Сервопреобразователь SINAMICS S110 Siemens

Обзор

SINAMICS S110 – простой позиционирующий привод для одноосевых приложений

SINAMICS S110: силовой модуль PM340 блочного формата с управляющим модулем CU305 и BOP20

SINAMICS S110 может использоваться во множестве приложений.

Типичными примерами являются:

Handling equipment
погрузочно-разгрузочные устройства
механизмы загрузки/выгрузки
листоприемные устройства
сборочные автоматы
оборудование для автоматизации лабораторий
металлообработка
дерево, стекло, керамика
печатные машины
станки для обработки пластмасс

К сервопреобразователю SINAMICS S110 могут подключаться синхронные серводвигатели и асинхронные двигатели. Поддерживаются все распространенные типы датчиков.

Для подключения к системе управления верхнего уровня имеются различные интерфейсы полевой шины, кроме этого возможно управление через ±10 В и интерфейс шагового задания.

Т.н. простой позиционер (EPos) является интегрированной составной частью SINAMICS S110. С его помощью возможна простая реализация задач позиционирования.

Гибкость в использовании

Отличительными особенностями SINAMICS S110 являются его гибкость и универсальность.

Для реализации круговых и линйеных осей можно использовать синхронные серводвигатели и асинхронные двигатели с мощностью до 90 кВт. Удобное подключение двигателя DRIVE-CLiQ обеспечивается встроенным интерфейсом DRIVE-CLiQ. Благодаря этому возможно считывание электронного шильдика двигателя, следствием чего является сокращение времени ввода в эксплуатацию и расходов за счет инжиниринга.

Кроме этого, SINAMICS S110 оснащен интерфейсом датчика, через который могут по выбору обрабатываться датчики HTL/TTL и SSI. Конечно, наряду с чистым позиционированием "точка- точка", SINAMICS S110 предлагает и переключение на ходу из бесконечного режима в режим для точного позиционирования находящихся на транспортных лентах предметов. Даже простые профили перемещения с различными циклами движения и временем ожидания могут выполняться SINAMICS S110 самостоятельно.

Для подключения к системе автоматизации управляющий модуль CU305 SINAMICS S110 имеет встроенный коммуникационный интерфейс. По выбору может быть заказан PROFINET, PROFIBUS или CANopen. Поддерживаются стандартизированные протоколы для подключения к системе управления верхнего уровня – профиль PROFIdrive для режима позиционирования и профиль PROFIsave для безопасно-ориентированной коммуникации.

Тем самым обеспечивается оптимальная поддержка системы автоматизации SIMATIC S7. Подключение осуществляется через PROFIBUS, а коммуникации с приводом в SIMATIC S7 через стандартные функциональные блоки. Кроме этого, возможна полная интеграция ПО для ввода в эксплуатацию STARTER в ПО программирования SIMATIC STEP 7.

Техника BICO

В каждом приводе существует множество входных и выходных величин, которые могут свободно соединяться и на межобъектном уровне с помощью техники BICO (Binector Connector Technology). Бинектор это логический сигнал,
который может принимать значение 0 или 1. Коннектор это числовое значение, к примеру, фактическое значение скорости или заданное значение тока.

Free Blocks (свободные функциональные блоки)

С помощью интегрированных в управляющий модуль CU305 "свободных функциональных блоков" привод без особых затрат может быть точно адаптирован к самым разным требованиям заказчика. На выбор предлагаются как простые логические блоки (к примеру, элементы И/ИЛИ), так и сложные блоки (к примеру, задатчик интенсивности, сглаживающие элементы или сигнализаторы предельных значений). Все блоки могут гибко соединяться друг с другом с помощью техники BICO (Binector-Connector), следствием чего является быстрая, приближенная к приводу обработка сигналов и снятие части нагрузки с системы управления верхнего уровня.

Оптимальная поддержка диагностики через функцию трассировки

Входные и выходные величины приводов могут регистрироваться в их характеристике во времени через встроенную функцию трассировки и отображаться с помощью ПО для ввода в эксплуатацию STARTER. При этом одновременно может записываться до 4 сигналов. Запись может запускаться в зависимости от свободно устанавливаемых граничных условий, к примеру, значения входной или выходной величины.

Safety Integrated

С помощью встроенных функций безопасности SINAMICS S110 на практике может быть реализована высокоэффективная защита персонала и оборудования (понятия по IEC 61800-5-2).

По умолчанию устанавливаются следующие базовые функции Safety-Integrated:

Safe Torque Off (STO)
Safe Brake Control (SBC)
Safe Stop 1 (SS1)

Как опция пределгаются следующие расширенные функции Safety-Integrated

Safe Stop 2 (SS2)
Safe Operating Stop (SOS)
Safely Limited Speed (SLS)
Safe Speed Monitor (SSM)
Safe Direction (SDI)

Функции Safety-Integrated полностью встроены в приводную систему. Они могут быть активированы через цифровые
входы повышенной безопасности на управляющем модуле CU305 или через PROFINET/PROFIBUS с PROFIsafe.

Функции Safety-Integrated являются полностью электронными, что обеспечивает более короткое время реакции по сравнению с внешними функциями контроля.

Дополнительную информацию можно найти в главе отличительные особенности, раздел Safety Integrated.

Принадлежности

Карты памяти

Карта памяти может быть использована для SINAMICS S110 как опция. Соответствующий слот расположен на нижней стороне управляющего модуля CU305. На карту памяти можно сохранить все функции SINAMICS S110: параметрирование устройств и микропрограммное обеспечение. При сервисном обслуживании, к примеру, после замены преобразователя и передачи данных с карты памяти, система сразу же снова готова к работе.

SINAMICS Micro Memory Card (MMC) является обязательным условием для использования опциональных расширенных функций Safety-Integrated. На MMC сохраняется необходимая для этого лицензия.

Интеллектуальная панель оператора (IOP)

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 стандартных приводов упрощается.

IOP может быть подключена через интерфейс RS232 управляющего модуля CU305 и соответствующий соединительный кабель. Прямое подключение IOP к управляющему модулю CU305 невозможно.

Модули с лаковым покрытием

Следующие устройства стандартно укомплектованы лакированными или частично лакированными модулями:

устройства блочного формата
управляющие модули
модули датчиков

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

Функции

SINAMICS S110 – обзор важнейших функций
Метод управления	Серво-управление
асинхронный двигатель	Управление по моменту с датчиком Управление по скорости с и без датчика Управление по положению с датчиком
синхронный двигатель	Управление по моменту с датчиком Управление по скорости с датчиком Управление по положению с датчиком
Функция управления	U/f-характеристика
асинхронный двигатель	простая линейная
синхронный двигатель	–
Простой позиционер (EPos)	Абсолютное и относительное позиционирование Линейная и круговая ось Датчик двигателя и прямая измерительная система 4 режима реферирования 16 кадров перемещения Прямая установка заданного значения (MDI) Периодический режим работы Компенсация обратного люфта Контроль отклонения, обусловленного запаздыванием Сигналы кулачков Отслеживание положения для расширенного диапазона позиций ....
Safety Integrated	Safe Torque OFF (STO) Safe Brake Control (SBC) Safe Stop 1 (SS1) Safe Stop 2 (SS2) Safe Operating Stop (SOS) Safely Limited Speed (SLS) Safe Speed Monitor (SSM) Safe Direction (SDI)
Защитные функции	Пониженное напряжение промежуточного контура Перенапряжение промежуточного контура Ток перегрузки силовой части Ток перегрузки двигателя Перегрузка силовой части (IІt) Короткое замыкание Замыкание на землю Перегрев двигателя Перегрев силовой части
Функции для упрощенного ввода в эксплуатацию	Электронный шильдик для двигателей с DRIVE-CLiQ Идентификация данных двигателя Идентификация положения полюсов Автоматическая оптимизация регулятора со STARTER
Свободные функциональные блоки	Логические и арифметические блоки
Блоки данных	2 командных блока данных 2 блока данных привода 2 блока данных двигателя 1 блок данных датчика
Другие программные функции	Соединение BiCo Технологический регулятор (ПИД) Расширенный канал заданных значений Автоматика повторного включения Торможение закорачиванием якоря Торможение постоянным током Управление торможением V_{dc_min}-регулирование (кинетическая буферизация) V_{dc_max}-регулирование Наезд на жесткий упор Висячая ось Переменные сигнализирующие функции Централизованная обработка измерительного щупа Интерфейс шагового задания Оптимизация КПД для асинхронных двигателей Время работы (счетчик часов работы)

Простой позиционер (EPos)

SINAMICS S110 предлагает эффективные и точные функции позиционирования. Благодаря своей гибкости и адаптивности, простой позиционер может использоваться для широкого спектра задач позиционирования.

Функции являются простыми в управлении, как при вводе в эксплуатацию, так и в оперативном режиме, кроме этого они характеризуются обширными функциями контроля.

Тем самым во многих случаях можно отказаться от внешних систем управления позиционированием.

Простой позиционер EPos предлагается как активируемый дополнительно функциональный модуль и служит для абсолютного и относительного позиционирования линейных и круговых осей (модуло), как с круговыми, так и с линейными датчиками двигателей (косвенная измерительная система).

Конфигурирование, ввод в эксплуатацию, включая панель управления (управление через PC) и диагностика выполняются с помощью удобного ПО для ввода в эксплуатацию STARTER.

Наряду с очень удобными в управлении функциями позиционирования, EPos обеспечивает высокий комфорт и надежность благодаря встроенным функциям контроля и компенсации.

Различные режимы работы и их функциональность увеличивают гибкость и производительность установки, к примеру, посредством плавной коррекции управления движением "на лету".

Предлагаются готовые телеграммы позиционирования PROFIdrive, при выборе которых автоматически устанавливается внутреннее „соединение“ с простым позиционером.

Функции простого позиционера EPos

Управление по положению нижнего уровня со следующими важными компонентами

Position actual value sensing (including the lower-level measuring probe evaluation and reference mark search)
подготовка фактического значения положения (включая
обработку измерительных щупов нижнего уровня и поиск
референтных меток)
регулятор положения (включая ограничения, адаптацию,
расчет предуправления)
контроли (контроль покоя, позиционирования и
динамический контроль отклонения, обусловленного
запаздыванием, путевые сигналы)

Механика

компенсация обратного люфта
коррекция модуло

Ограничения

ограничение скорости/разгона/торможения/рывка
программные конечные выключатели (ограничение
диапазона перемещения с помощью нормирования
заданного значения положения)
стоп-кулачки (ограничение диапазона перемещения с
помощью обработки аппаратных конечных выключателей)

Реферирование или юстировка

установка референтной точки (для неподвижной оси)
реферирование (отдельный режим работы, включая
функциональность реверсивных кулачков, автоматическое
реверсирование, реферирование на „кулачок и нулевую
метку датчика“ или только „нулевую метку датчика“ или
„внешний эквивалент нулевой метки (BERO)“)
реферирование на лету (при „обычном“ движении
перемещения возможно плавное подчиненное
реферирование с помощью обработки измерительного щупа;
как правило, обработка, к примеру, BERO. Функция нижнего
уровня в режимах работы „Толчковая подача“, „Прямой ввод
заданного значения/MDI“ и „Кадры перемещения“)
юстировка абсолютного датчика

Режим работы "кадры перемещения" (16 кадров перемещения)

Позиционирование посредством сохраняемых в устройстве
кадров перемещения, включая условия продолжения и
специфические задания для реферированной прежде оси
Редактор кадров перемещения через STARTER
Кадр перемещения содержит следующую информацию:
- номер задания и задание (к примеру, позиционирование,
  ожидание, переход на кадр GOTO, установка двоичных
  выходов, наезд на жесткий упор)
- параметры движения (заданное конечное положение,
  скорость, процентовка для разгона и торможения)
- режим (например: пропустить кадр, условия продолжения, к
  примеру „Дальше_с_остановом“, „Дальше_на лету“ и
  „Дальше_внешний посредством быстрых входов
  измерительного щупа“)
- параметры задания (к примеру, время ожидания, условия
  перехода на кадр)

Режим работы "прямая установка заданного значения (MDI)

Позиционирование (абсолютное, относительное) и отладка
(бесконечная с управлением по положению) посредством
прямой установки заданного значения (к примеру, через PLC
посредством технологической информации)
Возможность постоянного управления параметрами
движения при движении перемещения (применение
заданного значения на лету), а также переключение на лету
между режимами отладки и позиционирования
Режим работы "Прямая установка заданного значения (MDI)"
может использоваться и для не реферированной оси в
режимах отладки или относительного позиционирования,
таким образом, с помощью "реферирования на лету"
становится возможным синхронизация на лету и
дополнительное реферирование

Режим работы "Толчковая подача"

Перемещение оси с управлением по положению с помощью
переключаемых режимов "Бесконечный с управлением по
положению" или "Инкрементальная толчковая подача"
(перемещение на "размер шага")

Конфигурация

Для Серво-преобразователей SINAMICS S110 предлагаются следующие вспомогательные средства электронного проектирования и технических разработок:

Помощь в выборе DT-конфигуратор в СА 01

Более чем 100000 продуктов приблизительно с 5 млн. возможных вариантов из области приводной техники находятся в интерактивном каталоге CA 01 – Offline Mall от Siemens IA&DT. Для упрощения выбора подходящего двигателя и/или преобразователя из всего обширного спектра стандартных продуктов, был разработан DT- конфигуратор, интегрированной в качестве "помощи в выборе" в это каталог на DVD с помощью в выборе и проектировании.

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 для проектирования SIZER для приводов Siemens. Оно обеспечивает поддержку при техническом проектировании необходимых для определенной задачи привода аппаратных и микропрограммных компонентов. SIZER для приводов Siemens обеспечивает проектирование комплексных приводных систем и поддерживает как простые индивидуальные приводы, так и сложные
многоосевые приложения.

Дополнительную информацию по ПО для проектирования SIZER для приводов Siemens можно найти в главе "Технические средства"

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. Для SINAMICS S от STARTER V4.1, SP1.

Дополнительную информацию по ПО для ввода в эксплуатацию STARTER можно найти в главе "Технические средства".

Система технических разработок Drive ES

Drive ES это система технических разработок, с помощью которой приводная техника Siemens лекго, быстро и рентабельно может быть интегрирована в систему автоматизации SIMATIC в том, что касается коммуникации, проектирования и хранения данных. Основой этого является интерфейс STEP 7 Manager. Для SINAMICS доступны различные программные пакеты: Drive ES Basic, Drive ES SIMATIC и Drive ES PCS 7.1.

Дополнительную информацию по системе техническихз разработок Drive ES можно найти в главе "Технические средства".

Технические данные

Если специально не оговорено обратное, следующие технические параметры справедливы для всех перечисленных здесь
компонентов приводной системы SINAMICS S110.

Питание электроники	DC 24 В, -15 %/+20 %
Вибрационная нагрузка
транспортировка ¹⁾ по EN 60721-3-2
управляющие модули и силовые модули	класс 2M3
эксплуатация контрольные значения по EN 60068-2-6	испытание Fc
	10 ... 58 Гц: постоянное отклонение 0,075 мм 58 ... 150 Гц: постоянное ускорение 9,81 м/с² (g)
Ударная нагрузка
транспортировка¹⁾ по EN 60721-3-2
управляющие модули и силовые модули	класс 2M3
эксплуатация контрольные значения по EN 60068-2-27	Test Ea
силовые модули типоразмеров FSA до FSC	147 м/с² (15g)/11 мс
силовые модули типоразмеров FSD до FSF	49 м/с² (5g)/30 мс
Условия окружающей среды
класс защиты по EN 61800-5-1	класс I (с цепью защиты) и класс III (PELV)
защита от прикосновения	DIN VDE 0106 часть 100 и BGV A3 при использовании согласно предназначению
тип охлаждения	внутреннее воздушное охлаждение, силовые части с усиленным воздушным охлаждением через встроенный вентилятор
Допустимая температура окружающей среды или охлаждающего вещества (воздух) при работе
силовые модули	0 ... 40 °C (32 ... 104 °F) без ухудшения характеристик, >40 ... 55 °C (>104 ... 131 °F) см. Кривые ухудшения характеристик
управляющие модули, дополнительные системные компоненты, компоненты промежуточного контура и модули датчиков	0 ... 55 °C (32 ... 131 °F) до 2000 м над уровнем моря
Климатические условия окружающей среды
хранение ¹⁾ по EN 60721-3-1	класс 1K4 температура -25 ... +70 °C (-13 ... 158 °F)
транспортировка ¹⁾ по EN 60721-3-2	класс 2K4 температура -40 ... +70 °C (-40 ... 158 °F) макс. влажность воздуха 95 % при 40 °C (104 °F)
эксплуатация по EN 60721-3-3	класс 3K3 температура 0 ... 55 °C (32 ... 131 °F) конденсат, водяные брызги и обледенение не допускаются (EN 60204, Teil 1)
Класс окружающей среды/химические вредные вещества
хранение 1) по EN 60721-3-1	Класс 1C2
транспортировка ¹⁾ acc. to EN 60721-3-2	Класс2C2
эксплуатация по EN 60721‑3‑3	Класс3C2
Organic/biological influences
хранение ¹⁾ acc. to EN 60721‑3‑1	Класс 1B1
транспортировка ¹⁾ acc. to EN 60721-3-2	Класс 2B1
эксплуатация по EN 60721‑3‑3	Класс 3B1
Степень загрязнения According to EN 61800‑5‑1	2

¹⁾В транспортной упаковке.

Европейские стандарты
EN 954‑1	Безопасность машин – связанные с обеспечением безопасности компоненты систем управления Часть 1: Общие организационные принципы
EN 61508‑1	Функциональная безопасность связанных с обеспечением безопасности электрических/ электронных/ программируемых электронных систем Часть 1: Общие требования
EN 50370‑1	Электромагнитная совместимость (ЭМС) – стандарт семейства продуктов для станков Часть 1: Излучение помех
EN 55011	Промышленные, научные и медицинские высокочастотные устройства (устройства ISM) – радиопомехи – измеренные значения и метод измерения
EN 60204‑1	Электрическое оборудование машин Часть 1: Общие положения
EN 61800-3	Электрические приводы с регулируемой скоростью Часть 3: Стандарт ЭМС включая специальную методику испытания
EN 61800-5-1	Электрические силовые приводы с регулируемой скоростью Часть 5: Требования безопасности Главная часть 1: Электрические и температурные требования
Североамериканские стандарты
UL508C	Power Conversion Equipment
CSA C22.2 No. 14	Industrial Control Equipment
Сертификации
cULus ГОСТ Р	Проверка силами UL (Лаборатория по технике безопасности - организация UL США,, http://www.ul.com/) по нормам UL и CSA. Сертификация по ГОСТ Р

Дальнейшая информация

Для удовлетворительной и надежной работы приводной системы использовать только оригинальные компоненты приводной системы SINAMICS в комбинации с описанными в каталоге D 31 и в руководствах по проектированию, описаниях функций или руководствах пользователя оригинальными принадлежностями Siemens.

Пользователь должен учитывать параметры проектирования.

Для отличных от параметров проектирования комбинаций, а также в случае использования продуктов сторонних производителей, необходимо отдельное договорное урегулирование.

Если используются не оригинальные компоненты, к примеру, и в случае ремонта, то допуски, к примеру, UL, EN, Safety Integrated и т.д могут стать недействительными, следствием чего является отзыв разрешения на эксплуатацию машины, в который установлены такие компоненты сторонних производителей.

Все сертификаты и свидетельства о соответствии, к примеру, CE, UL, Safety Integrated, ГОСТ Р относятся к описанию соответствующих системных компонентов в каталогах и руководствах по проектированию. Свидетельства действуют только в том случае, если используются продукты с описанными системными компонентами, монтаж выполнен согласно Директивам по конструированию и использование соответствует предписанному. В иных случаях свидетельства должны выдаваться заново стороной проводившей ввод в эксплуатацию этих продуктов под его собственную ответственность.
Указание: Использование перечисленных в каталоге D 31 изделий в жилом секторе может вызвать высокочастотные помехи, которые могут повлечь за собой меры по их устранению.