Система сервоприводов SINAMICS S120 в книжном формате как основа для автоматизации станков с SINUMERIK solution line

Базовая платформа и Totally Integrated Automation

SINAMICS во всех исполнениях соответствует базовой платформе. Общие аппаратные и программные компоненты, а также унифицированные утилиты для расчета, проектирования и ввода в эксплуатацию обеспечивают совместимость всех компонентовоении.

Различные приводные задачи могут решаться с помощью SINAMICS без системных ошибок. Возможно простое комбинирование различных исполнений SINAMICS друг с другом.

SINAMICS это составная часть Totally Integrated Automation от Siemens. Открытость SINAMICS в проектировании,
управлении данными и коммуникации с уровнем автоматизации гарантирует рентабельные решения с системами ЧПУ SINUMERIK solution line, SIMATIC и SIMOTION.

Исполнения SINAMICS S120: Силовые модули PM340 блочного формата, модули книжного формата и модули формата шасси

Все форматы могут быть свободно объединены

Различные исполнения SINAMICS S120 благодаря интерфейсам DRIVE−CLiQ могут произвольно комбинироваться друг с другом, например, модули питания формата шасси с модулями двигателей книжного формата для многоосевых приложений с высокой общей мощностью.

Модульная конструкция системы для выполнения сложных задач с приводами

SINAMICS S120 решает сложные задачи приводов для очень широкого спектра промышленных приложений и поэтому
имеет модульную конструкцию. Из множества согласованных друг с другом компонентов и функций пользователь создает комбинацию, точно отвечающую его потребностям. Мощная утилита для проектирования SIZER упрощает выбор и определение оптимальной конфигурации привода. Это обеспечивается благодаря разделению силовой части и управляющего модуля.

Модуль управления выбирается в зависимости от числа регулируемых приводов и требуемых характеристик,
силовые части − согласно требованиям по рекуперации энергии или энергообмену. Соединение между модулем управления и силовой частью устанавливается через цифровой системный интерфейс DRIVE−CLiQ.

Кроме этого для SINAMICS S120 имеется широкий выбор двигателей. Идет ли речь о синхронных или асинхронных двигателях, все они оптимально поддерживаются SINAMICS S120.

Особенно подходит для многоосевых приложений

В станкостроении и производстве комплектного промышленного оборудования часто используются
согласованные приводы, совместно решающие общую задачу. Для этого необходимы приводы с общим промежуточным контуром для обмена энергией между тормозящими и движущими осями.

SINAMICS S120 имеет модули питания (сетевое питание) широкого диапазона мощностей и модули двигателей
(инверторы), исполнение которых обеспечивает сплошной монтаж без пропусков компактных многоосевых конфигураций приводов.

Новая системная архитектура с централизованной платой управления

Координируемые электроникой отдельные приводы решают общие задачи.

Управляющие СЧПУ, например, SINUMERIK solution line, создают необходимые скоординированные движения. Для
этого необходим циклический обмен данными между СЧПУ и всеми приводами. Прежде этот обмен реализовывался
через полевую шину, следствием чего являлись затраты на монтаж и проектирование. SINAMICS S120 использует иное
решение: централизованный модуль управления обеспечивает регулирование приводов для всех подключенных осей и дополнительно обеспечивает технологические связи между приводами или между осями. Так как вся необходимая информация находится в общем модуле централизованной плате управления, то проблемы с передачей информации отсутствуют. Охватывающие несколько осей связи могут быть реализованы в рамках одного модуля и легко проектируются с помощью ПО
привода/ввода в эксплуатацию STARTER или с помощью интегрированных в интерфейс HMI SINUMERIK solution line
помощников для ввода в эксплуатацию приводов. Если вычислительных возможностей одной платы управления
недостаточно для решения поставленной задачи, то несколько модулей управления могут быть соединены друг с другом в расширенную структуру. Модуль управления SINAMICS S120 простые технологические задачи решает самостоятельно. Для
решения сложных вычислительных задач используются мощные модули из спектра продуктов SINUMERIK solution line.
Эти продукты, наряду с управлением движением, трансформацией координат и логическими функциями, содержат и регулятор SINAMICS. NCU SINUMERIK solution line могут быть размещены в или рядом с линейкой приводов SINAMICS S120 и подключены через DRIVE−CLiQ. Для реализации децентрализованных решений NCU может располагаться и на расстоянии до 100 м от линейки приводов. Для решений пользователя, имеющих большое количество осей движения в кинематике станка, базовые
системные блоки могут быть расширены дополнительными компонентами NX10/NX15.

DRIVE-CLiQ - цифровой интерфейс между всеми компонентами

Все компоненты SINAMICS S120, включая двигатели и датчики, соединены друг с другом через общий
последовательный интерфейс DRIVE−CLiQ. Унифицированное исполнение кабелей и соединительная техника сокращают ассортимент компонентов и расходы на складирование.

Для двигателей и датчиков без интерфейса DRIVE−CLiQ или для модернизации имеются модули датчиков (модули преобразователей) для преобразования обычных сигналов датчиков в DRIVE−CLiQ.

Быстро и автоматически: электронный шильдик

Все компоненты SINAMICS S120 с интерфейсом DRIVE− CLiQ имеют электронный шильдик. Этот шильдик содержит
все необходимые технические параметры соответствующего компонента. В двигателях это, например, параметры электрической схемы замещения и параметры cвстроенного датчика двигателя. Эти данные автоматически регистрируются платой управления через DRIVE−CLiQ. Вводить их вручную при вводе в эксплуатацию или замене не требуется.

ВНаряду с техническими параметрами электронный шильдик содержит и данные логистики, например, идентификатор
изготовителя, заказной номер или оригинальный идентификационный номер. Так как возможно электронное считывание этих данных на месте или дистанционно, то это обеспечивает однозначную идентификацию всех используемых на станке компонентов, что значительно упрощает сервисное обслуживание.

Эти обзоры содержат компоненты SINAMICS S120, которые используются преимущественно для многоосевых задач.

Система сервоприводов SINAMICS S120 с SINUMERIK 802D sl

Система сервоприводов SINAMICS S120 с SINUMERIK 840Di sl

Система сервоприводов SINAMICS S120 с SINUMERIK 840D sl

Предлагаются следующие управляющие модули:

Управляющие модули

Управляющий модуль CU310 DP, CU320 и NCU 720.2

Управляющий модуль для регулятора в SINUMERIK solution line, Numeric Control Extensions NX и CU320

Управляющий модуль CU320 предназначен для регулировки нескольких приводов с SINUMERIK solution line. При этом на одном управляющем модуле может работать до 6 приводов с серворегулированием.

Через эти централизованные управляющие модули можно создавать связи между отдельными приводами и выполнять простые технологические функции.

Для скоординированного управления движением в многоосевой структуре интерполяции на станке в СЧПУ SI−
NUMERIK solution line имеются управляющие модули различной мощности:

• SINUMERIK 802D sl
• SINUMERIK 840Di sl
  В комбинации с SINUMERIK 840Di sl и с самостоятельными многоосевыми конфигурациями приводов используются управляющие модули SINAMICS S120 CU320 и CU310 DP.
SINUMERIK 840D sl
• NCU 710.2/NCU 720.2/NCU 720.2 PN/NCU 730.2/NCU 730.2 PN
• Numeric Control Extensions NX10/NX15

Управляющий модуль CU310 DP

Для управления отдельным приводом на основе PM модуля используется управляющий модуль CU310 DP.
Стандартными являются интерфейс PROFIBUS и датчики TTL/HTL.

Если СU310 DP работает в комбинации с SINUMERIK solution line, то действуют только интегрированные в приводе функции безопасности.

Ввод в эксплуатацию и диагностика различных управляющих модулей осуществляется через интегрированную в HMI системную утилиту или с помощью ПО привода/ввода в эксплуатацию STARTER.

Предлагаются следующие силовые компоненты:

Силовые модули PM340 блочного формата

Простейшая система сервоприводов SINAMICS S120 состоит из управляющего модуля CU310 DP и PM модулей. В
PM модулях встроены сетевой выпрямитель, промежуточный контур напряжения и инвертор для питания двигателя.

PM модуль блочного формата с управляющим модулем CU310 DP

Силовые модули разработаны для одиночных приводов без рекуперации энергии в сеть. При возникновении генераторной энергии она через тормозные резисторы преобразуется в тепло.

Силовые модули могут работать через управляющий модуль CU320 или через интегрированный в SINUMERIK solution line
встроенный регулятор, если одиночный привод добавляется как расширение к многоосевой структуре. В этом случае
силовые модули должны быть укомплектованы адаптером управляющего модуля CUA31. Через DRIVE−CLiQ они соединяются с управляющим модулем CU320 или с NCU SINUMERIK solution line. Силовые модули формата шасси соединяются с управляющим модулем напрямую через кабель DRIVE−CLiQ.

Модули двигателей

В модуль двигателя интегрирован промежуточный контур напряжения и инвертор для питания двигателя.

Управляющий модуль CU320, модуль питания и два модуля двигателей книжного формата

Модули двигателей предназначены для многоосевых приводов и управляются с NCU SINUMERIK solution line или
управляющего модуля CU320. Модули двигателей соединены общей шиной DC. Благодаря общему промежуточному контуру постоянного напряжения возможен обмен энергией между модулями двигателей, т.е. если модуль двигателя производит генераторную энергию, то она может поглащаться другим модулем двигателя в двигательном режиме. Питание промежуточного контура постоянного напряжения осуществляется сетевым напряжением модуля питания.

Модули питания

Модули питания производят из напряжения сети постоянное напряжение и питают модули двигателей через промежуточный контур постоянного напряжения.

Модули питания Smart

Модули питания Smart могут подводить энергию и рекуперировать генераторную энергию обратно в сеть. Модуль торможения и тормозной резистор необходимы только в том случае, если и при отключении питающей сети − без возможности рекуперации − требуется управляемое торможение приводов. При питании с помощью модуля питания Smart необходим соответствующий сетевой дроссель. Как опция может быть установлен сетевой фильтр для соблюдения предельных значений по EN 61800−3 класс C2.

Активный модуль питания

Активные модули питания могут подводить энергию и рекуперировать генераторную энергию обратно в сеть. Модуль торможения и тормозной резистор необходимы только в том случае, если и при отключении питающей сети − без возможности рекуперации − требуется управляемое торможение приводов. В отличие от модулей питания Smart, активные модули питания производят регулируемое постоянное напряжение промежуточного контура, которое поддерживается постоянным независимо от колебаний напряжения в сети. При этом напряжение в сети должно находиться в пределах разрешенных допусков. Активные
модули питания забирают из сети практически синусоидальный ток и поэтому не вызывают вредных гармоник высокой частоты.

Активные модули питания книжного формата

При использовании активного модуля питания обязательно необходим соответствующий сетевой дроссель. Для минимизации паразитного излучения активный модуль питания, в дополнение к сетевому дросселю, всегда должен работать с сетевым фильтром.

Активные модули питания формата шасси

Все необходимые компоненты для работы активного модуля питания интегрированы в активный интерфейсный модуль.

Имеются следующие исполнения:

• Силовые модули блочного формата (Силовые модули) и силовые модули формата шасси
• Модули двигателей с блоками питания книжного формата и формата шасси

Книжный формат

Модули книжного формата оптимизированы для многоосевых приложений и монтируются непосредственно рядом друг с другом. Соединение для общего промежуточного контура постоянного напряжения интегрировано.

SINAMICS S120 в книжном формате предлагает удобные для пользователя гибкие решения в области охлаждения электрошкафа. В зависимости от приложения, тепло может отводиться тремя различными способами. Конструкции компонентов различаются только в исполнении задней стенки и расположении принудительного вентилятора. Техника для подключения и ширина компонентов на передней стороне остается неизменной.

Внутреннее воздушное охлаждение

В случае стандартного решения теплота компонентов привода отводится из блока электроники и силовой части посредством самоохлаждения или принудительной вентиляции внутри электрошкафа.

Внешнее воздушное охлаждение

Внешнее воздушное охлаждение использует сквозную технику. Радиаторы силовой части компонентов частично располагаются вне электрошкафа и могут отводить тепловую мощность потерь силового контура во внешний, отдельный вентиляционный контур. На этом “механическом интерфейсе” − внешнем радиаторе − возможен Степень защиты IP54. Ребра охлаждения радиатора и входящий в объем поставки радиатор располагаются в отдельном заднем вентиляционном канале, который может быть выполнен открытым. В электрошкафу остается только тепловая мощность потерь электроники.

Охлаждение Cold−Plate

Устройства с охлаждением Cold−Plate выполнены таким образом, что они отводят мощность потерь силовой части через термический интерфейс на задней стороне устройства на внешний радиатор. Этот внешний радиатор имеет, например, водяное охлаждение.

Для получения дополнительной информации обращайтесь в представительство Siemens.

Исполнение блочный формат

Модули блочного формата оптимизированы для одноосевых приложений и предлагаются только как Силовые модули PM340.

Управляющий модуль CU310 DP или адаптер управляющего модуля CUA31 могут подключаться напрямую. Устройства имеют внутреннее воздушное охлаждение.

Формата шасси

Устройства большей мощности (приблизительно от 100 кВт) имеют формат шасси. Эти устройства поставляются как модули питания, силовые модули и модули двигателей. Они имеют внутреннее воздушное охлаждение. В силовом модуле может быть интегрирован управляющий модуль CU310 DP.

Выбор управляющего модуля и силового модуля или модуля питания и модулей двигателей определяет структуру системы сервоприводов. Посредством предложенных системных компонентов осуществляется оптимальная настройка системы на задачу привода.

Через дополнительные системные компоненты может быть расширена функциональность и достигнуто оптимальное согласование системы с задачей привода.

Системные компоненты подразделяются на:

• Компоненты промежуточного контура, например, модули торможения и тормозные резисторы. Другие компоненты промежуточного контура используются как опция для стабилизации напряжения промежуточного контура или для поддержки питания электроники.
• Дополнительные системные компоненты, например, терминальные модули.
• Интеграция датчиков для подключения различных типов датчиков к SINAMICS S120.
• Силовые компоненты на стороне питающей сети, например, предохранители, контакторы, дроссели и фильтры для подключения подачи энергии и для выполнения требований ЭМС.

Компоненты SINAMICS S120 были разработаны для монтажа в электрошкаф. Они имеют следующие отличительные особенности:

• Простота в обслуживании
• Простой монтаж и подключение
• Практичная техника подключения и проводка кабелей согласно требованиям ЭМС
• Унифицированный дизайн
• Возможность монтажа без зазора
• Различные возможности охлаждения

Лакированные модули

Следующие устройства стандартно укомплектованы лакированными платами:

• Модули блочного формата
• Модули книжного формата для внутреннего воздушного охлаждения
• Модули книжного формата для внешнего воздушного охлаждения
• Модули книжного формата с охлаждением Cold−Plate
• Управляющие модули CU310 DP; CU320, NX10/NX15, SINUMERIK 840D sl: NCU 710.2/NCU720.2/NCU 720.2 PN/NCU 730.2/NCU 730.2 PN
• Модули датчиков
• Терминальные модули

Лакировка модулей защищает чувствительные компоненты SMD от вредных газов, химически активной пыли и влаги.

Компоненты системы автоматизации SINUMERIK solution line & SINAMICS S120