Преобразователи для насосов, вентиляторов, компрессоров SINAMICS G120P Siemens

Область применения

Специальный привод для насосов, вентиляторов и компрессоров

SINAMICS G120P идеально подходит для использования в приложениях с насосами, вентиляторами и компрессорами в промышленном окружении, в непрерывном производстве, в водоснабжении и канализации и для решения задач в автоматизации зданий.
SINAMICS G120P оптимально подходит, к примеру, для следующих приложений:

• циркуляционные насосы для систем отопления и охлаждения
• насосные станции для повышения давления
• регулирование уровня
• вентиляторы в градирнях
• вентиляторы для приточного и отработанного воздуха
• вентиляторы для туннелей/многоярусных стоянок
• вентиляторы для лестничных клеток
• компрессоры для подачи сжатого воздуха

Возможность использования в сложных условиях

SINAMICS G120P может использоваться в сложных условиях:

• высокая степень защиты IP55/UL тип 12 для использования вне электрошкафа
• использование при температуре окружающей среды до +60 °C
• отвод мощности потерь через внешний радиатор, отдельная внутренняя циркуляция воздуха
• окрашенные модули для увеличения стойкости к влажности и пыли

Обзор

Компетентность во всем, что касается энергии, рентабельности, энергоэффективности – ответом Siemens на эти тенденци является новая серия преобразователей „SINAMICS G120P“. SINAMICS G120P это инновационная и ориентированная на удобство в управлении серия преобразователей, специально оптимизированная для насосов, вентиляторов и компрессоров в промышленном окружении, но также и для решения задач по автоматизации зданий. SINAMICS G120P предлагает рентабельные решения с приводами для множества задач. Благодаря простому управлению, приводы помогают пользователю не только при оптимизации существующих управляемых по частоте приводов, но и при переоснащении приводов с постоянной частотой вращения или при модернизации. Серия преобразователей SINAMICS G120P предлагает инновационные аппаратные и программные функции, в значительной мере способствующие энергосбережению, тем самым вносящие и позитивный вклад в сбережение ресурсов окружающей среды. Кроме этого, SINAMICS G120P оказывает минимальное обратное
воздействие на сеть, т.е. топология преобразователя обеспечивает снижение гармонических искажений. Использование сетевых дросселей на входе сети становится ненужным.

Представлены SINAMICS G120P со степенью защиты IP54/UL Type12, типоразмеры FSA, FSB и FSC; состоящих из силового модуля PM230 и установленной интеллектуальной панели оператора IOP

Представлены SINAMICS G120P со степенью защиты IP54/UL Type12, типоразмеры FSD, FSE и FSF; состоящих из силового модуля PM230 и установленной интеллектуальной панели оператора IOP

Широкий выбор соединений и интерфейсов SINAMICS G120P обеспечивает решение самых разных задач:

• интерфейс полевой шины управляющего модуля
  CU230P-2 по выбору с
      - RS485/USS, Modbus/RTU, BACnetMS/TP
      - PROFIBUS DP
      - CANopen
• интерфейс NI1000/PT1000 для прямого подключения датчиков температуры
• реле 230 В для прямого подключения вспомогательных агрегатов
• цифровые входы с гальванической развязкой с собственной группой потенциалов и оптической изоляцией
• изолированные аналоговые входы для монтажа согласно требованиям ЭМС без дополнительных компонентов

Удобство в управлении

Высокое удобство в управлении это одна из главных характеристик SINAMICS G120P

• простой ввод в эксплуатацию „on board“ IOP (интеллектуальная панель оператора) с применением программ-помощников
• текстовые скрипты для интеграции в ПО для ввода в эксплуатацию STARTER для сложных приложений
• панель управления с текстовым дисплеем и обширными диагностическими функциями (IOP)
• SINAMICS Micro-Memory-Card (MMC)/SIMATIC Memory Card для сохранения установок параметров, для копирования и ввода в эксплуатацию на месте
• вставные клеммные блоки для кабелей питания и двигателя (до мощности в 18,5 кВт)
• быстрая замена компонентов привода благодаря модульной конструкции

Управление с использованием помощников

SINAMICS G120P предлагает две базовые возможности управляемого параметрирования/настройки в приложении:

Ввод в эксплуатацию простых приложений

с помощью интегрированных в IOP программ-помощников.

Предлагаются следующие помощники:

• быстрый ввод в эксплуатацию
• насос без/с ПИД-регулированием
• вентилятор без/с ПИД-регулированием
• компрессор без/с ПИД-регулированием
• ПИД-установка
• параметрируемое усиления

Соответствующая схема соединений для стандартной разводки находится в документации устройства управления IOP.

Ввод в эксплуатацию сложных приложений

с текстовыми скриптами через диалог в ПО STARTER:

Помощники поддерживают ввод заданных значений в переменные процесса и переключения заданных значений с помощью таймера, выполняют простую интеграцию таких технологических функций, как каскадирование двигателей или гибернация. Требуемые для помощников схемы соединений для стандартной разводки прилагаются.

В настоящее время предлагаются следующие помощники:

• вентилятор - отработанный воздух с регулировкой давления/качества воздуха
• вентилятор - градирня с регулированием температуры охлаждающей воды
• вентилятор - лестничная клетка с регулированием давления и расширенным противопожарным режимом
• вентилятор - туннель/многоярусная стоянка с регулированием качества воздуха и расширенным противпожарным режимом
• вентилятор - приточный воздух с регулированием давления/температуры, качества воздуха/расхода
• насос с регулированием давления
• насос с регулированием уровня
• насос для контуров охлаждения с регулированием температуры
• компрессор с регулированием давления

Характеристика сети

Используемая топология преобразователя обеспечивает минимальное обратное воздействие на сеть. Это означает низкий уровень гармонических токов и то, что релевантные низкочастотные единичные гармоники, а также значение THD (Total Harmonic Distortion) отвечают стандартам EN 61000-3-12 или IEC 61000-3-12.

Дизайн

Модульная конструкция

SINAMICS G120P это модульная приводная система, состоящая из следующих компонентов:

• управляющий модуль CU230P-2
• силовой модуль PM230
• устройство управления или глухая крышка

Управляющий модуль CU230P-2

При выборе управляющего модуля (от версии микропрограммного обеспечения V4.3.2) определяется коммуникационный интерфейс преобразователя.

• CU230P‑2 HVAC → USS, Modbus RTU, BACnet MS/TP
• CU230P‑2 DP → PROFIBUS
• CU230P‑2 CAN → CANopen

Управляющий модуль CU230P-2 управляет и контролирует силовой модуль и подключенный двигатель в нескольких типах регулирования по выбору. Он поддерживает связь с локальной или централизованной системой управления, а
также с устройствами контроля, и обеспечивает подключение всех релевантных для процесса вспомогательных агрегатов и внешних компонентов (датчики, вентили, контакторы и т.п.).

Силовой модуль PM230

Выбор силовой части зависит от требуемой мощности и приложения.
• PM230 со встроенным фильтром класса A, степень защиты
   IP55/ UL Type 12, 0,37 кВт до 90 кВт
• PM230 со встроенным фильтром класса В, степень защиты
   IP55/ UL Type 12, 0,37 кВт до 90 кВт
Для высоконадежного и гибкого моторного режима используется самая современная технология IGBT с широтно- импульсной модуляцией. Различные защитные функции обеспечивают надежную защиту для силового модуля и двигателя.

Устройство управления или глухая крышка

• Интеллектуальная панель оператора IOP, степень защиты IP54/UL Type 12 IOP в равной мере помогает как новичкам, так и экспертам по приводам. Благодаря большому текстовому дисплею, управлению в режиме меню и программам-помощникам, ввод в эксплуатацию, диагностика и локальное управление стандартными приводами упрощается. Встроенные программы-помощники оказывают пользователю интерактивную поддержку при вводе в эксплуатацию.
• Базовая панель оператора BOP-2, степень защиты IP55/UL Type 12. Управление в режиме меню и 2-строчный дисплей обеспечивают быстрый и удобный ввод преобразователя в эксплуатацию. Благодаря одновременном отображению параметров и их значений, а также фильтрации параметров, базовый ввод в эксплуатацию привода может быть выполнен и без распечатки списка параметров.
• Глухая крышка, степень защиты IP55/UL Type 12. Глухая крышка устанавливается на преобразователь вместо устройства управления, если таковое не нужно. Устройство управления позволяет выполнять удобный ввод в эксплуатацию на месте, управлять и осуществлять диагностику, а также обеспечивает простое предварительное параметрирование и копирование целых блоков данных преобразователя. В качестве альтернативы устройству управления можно использовать и глухую крышку для закрытия интерфейсов.

Для достижения высокой степени защиты установка устройства управления или защитной крышки являются обязательными.

Опциональные принадлежности

• комплект для подключения экрана ждя управляющего
   модуля CU230P-2
• карты памяти SINAMICS Micro Memory Card (MMC)/
  SIMATIC Memory Card (SD-карта)
• комплект для соединения PC-преобразователь-2

Запасные части

• набор мелких деталей для монтажа
• блоки вентиляторов

Функции

Технологические функции

Специальные функции для насосов, вентиляторов и компрессоров уже реализованы, к примеру:

• автоматика повторного включения
перезапуск приложения при отказе питания или ошибке
• перезапуск на ходу
подключение преобразователя к вращающемуся двигателю
• ECO-режим
автоматическая подстройка тока двигателя к текущему
нагрузочному режиму, к примеру, для приложений с низкой
динамикой и постоянным заданным значением скорости
• каскадный режим двигателей
для приложений, в которых, в зависимости от нагрузка,
требуется одновременная работа от 1 до 4 двигателей, к
примеру, регулирование сильно изменяющегося расхода
• гибернация
старт/стоп привода согласно актуальным заданным значениям
• 4 встроенных ПИД-регулятора
для регулирования скорости привода в зависимости от
давления, температуры, расхода, уровня, качества воздуха и
других переменных процесса
• расширенный аварийный режим
специальный „режим работы“ преобразователя,
увеличивающий техготовность приводной системы при пожаре
• многозонный регулятор
регулирование одной зоны с помощью макс. трех датчиков для
давления или температуры или регулирование двух
независимых зон с одиним датчиком в каждой зоне
• режим байпас
при достижении заданного значения или при ошибке
происходит переключение на питание от сети
: программируемые таймеры
• часы реального времени
Для зависящих от времени процессов, к примеру, снижение
температуры регулятора системы отопления ночью
• свободно программируемые логические функциональные блоки
Для эмуляции простой функциональности PLC

Конфигурация

Для SINAMICS G120P предлагаются следующие электронные вспомогательные средства для проектирования и ПО для технических разработок:

Помощь в выборе DT-конфигуратор

Более чем 100 000 продуктов приблизительно с 5 млн. возможных вариантов из области приводной техники находятся в интерактивном каталоге CA 01 – Offline Mall от Siemens Industry. Для упрощения выбора подходящего двигателя и/или преобразователя из всего спектра управления перемещениями, был разработан DT- конфигуратор, находящийся на DVD. Информация по DT- конфигуратору.

Online DT-конфигуратор

Дополнительно DT-конфигуратор может использоваться и без установки в Интернете. По следующему адресу можно
найти DT-конфигуратор в Industry Mall от Siemens: http://www.siemens.com/dt-configurator

ПО для проектирования SIZER для приводов Siemens

Удобное проектирование семейства приводов SINAMICS и MICROMASTER 4 осуществляется с помощью ПО SIZER. Оно оказывает поддержку при техническом планировании необходимых для решения определенной задачи привода аппаратных и микропрограммных компонентов. SIZER для приводов Siemens охватывает проектирование приводной системы в целом и обеспечивает работу как с простыми индивидуальными приводами, так и со сложными многоосевыми приложениями.

ПО для ввода в эксплуатацию STARTER

С помощью ПО для ввода в эксплуатацию STARTER осуществляется управляемые через меню ввод в эксплуатацию, оптимизация и диагностика. Наряду с приводами SINAMICS, STARTER подходит и для устройств MICROMASTER 4 и преобразователей частоты для децентрализованной периферии SIMATIC ET 200S FC и SIMATIC ET 200pro FC.

Особенности

Энергоэффективность

SINAMICS G120P увеличивает эффективность всей технологической цепочки и минимизирует энергопотребление. Как аппаратные, так и программные функции интегрированы в преобразователь. Существенными отличительными особенностями являются:

• Очень высокая доля активной мощности в полной мощности благодаря эффективной топологии преобразователя: при одинаковой мощности привода, G120P требуется меньше тока сети, чем сопоставивому преобразователю.
• ECO-режим через автоматическую адаптацию тока двигателя к текущему нагрузочному режиму с режимом регулирования U/f ECO и векторное без датчика (SLVC) и тем самым экономия до 40 % диапазоне частичных нагрузок
• Гибернация в зависимости от заданных значений в процессе
• Автоматическое переключение на питание от сети при ном. скорости (режим байпас)
• Не нужны механические системы регулирования и тем самым исключаются связанные с ними потери КПД благодаря использованию четырех встроенных ПИД- регуляторов
• Функция Auto-Ramping для ограничения тока

Высочайшая энергоэффективность благодаря инновационной технологии

Оптимизированная топология преобразователя

• Предельные значения гармоник и THD согласно IEC/EN 61000-3 12 выдерживаются без дополнительных мер (R_sce ≥ 120)
• Пониженные обратные воздействия на сеть
• Отсутствие дросселей → меньший монтажный объем
• Пониженная кажущаяся мощность → кабели меньшего сечения

ECO-режим

• Функция энергосбережения за счет автоматической адаптации магнитного потока в двигателе к актуальным условиям нагрузки (снижение потерь двигателя в диапазоне частичных нагрузок)

Гибернация ("спящий режим")

• Энергосберегающая функция: старт/стоп привода согласно актуальным заданным значениям, недопущение повышенной механической нагрузки

Простой ориентированный на пользователя ввод в эксплуатацию и управление посредством устройства управления

• Ввод в эксплуатацию на месте без знаний преобразователя благодаря специализированным помощникам
• Уникальная возможность: карты памяти SINAMICS Micro- Memory-Card (MMC)/SIMATIC Memory Card для предварительного параметрирования и копирования блоков данных преобразователя
• Резервное копирование для простого обмена данными
• Встроенный в CU230P-2 разъем USB для ввода в эксплуатацию и удобной диагностики через PC- инструмент STARTER
• Ввод в эксплуатацию/диагностика и управление преобразователями

Гибкое использование встроенных функций

• Функции PLC для локальных задач управления Гибкое использование встроенных функциональных блоков → не требуется дополнительных внешних компонентов
• 4 встроенных ПИД-регулятора Децентрализованное регулирование для независимого от двигателя управления процессом без системы управления верхнего уровня (PLC)
• 3 свободно программируемых таймера Управление свободно выбираемыми ежедневными или еженедельными программами

Гибкое применение в широком спектре приложений

• Цифровые входы с гальванической развязкой
• Изолированные аналоговые входы

           - недопущение заноса напряжения
           - конструкция по требованиям ЭМС без дополнительных компонентов согласно требованиям непрерывного производства

• Интерфейс датчиков температуры NI1000/PT1000
       - прямое подключение датчиков температуры без внешнего устройства сопряжения
• реле 230 В

          - прямое управление вспомогательными агрегатами, к примеру, приводами дроссельных заслонок или  вентильными механизмами

Гибкая, модульная система для сложных условий окружающей среды

• Использование при температуре окружающей среды до +60 °C
• Модульная конструкция силовой и управляющей
  электроники

        - удобное увеличение производительности
        - быстрая замена силовых частей

• Съемное устройство управления

        - защита от несанкционированного доступа
        - степень защиты IP54/UL Type12 с устройством
управления IOP
        - степень защиты IP55/UL Type12 с устройством
управления BOP-2 или глухой крышкой

• Замена отдельных компонентов без повторной установки

Технические данные

Приведенные ниже технические параметры действительны, если ясно не указано иначе, для всех перечисленных здесь компонентов серии SINAMICS G120P.

¹⁾ В транспортировочной упаковке.

²⁾ Допуск UL для типоразмеров FSD до FSF готовится.

³⁾ С экранированным кабелем двигателя до 25 м.

Соответствие стандартам

Маркировка CE

Преобразователи SINAMICS G120Р отвечают требованиям директивы по низкому напряжению 2006/95/EG.

Директива по низкому напряжению 

Устройства отвечают следующим, перечисленным в бюллетене ЕС стандартнам/нормам:

• EN 60204 Безопасность машин, электрическое оборудование машин

• EN 61800-5-1 Электрические силовые приводные системы с регулируемой скоростью – часть 5-1: Требования по безопасности – Электрические, тепловые и энергетические требования

Сертификация UL

Сертифицированные по UL преобразователи тока категории UL NMMS, согласно UL 508C. Списочный номер UL E121068 и Е192450.

Для использования в окружении со степенью загрязнения 2.

См. также в Интернете по адресу  http://www.ul.com/

Директива по машинному оборудованию

Устройства пригодны для установки в машины. Для выполнения требований из Директивы по машинному оборудованию 2006/42/EG необходим специальный сертификат соответствия. Он выдается установщиком оборудования или поставщиком машины.

Директива по электромагнитной совместимости

• EN 61800-3 Электрические приводы с регулируемой скоростью Часть 3: производственный стандарт ЭМС, включая
специальный метод испытания

Следующие пояснения относятся к преобразователям частоты серии SINAMICS G120P от Siemens:
• Производственный стандарт ЭМС EN 61800-3 относится не напрямую к преобразователю частоты, а к PDS силовая система привода), включающей в себя, наряду с преобразователем, все соединения, а также двигатель и кабели.
• Преобразователи частоты, как правило, поставляются только квалифицированным специалистам для монтажа в машины или установки. Поэтому преобразователь частоты должен рассматриваться только как компонент, не подпадающий как таковой под действие производственного стандарта ЭМС EN 61800-3. Но в руководстве по эксплуатации преобразователя все же указываются условия, как можно выполнить стандарт, если преобразователь частоты добавляется в PDS. Директива по электромагнитной совместимости ЕС выполняется для PDS через соблюдение производственного стандарта EN 61800-3 для электрических приводов с регулируемой скоростью. Для отдельных преобразователей частоты согласно Директиве по электромагнитной совместимости маркировка не требуется.

• В стандарте EN 61800-3 от июля 2005 года более не делается различия между "Общей доступностью" и "Ограниченной доступностью". Вместо этого вводятся различные категории C1 до C4 согласно окружению PDS в месте использования:

- категория C1: приводные системы для ном. напряжений < 1000 В для использования в первом окружении

- категория C2: стационарные , подключенные не через штекерные разъемы приводные системы для ном. напряжений < 1000 В. При использовании в первом окружении монтаж и ввод в эксплуатацию только силами знающего требования ЭМС персонала. Требуется предупреждающее указание.

- категория C3: приводные системы для ном. напряжений < 1000 В только для использования во втором окружении. Требуется предупреждающее указание.

- категория C4: приводные системы для ном. напряжений ≥ 1000 В или ном. токов ≥ 400 A или для использования в сложных системах во втором окружении. Создать схему ЭМС.

• В производственном стандарте ЭМС EN 61800-3 и для т.н. "второго окружения“ (= промышленные сети, не обеспечивающие электроснабжение домохозяйств) были указаны предельные значения для напряжения помех от кабелей. Эти предельные значения не превышают предельных значений класса фильтрации А по EN 55011. Использование преобразователей без фильтров в промышленном окружении в общем и целом допускается, если они являются частью системы, оборудованной сетевыми фильтрами на стороне питания верхнего уровня.

• С SINAMICS G120P при соблюдении указаний по монтажу в документации по продукту могут создаваться силовые системы привода (PDS), отвечающие требованиям производственного стандарта ЭМС EN 61800-3.

• Существует принципиальное различие между нормами для электрических приводных систем (PDS) стандарта EN 61800 (часть 3 которого затрагивает тематику ЭМС) и нормами для устройств/систем/машин и т.п. Внесение изменений при практическом использовании преобразователей частоты запрещено. Т.к. преобразователи частоты всегда являются частью PDS, а она в свою очередью частью машины, то изготовитель машины, в зависимости от типа и окружения, должен придерживаться различных стандартов, т.е, к примеру, EN 61000-3-2 для сетевых гармоник и EN 55011 для радиопомех. В этом случае стандарт только для PDS является либо не достаточным, либо не релевантным.

• Касательно соблюдения предельных значений для сетевых гармоник производственный стандарт ЭМС EN 61800-3 для PDS ссылается на соблюдение стандартов EN 61000-3-2 и EN 61000-3-12.

• Независимо от проектирования с SINAMICS G120P и его компонентов, изготовитель машины может предпринять и другие меры в машине, чтобы выполнить Директиву ЕС по электромагнитной совместимости. Выполнение Директивы ЕС по электромагнитной совместимости, как правило, достигается через соблюдение действующих для машины производственных стандартов ЭМС. Если как отдельная часть они отсутствуют, но вместо них
можно использовать специальные базовые стандарты, к примеру, DIN EN 61000-x-x. Решающим в этом случае является то, чтобы в точке подключения к сети и вне станка излучаемые мешающие напряжения и таковые от кабелей оставались бы ниже соответствующих предельных значений. Выбор технического средства для этого остается за пользователем.

Дополнительно

Опциональные принадлежности

Комплект для подключения экрана 1 для CU230P-2

Комплект для подключения экрана обеспечивает оптимальное для всех сигнальных и коммуникационных кабелей заземление экрана и разгрузку от натяжений. В него входит подходящая пластина для экрана и все необходимые соединительные и крепежные элементы для монтажа.

Карты памяти SINAMICS Micro Memory Card (MMC)/ SIMATIC Memory Card (SD-карта)

На карту памяти SINAMICS Micro Memory Card (MMC)/ SIMATIC Memory Card (карту SD) можно сохранить параметрирование преобразователя. После сервисного обслуживания, к примеру, после замены преобразователя и получения данных с карты памяти, система сразу же снова готова к работе. Соответствующий слот находится на верхней стороне управляющего модуля.

Комплект для соединения PC-преобразователь-2

Для управления и ввода в эксплуатацию преобразователя непосредственно с PC, если на нем установлено соответствующее ПО для ввода в эксплуатацию STARTER. ПО для ввода в эксплуатацию STARTER на DVD входит в комплект комплекта для соединения PC-преобразователь-2 на DVD.

Запасные части

Набор мелких деталей для монтажа

В зависимости от типоразмера, предлагаются различные наборы мелких деталей для монтажа для силовых модулей PM230.

Блоки вентиляторов

Силовой модуль PM230 имеет один внутренний и один внешний блок вентилятора. Оба при необходимости могут быть заменены.