子式型號(hào)銘牌中也含有物流數(shù)據(jù)，比如制造商標(biāo)識(shí)、訂貨號(hào)和*的識(shí)別代碼。因?yàn)檫@些參數(shù)值既可以在現(xiàn)場(chǎng)，也可以通過遠(yuǎn)程診斷進(jìn)行調(diào)用，所以可以隨時(shí)對(duì)機(jī)床中使用的所有部件進(jìn)行明確識(shí)別，維修工作相應(yīng)得到簡(jiǎn)化。

下面概括介紹了主要用于多軸驅(qū)動(dòng)任務(wù)的 SINAMICS S120 組件。

控制單元

控制單元 CU310 DP、CU320、NCU 720.2 和數(shù)控?cái)U(kuò)展單元 NX15

用于 SINUMERIK 中的驅(qū)動(dòng)控制的控制單元、數(shù)控?cái)U(kuò)展單元 NX 和 CU320

SINAMICS S120 控制單元 CU320

這些*控制單元可用于建立單獨(dú)驅(qū)動(dòng)器之間的連接，執(zhí)行簡(jiǎn)單的技術(shù)功能。

控制單元 CU320 是為控制多個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。對(duì)于 SINUMERIK，可通過一個(gè)控制單元在伺服控制模式下操作zui多 6 個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置。

SINUMERIK 數(shù)控系統(tǒng)中的控制單元分為各種額定等級(jí)，用于在機(jī)床上的一個(gè)多軸插補(bǔ)組中實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)控制：

SINUMERIK 840Di sl

SINAMICS S120 CU320 和 CU310 DP 控制單元與 SINUMERIK 840Di sl 和獨(dú)立的多軸驅(qū)動(dòng)器組態(tài)結(jié)合使用。

SINUMERIK 840D sl

• NCU 710.2/NCU 720.2/NCU 720.2 PN/NCU 730.2/NCU 730.2 PN，帶集成驅(qū)動(dòng)控制，用于zui多 6 個(gè)軸
• 于對(duì)zui多 3/6 個(gè)軸進(jìn)行擴(kuò)展控制的數(shù)控?cái)U(kuò)展單元 NX10/NX15

SINUMERIK 802D sl

• 對(duì)zui多 5 個(gè)軸進(jìn)行集成驅(qū)動(dòng)控制

CU310 DP 控制單元

CU310 DP 控制單元用于基于功率模塊控制單驅(qū)動(dòng)器。PROFIBUS 接口和 TTL/HTL 編碼器評(píng)估電路是標(biāo)準(zhǔn)配置。

通過 SINUMERIK 并使用 SinuCom NC 調(diào)試工具的驅(qū)動(dòng)裝置向?qū)В蓪?duì)各種控制單元以及功率部件進(jìn)行調(diào)試和診斷。也可以使用 STARTER 調(diào)試工具對(duì)變頻器進(jìn)行調(diào)試。

有關(guān) STARTER 的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱工程軟件。

電機(jī)模塊

逆變單元是電機(jī)的zui終控制部件，它們具有一個(gè)通過直流電源供電的直流回路以及一個(gè)為電機(jī)饋電的逆變器（作為輸出）。

整流裝置和兩個(gè)書本型逆變單元

逆變單元是為多軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，由 SINUMERIK NCU 或 CU320 控制單元來(lái)控制。逆變單元通過一條公共直流母線相互連接。由于逆變單元共用相同的直流回路，它們可以相互交換能量，也就是，如果在發(fā)電機(jī)模式下運(yùn)行的一個(gè)逆變單元產(chǎn)生電能，此電能可由在電機(jī)模式下運(yùn)行的另一個(gè)逆變單元使用。由電源模塊為電壓源直流鏈路提供電源電壓。

電源模塊

電源模塊可產(chǎn)生一個(gè)直流電壓，用于通過電壓源直流鏈路向電機(jī)模塊供電。SINAMICS S120 系列包含以下類型的整流裝置：

非調(diào)節(jié)型電源模塊(Smart Line)

回饋整流裝置可通過非穩(wěn)壓變頻器向驅(qū)動(dòng)組的直流回路饋電，還可將產(chǎn)生的多余電能回饋到供電系統(tǒng)。進(jìn)線電壓的變化會(huì)以一定比例反映在直流回路電壓中。只有在需要針對(duì)孤立的供電系統(tǒng)以可控方式對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行減速的情況下，或在電源故障之后（即無(wú)法將能量回饋到電源），才需要制動(dòng)裝置和制動(dòng)電阻器。如果非調(diào)節(jié)型電源模塊用作饋電，必須安裝相匹配的電源電抗器。另外還可安裝一個(gè)進(jìn)線濾波器以將干擾電壓限制到 C2 類限值 (EN 61800 3)。

調(diào)節(jié)型電源模塊(Active Line)

有源整流裝置可向直流回路電源軌供電，并將再生能量返回到供電系統(tǒng)。與非調(diào)節(jié)型電源模塊相比，調(diào)節(jié)型電源模塊產(chǎn)生受控直流電壓，盡管線路電壓中有波動(dòng)，但該受控直流電壓可保持恒定。在這種情況下，電源電壓必須保持在容許的電壓公差范圍內(nèi)。只有在需要以可控方式對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行減速的情況下，甚至在電源故障之后（即無(wú)法將能量回饋到電源），才需要制動(dòng)裝置和制動(dòng)電阻器。有源整流裝置會(huì)從電網(wǎng)吸收幾乎是純正弦波的電流，幾乎不會(huì)產(chǎn)生諧波。

SINAMICS S120 運(yùn)行系統(tǒng)固件版本高于 V2.5 SP1 的系統(tǒng)中的書本型和裝置型有源整流裝置

使用與輸出類型相匹配的有源濾波裝置十分重要（關(guān)于方框圖，請(qǐng)參見裝置型有源整流裝置）。

SINAMICS S120 運(yùn)行系統(tǒng)固件版本低于 V2.5 SP1 的系統(tǒng)中的書本型有源整流裝置

必須將與輸出配型相匹配的 HFD 進(jìn)線電抗器與這些書本型有源整流裝置結(jié)合使用。為了將干擾輻射降至zui低，總要將有源整流裝置與進(jìn)線濾波器和進(jìn)線電抗器結(jié)合使用（請(qǐng)參見下面的方框圖）。

裝機(jī)裝柜型變頻調(diào)速柜中的調(diào)節(jié)型電源模塊

運(yùn)行一個(gè)調(diào)節(jié)型輸入模塊所需的所有部件都集成在調(diào)節(jié)型接口模塊中。對(duì)于規(guī)格 HX 和 JX，另外還需要一個(gè)外部旁路接觸器。

電源模塊

zui簡(jiǎn)單的 SINAMICS S120 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由 CU310 DP 控制單元和功率模塊組成。電源模塊中集成了一個(gè)電源整流器、一個(gè)電壓源直流環(huán)節(jié)和一個(gè)用于為電機(jī)供電的逆變器。