产品详情
西门子模块6SL3120-1TE24-5AA3
由于带有分开的电源装置和控制单元，SINAMICS S120 变频调速柜系统可完美地满足大量不同驱动任务的要求。
控制单元根据要控制的驱动器数量和所需性能级别进行选择，而电源装置的额定值必须要满足系统的电能要求。控制单元和电源装置之间的连接可非常简便地使用数字系统接口 DRIVE‑CLiQ 来完成。
控制装置
CU310‑2 PN 控制单元和 SIMOTION D4x5‑2
CU310‑2 DP 和 CU310‑2 PN 控制单元
CU310 2 控制单元用于控制单机传动装置。标配有一个 PROFIBUS 接口 (CU310 2 DP) 或一个 PROFINET 接口 (CU310 2 PN) 以及一个 TTL/HTL 编码器分析电路。
控制单元 CU320‑2
CU320‑2 控制单元用于多个传动装置。此时，以下设备可通过控制单元 CU320‑2 运行。
- V/f 模式下最多 12 个转动装置，或
- 伺服或矢量控制模式下组多 6 个传动装置。
CU320-2 控制单元可用于在多个传动装置间建立连接，并实现简单工艺功能。
SIMOTION D 控制单元
SIMOTION D 控制单元用于实现协调运动控制，如同步运行、电子齿轮、凸轮或复杂工艺功能。
SIMOTION D 控制单元具有一系列性能型号：
- SIMOTION D410-2，用于控制 1 到 3 个轴
- SIMOTION D425‑2，用于控制最多 16 个轴
- SIMOTION D435‑2，用于控制最多 32 个轴
- SIMOTION D445‑2，用于控制最多 64 个轴
- SIMOTION D455‑2，用于控制最多 128 个轴
STARTER 调试工具用于对各种类型控制单元进行调试和诊断。SIMOTION D 控制单元需要使用 SCOUT 工程软件（包含 STARTER 工具）。
有关 STARTER 和 SCOUT 的详细信息，请参见“工程组态软件”和“SIMOTION 运动控制系统”。
电源模板
最简单的 SINAMICS S120 传动系统由一个 CU310 2 控制单元和一个变频装置组成。变频装置中集成有一个进线整流器、一个直流回路和一个用于为电机供电的逆变器。
带有 CU310‑2 控制单元的块型电源模块
电源模块针对不能将电能回馈至电源的驱动器而设计。制动过程中产生的能量通过制动电阻器而被转换为热量。
变频装置也可通过 CU320-2 控制单元、SIMOTION D4x5 2 或 CX32 2 Controller Extension 来运行，例如，在向一个多轴传动组中添加了一个单机传动装置之后。在此情况下，书本型电源模块必须配有 CUA31/CUA32 控制单元适配器。该多轴传动组通过 DRIVE CLiQ 连接到 CU320 2 控制单元、SIMOTION D4x5 2 或 CX32 2 Controller Extension。机架型电源模块可使用一条 DRIVE-CLiQ 电缆直接连接到多轴控制单元。
电机模块
电机模块中集成了一个直流环节和一个用于为电机供电的逆变器。
CU320‑2 控制单元、电源模块和两个书本型电机模块
逆变柜适合在多机传动装置中使用，由 CU320 2 控制单元、SIMOTION D4x5 2 或 CX32 2 Controller Extension 进行控制。多个电机模块是通过一条共用直流母线相互连接的。由于多个电机模块共用同一个直流环节，因此它们可相互交换能量，即如果一个以发电机模式运行的电机模块产生了电能，该电能就可被以电机模式运行的另一个电机模块使用。由电源模块为电压源直流链路提供电源电压。
电源模块
电源模块可产生一个直流电压，用于通过电压源直流链路向电机模块供电。
基本电源模块
基本整流柜仅能够实现整流运行，即，它们不能将再生能量回馈到供电系统。若产生再生能量，例如，驱动装置制动时，必须通过一个制动模块和一个制动电阻器，将制动能量转换成热。如果基本电源模块用作馈电，必须安装相匹配的电源电抗器。可选装电源滤波器，来限制干扰，以符合 Class C2 限制 (EN 61800‑3)。
非调节型电源模块 (Smart Line)
非调节型电源模块可供电，并可返回再生能量到供电系统。只有在驱动系统在掉电后需要控制减速时（即能量不能储存），才需要使用制动模块和制动电阻器。如果非调节型电源模块用作馈电，必须安装相匹配的电源电抗器。为了确保符合 EN 61800 3 标准的类别 C2 所规定的限值，还可以安装一个进线滤波器 EN 61800‑3。
调节型电源模块 (Active Line)
调节型电源模块可供电，并可返回再生能量到供电系统。只有在驱动系统在掉电后需要控制减速时（即能量不能储存），才需要使用制动模块和制动电阻器。但是，与基本电源模块和非调节型电源模块相比，调节型电源模块可产生可调直流电压，而不管电网波动如何。在这种情况下，电源电压必须保持在容许的电压公差范围内。调节型输入模块从电源吸收波形基本上是正弦波的电流，限制了任何有害谐波成分。
为了运行有源整流装置，必须使用适宜的有源滤波装置。为了确保符合 EN 61800 3 标准的类别 C2 所规定的限值，还可以安装一个进线滤波器 EN 61800‑3。
有关组态采用 SINAMICS S120 的传动系统的详细信息，请参见“系统说明 – 规格设计”。
电源模块、电机模块和输入模块分为书本型、紧凑书本型、块型和机架型：
- 用于单轴的块型和机架型电源模块，
- 书本型、紧凑书本型和机架型电机模块和输入模块。
冷却方式
根据具体结构型式，有各种冷却方式可供采用：
内部空气冷却
在这种标准解决方案中，来自驱动部件的电子电路和功率部分的功率损耗通过自然冷却或布置到控制柜内部的强迫通风冷却系统来排除。
外部空气冷却
外部空气冷却采用“通孔”方法。部件的功率部分散热器穿过控制柜的安装表面，从而将功率部分散出的热量释放到一个独立的外部冷却回路。控制柜中保留的仅有热量是由电子部件散发的。在此“机械接口”处可取得 IP54 防护等级。带有散热片和风扇装置（在供货范围内）的散热器从后部伸出到一个单独的通风区域内，该通风区域也可向外敞开。
冷却板冷却
采用冷却板技术的设备可通过设备后表面上的一个热接口，将功率单元的功率耗散到一个外部散热器。例如，该外部散热器可以是水冷式散热器。
液体冷却
在液体冷却式装置上，散热器上安装有功率半导体，冷却介质从该散热器中流过。装置产生的大部分热量由冷却介质吸收，并可散到控制柜外面。
定制应用
不同形式的设备可作为一种完整系统解决方案来购买。用户可利用传动装置专家的专有知识，无需花费宝贵的时间来计算具体应用的热量设计要求。对于特定应用（例如，涉及采用冷却板冷却或外部空气冷却的设备或装置型液体冷却式设备的应用），用户可得到一种技术可靠的解决方案，可以降低工程开销。例如，该解决方案可以是书本型设备的传动装置组（采用冷却板冷却，且便于组装到一个共用的冷却板上），直至配有冷却系统和温度/冷凝控制的完整控制柜。
我们可根据要求提供详细信息。
能效
SINAMICS S120 变频调速柜可对各个轴的电能进行回收并在多轴配置的直流回路中使用，并且可将能量回馈到电源系统中，从而节省了能量。即使在完全馈电下，控制柜中也不会产生多余热量。由于有源整流装置可防止产生容性和感性无功电流，因此，SINAMICS S120 还能确保电源中不会产生不必要的功率损耗，并且不会产生电流谐波。这不仅防止了对其它负载造成有害影响，同时也降低了控制柜中产生的热量。
系统部件
系统部件分为以下类别：
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直流链路组件
例如制动模块和制动电阻 -
负载侧功率组件
例如，电机电抗器 -
辅助系统组件
例如端子模块、操作面板和通信板 -
编码器系统接口
用于将各种编码器连接到 SINAMICS S120
书本型变频调速柜
书本型单元最适合于多轴应用，它们是彼此相邻安装的。共用电压源直流环节采用集成连接方式。书本型设备可采用内部或外部空气冷却。
紧凑书本型
从书本型模块，我们针对具有很高紧凑性要求的驱动装置开发出紧凑书本型模块。紧凑书本型提供具有相同性能的书本型的所有积极特性，但总高度减小，过载能力更大。紧凑书本型模块尤其适合集成到具有很高动态要求和安装空间有限的机器中。
紧凑书本型模块的冷却方式为内部空气冷却和冷却板冷却。
块型
块型模块最适合单轴应用，仅具有电源模块。
CU310-2 控制单元可直接进行卡装。这些装置是通过内部空气冷却或液体冷却方式进行冷却的。
装机装柜型变频调速柜
输出较高的单元（大约 100 kW 及以上）的结构形式为机架型。它们分为输入模块、电源模块和电机模块。机架型模块是通过一个内部空气冷却回路进行冷却的。可以针对特殊应用（如挤出过程或船舶工程）订购水冷式设备。CU310‑2 控制单元可被集成到电源模块中。
机柜模块型
除了此产品目录中所描述的变频调速柜外，SINAMICS S120 变频调速柜系列还提供了专门为工厂工程应用设计的变频调速柜系统。将柜体单元进行组合，可以构成一个柜组，总够输出功率最高可达 4500 kW (6000 hp)。
该模块化系统非常适用于带有中央馈电模块和一条共用直流母线的多电机驱动器，通常可在造纸机、滚轧机、试验台或起重装置中使用。由于具有模块化的设计，因此可将所有部件进行组合，以满足封闭机柜系统中的要求。
对于这些变频调速柜，提供了三种馈电模块（基本型输入模块、智能型输入模块和调节型输入模块）以及特殊制动模块和辅助模块。该系统具有 IP20、IP21、IP23、IP43 和 IP54 等防护等级。变频装置通过 DRIVE-CLiQ 与中央控制单元通信。
带有用于一个多电机驱动器的 SINAMICS S120 变频调速柜的驱动系统布局示例
功率范围可根据需要通过并联最多 4 个模块加以扩展。
采用一台中央控制器的全新系统结构
每个电子协同型驱动装置都可协同进行工作，以便完成用户的驱动任务。上位控制器可使驱动装置产生所需的协调运动。这就要求控制器与所有驱动装置之间应实现循环数据交换。迄今为止，这种数据交换必须通过一个现场总线实现，安装和设计费用相应较高。而 SINAMICS S120 变频调速柜则采取了一条不同的途径：一个中央控制器对所有连接的轴进行驱动控制，并且还可在驱动装置之间或者在轴之间实现技术性的逻辑互连。由于全部所需数据均存储在中央控制器中，这些数据无需进行传输。在一个控制器内即可交叉轴连接，利用一个鼠标，使用 STARTER 调试工具即可进行便捷的组态。
- SINAMICS S120 变频调速柜控制器可自动执行简单的技术功能任务
- CU310‑2 DP 或 CU310‑2 PN 控制单元可用于单机驱动
- CU320‑2 DP 或 CU320‑2 PN 控制单元适合多轴应用。
- 借助于 SIMOTION D 的功能更强大的控制单元 D410‑2, D425‑2, D435‑2, D445‑2 和 D455‑2（按照性能进行分级），可完成复杂运动控制任务。
这些控制单元均基于面向对象的
SINAMICS S120 标准固件，该固件包含所有最常用的控制模式，可升级以满足最先进的性能要求。
驱动控制以组态方便的驱动对象形式来提供：
- 进线整流控制
- 用于广泛的异步（感应）电机应用 - 可靠的“矢量控制”和
- 用于具有苛刻动态要求的永磁同步电机 -“伺服控制”
- 而 V/f 控制模式可用于简单应用，如含有 SIEMOSYN 电机的成组驱动
CompactFlash 卡
SINAMICS S120 驱动器的功能存储在 CF 卡上。此存储卡中包含用于所有驱动装置的固件与参数设置（以项目的形式）。CF 卡还可保存附加项目，这意味着在调试不同类型的系列机床时，可立即访问正确的项目。在控制单元启动之后，CompactFlash 存储卡上的数据被读取并装到 RAM 中。
固件以对象的形式进行组织。驱动对象用于针对输入模块、电机模块、电源模块以及通过 DRIVE-CLiQ 连接的其他系统组件执行开环和闭环控制功能。
驱动对象
一个驱动对象就是一个独立软件功能，它带有自己的参数，如有必要，还带有自己的故障消息和报警。
通过 SIMOTION 对工艺功能加以扩展
SIMOTION D 控制单元支持多驱动器的协调运动控制。除驱动对象外，还可在这些控制单元上实现工艺对象。可将这些对象进行分组以形成工艺功能包，并提供扩展的运动控制功能（如同步操作、凸轮盘、路径插补等）或工艺功能（如凸轮控制器、温度或压力控制）。SIMOTION D 中集成有符合 IEC 61131-3 的 PLC，这意味着该系统不仅能够控制运动序列，而且还可控制包括 HMI 及 I/O 的整台机器。
全面的开环和闭环控制功能
广泛的标准功能（如设定点输入、数据组切换、控制器优化、动态缓冲等）确保了极高的运行可靠性和优异的应用灵活性。
关键开环和闭环控制功能概览
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闭环控制类型 S120 |
开环控制类型 S120 |
书本型/机架型 S120 的主要功能 |
备注，说明 |
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进给控制 |
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电源传感器是 VSM 10 电压检测模块；“电流”是输入电流；3 相输入频率 |
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矢量控制 |
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可实现带 V/f 控制模式的混合操作；因此，V/f 控制模式在揤ector Control斍韵笾薪龃娲⒁淮 可在“伺服”和“矢量”模式中将位置控制选择为一个功能模块。 同步电机（1FK 和 1FT）和直线电机仅可在伺服模式中运行。 |
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侍服控制 |
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可实现带 V/f 控制模式的混合操作；因此，V/f 控制模式在揤ector Control斍韵笾薪龃娲⒁淮 可在“伺服”和“矢量”模式中将位置控制选择为一个功能模块。 |
BICO 技术
每个驱动对象都包含大量输入和输出变量，这些变量可使用 Binector-Connector 技术 (BICO) 进行任意和独立互连。一个 Binector 就是一个逻辑信号，其值为 0 或 1。而连接器是一个数值，例如，实际转速或当前设定值。
驱动个控制图 (DCC)
用于 SINAMICS S120 的 DCC 驱动控制图可对驱动级的闭环过程控制、逻辑和算术功能进行简便的图形化组态。
它可以方便地组态 SIMOTION 运动控制系统以及 SINAMICS S120 驱动系统的技术功能。
用户友好的 DCC 编辑器支持控制回路结构的方便图形组态和清晰显示。
相关的块库包含大量闭环控制、运算和逻辑块以及更复杂的开环和闭环控制功能。
SINAMICS S120 的驱动控制图同时还为直接在转换器中解决驱动级开环和闭环控制任务奠定了基础。
工艺控制器
工艺控制器是一种 PID 控制器，适合执行变量调节控制，例如，调节液位、温度、张力、压力、流速和调节辊位置。
集成的安全功能 (Safety Integrated)
控制单元支持全面的安全功能。
集成安全功能是 Safety Integrated 基本功能
- STO = 安全扭矩断
- SBC = 可靠制动控制
- SS1 = 安全停机1
和需要授权的 Safety Integrated 扩展功能
- SS2 = 安全停机 2
- SOS = 安全运行停车
- SLS = 安全限制转速
- SSM = 安全转速监视器
- SDI = 安全方向
- SLP = 安全限制位置
（符合 IEC 61800-5-2 的缩写）
如果使用扩展安全功能，则需要授权、补充系统组件（如 TM54F 终端模块）或适宜的安全控制装置。
有关集成安全功能的详细信息，请参见“故障安全集成”一章。
诊断通过轨迹功能得到最佳支持
与驱动对象相关的输入和输出变量的时间特性可通过集成的轨迹功能进行测量，并通过 STARTER 调试工具进行显示。轨迹可同时记录最多 4 个信号。一个记录可通过自由选择边界条件来触发，例如，通过一个输入或输出变量的值来触发。
基本定位器功能模块 (EPos)
基本定位器“Epos”可作为一个另外激活的功能模块在所有 SINAMICS S120 控制单元上调用。基本定位器可用于解决基本运动控制任务，无需使用一个外部控制器。
集成功能，用于带电机编码器或机器编码器的直线和旋转轴的绝对及相对定位。
SINAMICS S120 驱动系统中的 Epo 基本定位器提供了强大、精准的定位功能。由于其灵活性和自适应性，基本定位器可用于一系列定位任务中。
这些功能无论是在调试还是操作时都易于处理，并且综合监控功能十分卓越。
在不使用外部位置控制器的情况下，可以实现许多应用。
Epo 基本定位器用于在绝对/相对定位条件下定位带有旋转以及线性电机编码器或机器编码器（间接或直接测量系统）的线性或旋转轴（模数）。
Epo 是一个功能模块，其可在伺服控制或向量控制中激活。
用户友好的组态和调试，包括控制面板（通过 PC 操作）和带有 STARTER 调试工具的诊断功能。
除了极为灵活的定位功能，由于其一体化的监控和补偿功能，Epo 还具有高度的用户友好性和灵活性。
各种不同的操作模式及其功能增强了灵活性和设备生产率，例如，通过“运行中快速”和无扰地校正运动控制。
预组态的 PROFIdrive 定位框可供使用，一旦选择此定位框，其可以自动建立到基本定位器的内部“连接”。
Epo 基本定位器的功能
借助以下基本组件实现闭环位置控制
- 位置实值感测（包括低级别测量探头评估和基准标记搜索）
- 位置控制器（包括限值、适配和预控计算）
- 监控功能（停止、定位和动态跟踪误差监控，和凸轮信号）
机械系统
- 反向间隙补偿
- 模数偏移量
极限值
- 速度/加速度/延迟/冲击限制
- 软件限位开关（通过位置设定点评估进行行程限制）
- 停止凸轮（使用硬限位开关分析进行移动范围限制）
参考或调整
- 设定参考点（对于处于静止的轴）
- 搜索基准（单个模式包括反向凸轮功能、自动换向、归位至“输出凸轮和编码器零点标号”或只是“编码器零点标号”或“外部零点标号 (BERO)”）
- 捕捉参考（借助于测量输入分析，可实现“正常”移动期间的连续参考；例如，通常会分析 BERO 传感器。“点动”、“直接设定值输入/MDI”和“移动块”模式的从属功能）
- 绝对值编码器校准
横动程序块模式（64 个横动程序块）
- 使用可存储在驱动装置中的横动块进行定位，包括块变动启动条件和特定任务，用于一根已经定位过的轴
- 横动程序块编辑器使用 STARTER
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每个横动程序块包含以下信息：
- 作业编号和作业（如定位、等待、GOTO set jump、设置二进制输出、移动到固定止挡 ）
- 运动参数（目标位置、加速和减速的超越速度）
- 模式（如：隐藏块、延续条件如“先停后续”、“持续运行”和“使用高速探头输入外部延续”）
- 作业参数（如等待时间、按块记录步骤条件）
直接定位点输入 (MDI) 模式
- 定位（绝对、相对）和设置（循环闭环位置控制），通过直接定位点输入（如通过 PLC 使用过程数据 ）
- 在移动（运行中设定点接收）以及在设置和定位模式之间快速转换时，也可以影响运动参数。
- 如果轴没有复位，直接定位点规范操作模式（MDI）也可以在定位或设置模式中使用。这意味着运行中同步和重新复位可以通过“快速定位”来执行。
点动模式
- 轴的闭环位置控制移动，在“循环位置控制”或“慢进增量”模式下运行，（通过一个“步长”）并可以在这两种模式间切换
