Модульные частотные преобразователи SINAMICS G120: эффективность, универсальность, системный подход.

03.02.2021

«Всегда правильный выбор + добавленная стоимость» — звучит привлекательно.
Что это значит на практике для пользователя при работе с оборудованием Siemens?

Очевидно, что правильный выбор определяется возможностью выполнить конкретную задачу. Добавленная стоимость напрямую связана с повышением производительности, качеством и достигаемой эффективностью того или иного процесса. Система интегрированных приводных решений Siemens подразумевает, что все компоненты приводных систем оптимально согласованы друг с другом, что обеспечивает их наилучшее взаимодействие в любом приложении.




Преобразователи частоты модельного ряда SINAMICS G разработаны для решения стандартных задач управления асинхронными двигателями, которые характеризуются ограниченными требованиями к динамике двигателя. Общепромышленные преобразователи частоты SINAMICS G обеспечивают выходную мощность от 0,55 кВт до 6600 кВт и включают решения от компактных преобразователей до встраиваемых на шасси и до шкафного исполнения.
В процессе эксплуатации, устройства SINAMICS G в полной мере демонстрируют отличные технологические характеристики. Это и спектр мощностей, и единая упрощенная концепция управления, значительно сокращающая затраты на обучение, и сервисное обслуживание. Не последнюю роль в выборе SINAMICS G играет и оптимальное соотношение цены и производительности.



Преобразователь частоты SINAMICS G120 предназначен для точного и эффективного управления двигателями по скорости / моменту в диапазоне мощностей от 0,55 до 250 кВт. Благодаря вертикальной интеграции силовая система привода эффективно встраивается в общую автоматизированную рабочую среду, что является важным условием для повышения добавленной стоимости.


Siemens_Sinamics_G120.jpg



Благодаря модульной концепции SINAMICS G120 возможна замена модулей под напряжением, что обеспечивает максимальные удобства в обслуживании устройства. Взаимосовместимые силовые модули (PM) и Управляющие модули (CU) предназначены для выполнения специальных функций с соответствующими техническими характеристиками: это означает, что пользователь выбирает только те функции, которые действительно необходимы. При обновлении системы заменяются или обновляются только те модули, которые фактически задействованы в управлении.

Модульность SINAMICS G120 обеспечивает множество преимуществ для пользователя:

• простой выбор компонентов;

• уменьшение расходов и быструю замену, сокращение складских запасов;

• простую возможность расширения;

• высокую надежность встроенной коммуникации.


Таблица совместимости Силовых и Управляющих модулей серии SINAMICS G120.

Управляющие модули Силовые модули Приложения
PM230 IP20 PM230 IP55 PM240-2* PM240 PM250
CU230P-2 В приложениях с насосами, вентиляторами, компрессорами
CU240B-2 - Для приложений в общем машиностроении, напр., ленточные транспортеры, мешалки и экструдеры
CU240E-2
CU250S-2 - - Для индивидуальных приводов с высокими требованиями к управлению по скорости, напр., экструдеров, центрифуг, и для таких задач позиционирования, как ленточные транспортеры, спускоподъемные операции

* есть исключения


Стандартные преобразователи SINAMICS G120, сочетающие силовой модуль с определенным типом управляющего модуля обеспечивают возможность реализовать базовые или расширенные функции безопасности в соответствии с требованиями стандарта IEC 61508 SIL. Интегрированные функции (Safety Integrated) приводов сертифицированы независимыми уполномоченными организациями.



Отличительными особенностями стандартных преобразователей SINAMICS G120 / G120P является доступность интегрированных функций безопасности, реализация эффективной технологии питания, концепция охлаждения и специального покрытия блоков электроники.


Функции безопасности CU230P-2 CU240E-2 CU240E-2 F CU250S-2 Описание
Безопасное отключение крутящего момента, STO - Защита от непреднамеренного запуска привода; безопасное переключение в состояние без крутящего момента; возможность быстрого продолжения операции
Безопасный останов, SS1 - - Быстрая и безопасная остановка привода, особенно при высоких инерциях; работа без энкодера
Безопасное ограничение скорости, SLS - - Защита от опасных движений при превышении предельной скорости; не требуется энкодер
Безопасное направление вращения, SDI - - Функция позволяет приводу вращаться только в выбранном направлении
Безопасный контроль скорости, SSM - - Сообщение при падении скорости привода ниже специфицированной частоты вращения/скорости подачи


Энергоэффективные решения серии SINAMICS G120.При реализации энергоэффективных решений Siemens рассматривает не только производственный процесс как единое целое, но и каждую отдельную технологическую операцию. Благодаря энергоэффективным компонентам и решениям Siemens можно уменьшить расход энергии на установке. Здесь важную роль играют, например, преобразователи частоты с функцией рекуперации для приложений с переменной скоростью вращения или устройства плавного пуска для электроприводов постоянной скорости.



Силовые модули SINAMICS G120.

Эффективная технология питания, реализованная в силовых модулях PM250, позволяет рекуперировать генерируемую энергию в сеть и поэтому не используются тормозные резисторы. Это позволяет, например, в приложениях, связанных с грузоподъемным оборудованием, экономить до 60% требуемой энергии, которая может быть использована в других частях той же установки. Тем самым, кроме экономии энергии, в конструкции электрошкафа можно исключить дополнительный теплоотвод и сэкономить монтажное пространство, что, в свою очередь, сокращает текущие эксплуатационные расходы. Преобразователи с поддержкой рекуперации являются одинаково привлекательным решением как для пользователей, так и для OEM-производителей.

Инновационная концепция охлаждения для сетевого питания 220 В и 400 В реализована в силовом модуле PM240-2 — вариант с выносным радиатором особенно актуален при монтаже в компактных шкафах с высокими требованиями к охлаждению.


Основные технические характеристики
Силовых модулей серии SINAMICS G120


Силовые модули PM240 / PM240-2 IP20 PM250 IP20
Напряжение питания 1 AC / 3 AC 200 ... 240 В +/–10% 3 AC 380 ... 480 В +/–10% 3 AC 500 ... 690 В +/–10 % 3 AC 380 ... 480 В +/–10 %
Мощность HO LO HO LO
HO - высокая перегрузка
LO - низкая перегрузка
200 ... 240 В
1 AC 0,37 ... 3 кВт
3 AC 0,37 ... 45 кВт

380 ... 480 В
3 AC 0,37 ... 200 кВт

500 ... 690 В
3 AC 7,5 ... 110 кВт
200 ... 240 В
1 AC 0,55 ... 4 кВт
3 AC 0,55 ... 55 кВт

380 ... 480 В
3 AC 0,55 ... 250 кВт

500 ... 690 В
3 AC 11 ... 132 кВт
без фильтра
15 ... 75 кВт

с фильтром
5,5 ... 75 кВт
без фильтра
18,5 ... 90 кВт

с фильтром
7,5 ... 90 кВт
Входной ток HO LO HO LO
(в зависимости от нагрузки двигателя и полного сопротивления сети) 200 ... 240 В
1 AC 6,6 ... 37,5 A
3 AC 3,8 ... 164 A

380 ... 480 В
3 AC 2,0 ... 442 A

500 ... 690 В
3 AC 11 ... 122 A
200 ... 240 В
1 AC 7,5 ... 43 A
3 AC 4,3 ... 172 A

380 ... 480 В
3 AC 2,3 ... 442 A

500 ... 690 В
3 AC 14 ... 137 A
13,2 ... 135 A 18 ... 166 A
Выходной ток HO LO HO LO
(ухудшение параметров при температуре окружающей среды)


> 40 °C (LO) или
> 50 °C (HO)
200 ... 240 В
1 AC 2,3 ... 13,6 A
3 AC 2,3 ... 154 A

380 ... 480 В
3 AC 1,3 ... 370 A

500 ... 690 В
3 AC 11 ... 115 A
200 ... 240 В
1 AC 3,2 ... 17,5 A
3 AC 3,2 ... 178 A

380 ... 480 В
3 AC 1,7 ... 477 A

500 ... 690 В
3 AC 14 ... 142 A
1,3 ... 145 A 1,7 ... 178 A
Электрические характеристики
Частота сети 47 ... 63 Гц
Выходная частота 0 ... 550 Гц (режимы управления U/f и FCC), 200 Гц (бездатчиковое векторное управление)
Функции
Функции торможения Реостатное торможение, торможение постоянным током, стояночный тормоз двигателя, смешанное торможение Рекуперация энергии в генераторном режиме
Подключаемые двигатели Трехфазные асинхронные двигатели и синхронные реактивные электродвигатели



Управляющие модули SINAMICS G120.

Управление преобразователем осуществляется через Управляющий модуль. Для оптимального выбора Управляющего модуля необходимо предусмотреть и учитывать следующие характеристики:

• Используется ли обратная связь по скорости?

• В каком объеме требуются интегрированные функции безопасности?

• Сколько и какие входы и выходы требуются?

• Какой тип системы связи / шины необходим?

Управляющий модуль контролирует работу силового модуля и подключенный двигатель в нескольких типах регулирования по выбору. Он поддерживает связь с локальной или центральной системой управления, а также с устройствами контроля.


Основные технические характеристики
Управляющих модулей серии SINAMICS G120


Управляющие модули CU230P-2 CU230E-2 CU250S-2
Конфигурация Оптимизированное под приложение кол-во вх./вых. Стандартное кол-во вх./вых. и встроенные функции повышенной безопасности Расширенное кол-во вх./вых., встроенные функции повышенной безопасности и простое позиционирование
Функции коммуникации
PROFINET CU230P-2 PN CU240E-2 PN, CU240E-2 PN-F CU250S-2 PN
PROFIBUS DP CU230P-2 DP CU240E-2 DP, CU240E-2 DP-F CU250S-2 DP
Modbus RTU и USS CU230P-2 ОВКВ CU240E-2, CU240E-2 F CU250S-2
BACnet MS/TP CU230P-2 HVAC - -
CANopen - - CU250S-2 CAN
USB-интерфейс 1 1 1
Функции безопасности
Напряжение питания DC 24 В (через силовые модули или из внешнего источника)
Цифровые входы повышенной безопасности - CU240E-2, CU240E-2 DP: 1
CU240E-2 DP-F: 3
3
Параметрируемые аналоговые входы 2x (-10 до+10 В,0/4 до 20 мА)


1x (0/4 до 20 мА, Pt1000/LG-Ni1000)
1x (Pt1000/LG-Ni1000)
2 x (–10 до +10 В, 0/4 до 20 мА) 2 x (–10 до +10 В, 0/4 до 20 мА)
Цифровые выходы 2 x (релейный NO/NC, AC 250 В, 2 A, DC 30 В, 5 A)


1 x (релейный NO, DC 30 В, 0,5 A)
1 x (транзисторный, DC 30 В, 0,5 A)
2 x (релейный NO/NC, DC 30 В, 0,5 A)
4 x (транзисторный, DC 30 В, 0,5 A) Возможно использование в качестве цифровых входов


1 x реле: NO: DC 30 В, 0,5 A
2 x реле: NO/NC: DC 30 В, 0,5 A
Аналоговые выходы 2 x (0 до 10 В, 0/4 до 20 мА) 1 x (0 до 10 В, 0/4 до 20 мА)
1 x (0 до 10 В, 0 до 20 мА)
2 x (0 до 10 В, 0/4 до 20 мА)
Функции
Режим управления / регулирования U/f (линейная, квадратичная, по точкам, FСC, ECO), векторное управление скоростью и моментом без датчика U/f (линейная, квадратичная, по точкам, FСC, ECO), векторное управление скоростью и моментом без датчика U/f (линейная, квадратичная, по точкам, FСC, ECO), векторное управление скоростью и моментом без датчика, векторное управление скоростью и моментом с датчиком
Заданные значения Выбор заданного значения: аналоговое значение, постоянные заданные значения (макс. 16), моторпотенциометр, коммуникационный интерфейс, ПИД-регулятор для технологических переменных; канал заданных значений: минимальная скорость, максимальная скорость, задатчик интенсивности со сглаживанием, 4 пропускаемые частоты



Панели оператора SINAMICS G120.

Для простого и эффективного локального управления и индикации в SINAMICS G120 предлагаются две различные панели оператора: базовая панель оператора (BOP-2) и интеллектуальная панель оператора (IOP-2).

Интересный факт. Одна из профессиональных наград Engineers’ Choice Grand Award в 2019 году была присуждена смарт-модулю доступа — Siemens SINAMICS G120 Smart Access Module— аксессуару, который обеспечивает интерфейс с преобразователями частоты SINAMICS G120. C помощью любого мобильного устройства пользователь может по WiFi подключиться к серверу G120 для редактирования параметров, запуска в работу привода и другие функции. Таким образом, практически нет необходимости загружать дополнительное программное обеспечение.



Базовая модель модульного привода для низких и средних мощностей Siemens SIMANICS G120 находит широкое применение в машиностроении, автомобильной промышленности, текстильной промышленности, в химической и нефтеперерабатывающей отрасли и полиграфии, а также в металлургии. Приложения включают насосы и вентиляторы, компрессоры, центрифуги, подъемно-транспортное оборудование.


Например, в рамках модернизации объектов ОАО «Татнефть» в составе АСУ ТП установки комплексной подготовки нефти было использовано оборудование SINAMICS G120 для монтажа в шкафу. Система построена по иерархическому принципу: нижний уровень представляет собой КИП, на среднем уровне в числе другого оборудования установлены частотные преобразователи SINAMICS G120. Для формирования системы использована сеть Profibus, взаимосвязь с другими подсистемами реализована посредством Modbus.

В качестве примера из другой отрасли можно привести Картонно-бумажный комбинат в Набережных Челнах.
Задача: модернизация линии по переработки макулатурной массы без остановки производственного процесса. В рамках проекта был автоматизирован 21 электропривод общей номинальной мощностью более 1700 кВт.
Для управления электроприводами применяется преобразователь частоты SINAMICS G120.




Запросить технико-коммерческое предложение …>>

Информационный бюллетень: Частотные преобразователи Siemens SINAMICS G (PDF, RU) …>>
Каталог: Преобразователи SINAMICS V20, G120 (RU, PDF) …>>

Раздел сайта: Электромеханика Siemens …>>