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西門子6SL3120-2TE21-8AA3 S120 雙軸電機(jī)模塊
 | 6SL3120-2TE21-8AA3 SINAMICS S120 雙軸電機(jī)模塊 輸入：600V DC 輸出:3AC 400V,18A/18A 結(jié)構(gòu)形式：書本尺寸 內(nèi)部風(fēng)冷 優(yōu)化的脈沖圖形和 支持?jǐn)U展 安全集成功能 包含 DRIVE-CLiQ 電纜 |
概述
由于帶有分開的電源裝置和控制單元，SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜系統(tǒng)可完美地滿足大量不同驅(qū)動(dòng)任務(wù)的要求。
控制單元根據(jù)要控制的驅(qū)動(dòng)器數(shù)量和所需性能級(jí)別進(jìn)行選擇，而電源裝置的額定值必須要滿足系統(tǒng)的電能要求?？刂茊卧碗娫囱b置之間的連接可非常簡便地使用數(shù)字系統(tǒng)接口 DRIVE?CLiQ 來完成。
提供有以下裝置型變頻調(diào)速柜：
- 電源模板
- 基本電源模塊
- 回饋整流裝置（僅有空冷型）
- 調(diào)節(jié)型電源模塊 (Active Line)
- 有源濾波裝置
- 電機(jī)模塊
電源模板
的 SINAMICS S120 傳動(dòng)系統(tǒng)由一個(gè) CU310 2 控制單元和一個(gè)變頻裝置組成。
對(duì)于專門為單機(jī)傳動(dòng)設(shè)計(jì)的不帶再生回饋的變頻裝置，進(jìn)線側(cè)和輸出側(cè)變頻裝置組合在為一個(gè)單元。
制動(dòng)過程中產(chǎn)生的能量通過制動(dòng)電阻器而被轉(zhuǎn)換為熱量。
控制單元安裝在變頻裝置上，用于變頻裝置的智能化控制，它帶有與上位系統(tǒng)通訊的接口，以及外部擴(kuò)展接口。
電源模塊
電源模塊包含直流母線的中央電源。可以選擇不同整流裝置來滿足各種應(yīng)用需要：
- 基本電源模塊
- 非調(diào)節(jié)型電源模塊 (Smart Line)
- 調(diào)節(jié)型電源模塊 (Active Line)
基本電源模塊
基本整流柜僅為整流供電工作而設(shè)計(jì)，即，它無法將再生能量回饋給電網(wǎng)。如果產(chǎn)生了再生能量（例如，在傳動(dòng)裝置制動(dòng)時(shí)），必須使用制動(dòng)柜和制動(dòng)電阻器將該能量轉(zhuǎn)換為熱量。
為了確保符合 EN 61800?3 中規(guī)定的 C2 類限值，可以安裝一個(gè)進(jìn)線濾波器。
非調(diào)節(jié)型電源模塊 (Smart Line)
非調(diào)節(jié)型電源模塊可供電，并可返回再生能量到供電系統(tǒng)。只有在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在掉電后需要控制減速時(shí)（即能量不能儲(chǔ)存），才需要使用制動(dòng)模塊和制動(dòng)電阻器。對(duì)于采用回饋整流裝置的整流裝置，需要使用適當(dāng)?shù)倪M(jìn)線電抗器。
為了確保符合 EN 61800?3 中規(guī)定的 C2 類限值，可以安裝一個(gè)進(jìn)線濾波器。
調(diào)節(jié)型電源模塊 (Active Line)
調(diào)節(jié)型電源模塊可供電，并可返回再生能量到供電系統(tǒng)。只有在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在掉電后需要控制減速時(shí)（即能量不能儲(chǔ)存），才需要使用制動(dòng)模塊和制動(dòng)電阻器。
同基本整流裝置以及回饋整流裝置相比，有源整流裝置會(huì)產(chǎn)生一個(gè)可調(diào)節(jié)的直流電壓，且無論電網(wǎng)電壓怎樣變化，這個(gè)直流電都會(huì)在電源電壓允許的波動(dòng)范圍內(nèi)使直流電壓保持穩(wěn)定值。有源整流裝置與有源濾波裝置相結(jié)合，可從供電系統(tǒng)吸收幾近正弦的電流。幾乎不會(huì)產(chǎn)生任何諧波。電流總諧波失真系數(shù) THD(I) 電壓總諧波失真系數(shù) THD(U) 通常在大約 3 % 范圍內(nèi)。符合 IEEE 519 (2014) 標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格限值。運(yùn)行有源整流柜所需的所有組件都集成在有源濾波裝置中。
為了確保符合 EN 61800?3 中規(guī)定的 C2 類限值，可以安裝一個(gè)進(jìn)線濾波器。
電機(jī)模塊
一個(gè)直流電壓回路和一個(gè)用于為電機(jī)供電的變頻器集成在整流柜中。
電機(jī)模塊針對(duì)多軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而設(shè)計(jì)，由一個(gè) CU320?2 或 SIMOTION D 控制單元進(jìn)行控制。逆變裝置通過直流母排進(jìn)行互連。
一個(gè)或者多個(gè)逆變裝置通過直流回路獲得電機(jī)用的電源。可以拖動(dòng)同步電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)。
由于多個(gè)電機(jī)模塊共用同一個(gè)直流環(huán)節(jié)，因此它們可相互交換能量，即如果一個(gè)以發(fā)電機(jī)模式運(yùn)行的電機(jī)模塊產(chǎn)生了電能，該電能就可被以電機(jī)模式運(yùn)行的另一個(gè)電機(jī)模塊使用。中間回路的直流母線由整流裝置供電。
控制裝置
控制單元用于多機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的智能控制。它配有控制驅(qū)動(dòng)的相關(guān) I/O 以及與上位控制系統(tǒng)通訊的接口。各種控制單元具有不同的功能和不同性能水平。
系統(tǒng)部件
傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成可以通過選擇控制單元加變頻裝置或整流裝置加逆變裝置來搭建。其他系統(tǒng)組件可以按照需要來選配。
這些系統(tǒng)組件有：
- 進(jìn)線側(cè)開關(guān)組件，例如：進(jìn)線電抗器和進(jìn)線濾波器
- 直流鏈路組件例如，制動(dòng)模塊和制動(dòng)電阻器
- 輸出側(cè)組件，例如：輸出電抗器，dv/dt+VPL 和正弦波濾波器
- 附帶系統(tǒng)部件例如，終端模塊、操作員面板和通訊板
- 編碼器系統(tǒng)接口用于將各種編碼器連接到 SINAMICS S120
DRIVE-CLiQ - 所有部件之間的數(shù)字式接口
SINAMICS S120 組件，包括電機(jī)和編碼器在內(nèi)，均配備高性能 DRIVE-CLiQ 系統(tǒng)接口。
比如線路和電機(jī)模塊會(huì)連接到控制單元 – 終端模塊和編碼器模塊通過 DRIVE-CLiQ 連接至驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng) – 簡單而且有效。也配有此接口的電機(jī)可直接連接到傳動(dòng)。
對(duì)于其它廠商的電機(jī)或者改造應(yīng)用，可使用變換器標(biāo)準(zhǔn)組件（傳感器模板）將常規(guī)編碼器信號(hào)轉(zhuǎn)換成DRIVE-CLiQ。
電子銘牌
SINAMICS S120 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有一個(gè)重要的數(shù)字式鏈接元件，即每一個(gè)組件中都集成的電氣銘牌。它們?cè)试S通過 DRIVE-CLiQ 鏈路自動(dòng)檢測(cè)所有驅(qū)動(dòng)器組件。
電氣內(nèi)含與具體組件有關(guān)的全部技術(shù)數(shù)據(jù)。除了技術(shù)數(shù)據(jù)外，該上還包括物流數(shù)據(jù)（制造商 ID、訂貨號(hào)和 ID）。該數(shù)據(jù)可以在現(xiàn)場(chǎng)或以遠(yuǎn)程方式以電子方式調(diào)出，因此，始終可以識(shí)別出在機(jī)器中采用的全部組件，從而使服務(wù)工作更簡便。
噴漆模塊
以下變頻柜標(biāo)配有帶涂層的模塊：
- 模塊型
- 書本型
- 裝機(jī)裝柜型變頻調(diào)速柜
- 控制裝置
- 傳感器模塊
- 端子模塊
- 高級(jí)操作員面板 (AOP30)
部件涂層可保護(hù) SMD 組件中的敏感元件免受有害氣體、粉塵和濕氣的腐蝕。
鍍鎳母排
變頻調(diào)速裝置中的所有銅排都進(jìn)行了鍍鎳處理，以實(shí)現(xiàn)耐候性。而且無需像處理裸銅接頭那樣來清潔用戶端子上的觸點(diǎn)。
注：
對(duì)于一些選件，出于技術(shù)原因，銅母排的某些部分不能鍍鎳。
功能
通訊和用戶端子排
作為上級(jí)控制器的客戶接口，標(biāo)準(zhǔn)配置有控制單元 CU320-2 上的 PROFIBUS 或 PROFINET 通信接口；還有擴(kuò)展端子模塊 TM31，端子板 TB30 和通過 CANopen 或 EtherNet / IP 進(jìn)行通信的模塊。
通過該接口，可將系統(tǒng)連接到上位控制器或連接附加單元。
有關(guān)詳細(xì)資料，請(qǐng)參閱《SINAMICS 低壓工程手冊(cè)》。
開環(huán)和閉環(huán)控制功能
SINAMICS S120 可采用動(dòng)態(tài)、高精度閉環(huán)矢量控制（驅(qū)動(dòng)對(duì)象類型 VECTOR）或高動(dòng)態(tài)閉環(huán)伺服控制（驅(qū)動(dòng)對(duì)象類型 SERVO）。
軟件和保護(hù)功能
標(biāo)準(zhǔn)軟件功能如下：
軟件和保護(hù)功能 | 說明 |
|---|---|
設(shè)定點(diǎn)輸入 | 可在內(nèi)部或外部設(shè)定值；在內(nèi)部固定設(shè)定值、電動(dòng)電位器設(shè)定值或點(diǎn)動(dòng)設(shè)定值，在外部通過通信接口或模擬量輸入進(jìn)行設(shè)定。內(nèi)部固定值設(shè)定和電動(dòng)電位器設(shè)定可由來自端子接口上的控制命令進(jìn)行切換或調(diào)節(jié)。 |
電機(jī)識(shí)別 | 自動(dòng)電機(jī)識(shí)別功能，使得調(diào)試更快捷，優(yōu)化變頻器的閉環(huán)控制。 |
斜坡函數(shù)發(fā)生器 | 一個(gè)斜坡函數(shù)發(fā)生器具有可獨(dú)立調(diào)節(jié)的上升和下降時(shí)間以及可調(diào)的工作周期（極限轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的），可實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的平滑加速和減速。這會(huì)產(chǎn)生良好的速度控制響應(yīng)，有助于降低機(jī)械系統(tǒng)所承受的應(yīng)力?？蓡为?dú)針對(duì)緊急制動(dòng)時(shí)的下降斜坡進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。 |
Vdc 大控制器 | 在 Vdc 大 控制器可自動(dòng)防止直流鏈路中出現(xiàn)過電壓，例如設(shè)定的下降斜坡過短時(shí)。自動(dòng)延長設(shè)定的斜坡下降時(shí)間。 注：該功能僅對(duì)單機(jī)傳動(dòng)有用。 |
動(dòng)態(tài)緩沖 (KIP) | 通過在一定時(shí)間內(nèi)由機(jī)械動(dòng)能來彌補(bǔ)因輸入電源故障而缺失的能量。只要傳動(dòng)系統(tǒng)能獲得再生能量，并且不會(huì)超過直流母排電壓的關(guān)斷閾值，就能保持運(yùn)行。當(dāng)在該時(shí)間段內(nèi)，電網(wǎng)電壓一旦恢復(fù)后，變頻器就會(huì)控制電機(jī)再次無波動(dòng)加速至其設(shè)定速度。 |
自動(dòng)重啟 | 當(dāng)電源在發(fā)生電源故障后重新恢復(fù)時(shí)，自動(dòng)重啟會(huì)再次接通驅(qū)動(dòng)器電源，并線性上升到當(dāng)前轉(zhuǎn)速設(shè)定點(diǎn)。 |
快速重啟 | 捕捉再啟動(dòng)可將變頻裝置無擾動(dòng)地連接到正在旋轉(zhuǎn)的電機(jī)上。選配的 VSM10 模塊提供有電壓檢測(cè)功能，由于無需對(duì)電機(jī)斷電，可顯著降低大型交流電機(jī)的捕捉再啟動(dòng)時(shí)間。 |
工藝控制器 | 通過“工藝控制器”（PID 控制器）中的功能模塊可實(shí)現(xiàn)簡單的工藝控制功能，如液位控制或流量控制，以及復(fù)雜的張力控制。其中微分器輸入可切至控制值偏差通道或?qū)嶋H值通道（出廠設(shè)置）。P、I 和 D 分量可單獨(dú)進(jìn)行設(shè)置。 |
自由函數(shù)塊 (FFB) | 使用可自由編程的功能塊，可以很容易地讓 SINAMICS 變頻裝置實(shí)現(xiàn)邏輯和運(yùn)算功能。這些功能塊可通過操作面板或STARTER 調(diào)試工具進(jìn)行編程。 |
驅(qū)動(dòng)個(gè)控制圖 (DCC) | 傳動(dòng)控制圖（DCC）擴(kuò)展了 SINAMICS 的工藝功能。功能塊庫包括眾多控制、算術(shù)和邏輯塊以及大量的開環(huán)和閉環(huán)控制功能。方便易用的傳動(dòng)控制圖 DCC 編輯器可以使得圖形化組態(tài)變得容易，可清晰顯示控制回路結(jié)構(gòu)，并高效地重新利用現(xiàn)有圖形。DCC 是 STARTER 調(diào)試調(diào)試工具的一個(gè)附加工具（參見章節(jié)“工具與組態(tài)”）。 |
SINAMICS 擴(kuò)展工藝功能 (SINAMICS TEC) | SINAMICS TEC 是可組態(tài)的功能或西門子工藝，可為了擴(kuò)展固件功能而添加。這些擴(kuò)展功能是為了完成各種領(lǐng)域中復(fù)雜程度較高的專門任務(wù)，貨物存儲(chǔ)和提取裝置。 |
I2t 感應(yīng)，用于電機(jī)保護(hù) | 使用存儲(chǔ)在變頻調(diào)速柜軟件中的電機(jī)模型，可以根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)速和負(fù)載計(jì)算電機(jī)溫度。通過使用電機(jī)繞組中的 KTY84 傳感器進(jìn)行直接溫度檢測(cè)，由于還另外考慮到了環(huán)境溫度的影響，溫度的檢測(cè)更加精確。 |
電機(jī)溫度測(cè)定 | 通過評(píng)估 KTY84、Pt1000、PTC 或 Pt100 溫度傳感器來實(shí)施電機(jī)保護(hù)。當(dāng)連接一個(gè) KTY84 溫度傳感器時(shí)，可以設(shè)定報(bào)警或關(guān)斷極限值。若連接的是 PTC 熱敏電阻，則可以對(duì)觸發(fā)該熱敏電阻后的系統(tǒng)響應(yīng)（報(bào)警或關(guān)斷）進(jìn)行設(shè)定。 |
電機(jī)堵轉(zhuǎn)保護(hù) | 電機(jī)堵轉(zhuǎn)條件一旦達(dá)到，變頻器會(huì)立即關(guān)斷以防止過載。 |
制動(dòng)控制 | 用于控制抱閘的“簡單制動(dòng)控制”： 用于復(fù)雜制動(dòng)控制的“擴(kuò)展制動(dòng)控制”功能模塊，例如，用于電機(jī)抱閘和運(yùn)行抱閘： |
寫防護(hù) | 通過寫保護(hù)來防止意外更改設(shè)置參數(shù)（無密碼功能）。 |
通過專有保護(hù) | 通過專有技術(shù)保護(hù)對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)加密，例如，保護(hù)組態(tài)專有技術(shù)并防止更改和復(fù)制（通過密碼功能）。 |
Web 服務(wù)器 | 集成的 Web 服務(wù)器通過其 Web 頁面提供有關(guān)傳動(dòng)裝置的信息。使用 Internet 瀏覽器通過不安全 (http) 或安全傳輸協(xié)議 (https) 訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。 |
電源單元保護(hù)
電源單元保護(hù) | 說明 |
|---|---|
輸出側(cè)接地故障監(jiān)控 | 輸出側(cè)接地故障是通過監(jiān)控三相電流來識(shí)別，故障時(shí)變頻器會(huì)停機(jī)。 |
輸出側(cè)短路保護(hù) | 可檢測(cè)輸出側(cè)的短路（例如，變頻器輸出端子上、電機(jī)電纜中、電機(jī)接線盒內(nèi)），并關(guān)斷變頻器。 |
熱過載保護(hù) | 在超出過熱閾值時(shí)，首先發(fā)出一條警告消息。當(dāng)溫度進(jìn)一步上升，則會(huì)導(dǎo)致故障停機(jī)，或者自動(dòng)調(diào)整脈沖頻率或輸出電流，以降低元件熱效應(yīng)。故障原因消除之后（如改善冷卻），就會(huì)自動(dòng)恢復(fù)原始工作參數(shù)。 |
技術(shù)規(guī)范
重要的指令和標(biāo)準(zhǔn)見下表。這些標(biāo)準(zhǔn)和指令都是 SINAMICS S120 內(nèi)置裝置柜的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（必須嚴(yán)格遵守）以實(shí)現(xiàn)在功能上和運(yùn)行時(shí)都安全的電磁兼容性配置。
歐盟導(dǎo)則 | |
|---|---|
2014/35/EU | 低壓設(shè)備指令： |
2014/30/EU | EMC 指令： |
2006/42/EC | 機(jī)械指令： |
歐洲標(biāo)準(zhǔn) | |
EN ISO 3744 | 聲音 – 測(cè)定來自升壓測(cè)量的噪聲源聲功率級(jí)和聲能量級(jí) – 精度等級(jí) 2 的包絡(luò)面方法，用于反射平面上大致自由聲場(chǎng) |
EN ISO 13849-1 | 機(jī)械安全 – 控制系統(tǒng)的安全相關(guān)零件產(chǎn)品 |
EN 60146-1-1 | 半導(dǎo)體變流器 - 一般要求和電網(wǎng)換向變流器 |
EN 60204-1 | 機(jī)械設(shè)備安全性 – 機(jī)器的電氣設(shè)備 |
EN 60529 | 由外殼提供的防護(hù)等級(jí)（IP 代碼） |
EN 61508-1 | 電氣/電子/可編程電子系統(tǒng)的功能安全 |
EN 61800-2 | 可調(diào)速電力傳動(dòng)系統(tǒng)， |
EN 61800-3 | 可調(diào)速電力傳動(dòng)系統(tǒng)， |
EN 61800-5-1 | 可調(diào)速電力傳動(dòng)系統(tǒng)， |
EN 61800-5-2 | 可調(diào)速電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) |
北美標(biāo)準(zhǔn) | |
UL 508A | 工業(yè)控制面板 |
UL 508C | 動(dòng)力轉(zhuǎn)換設(shè)備 |
UL 61800-5-1 | 可調(diào)速電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 第 5-1 部分：安全要求 – 電、熱和能量 |
CSA C22.2 . 14 | 工業(yè)控制設(shè)備 |