用于基本驅動系統(tǒng)的高性價比變頻器SinamicsG110論文

用于基本驅動系統(tǒng)的高性價比變頻器SinamicsG110論文

　　通常，機械設計工程師和開發(fā)人員往往不會將變頻器（即所謂的變頻驅動裝置）作為"基本"的驅動設備。但是當涉及到具體應用的時候，變頻器不僅在技術上具有極大的優(yōu)勢，而且在經(jīng)濟方面也較傳統(tǒng)解決方案更勝一籌。雖然，傳統(tǒng)的解決方案更為人們所熟悉，而且也經(jīng)過了實踐的考驗，但在大多數(shù)情況下不能滿足不斷出現(xiàn)的新要求。如果機械制造商和工廠管理者想要通過成本優(yōu)化來獲得競爭優(yōu)勢的話，采用變頻器作為驅動裝置不失為具有成本節(jié)約潛力的選擇方案。變頻器的供應商還可以通過為各種應用對象提供精心打造的產(chǎn)品從中獲利。在漢諾威世界博覽會上，西門子公司推出了新型Sinamics系列變頻器，為典型的驅動應用提供整體的集成解決方案。由于它具有出色的靈活性，使得機械工程師們在低端性能的應用中轉而使用SinamicsG110變頻器。

　　無論在世界的任何一個角落，Sinamics系列變頻器都可以在技術和商務層面上向用戶提供出色的支持。這一理念僅僅通過該產(chǎn)品系列中的最小成員SinamicsG110變頻器即可窺得一斑，因為它本身就是這一理念的完美體現(xiàn)。

　　SinamicsG110變頻器是一種使用靈活、價位適中的變頻調速裝置，可用于各種速率的驅動系統(tǒng)，功率范圍可從120W-3kW不等。今天，如果應用系統(tǒng)采用開環(huán)速度控制，或者電動機的轉速是通過機械方法或液壓機構來調節(jié)的話，采用SinamicsG110作為驅動裝置則是最佳選擇。

　　降低機械設計和運營的成本

　　Sinamics系列變頻調速裝置操作簡便，加之Sinamics變頻器與價位適中的標準電動機相組合的系統(tǒng)所具有的良好性價比，使之成為大多數(shù)應用對象驅動裝置的首選。使用這種出色的驅動解決方案時，大多數(shù)情況下，您可以免去升速或減速齒輪、摩擦輪或V型皮帶變速箱、電磁耦合器之類的環(huán)節(jié)。當采用具有閉環(huán)速度控制的水泵時，通常無需在下游再使用節(jié)流閥。這意味著管道系統(tǒng)將處于較低的液壓--機械負荷之下，從而延長設備的使用壽命。通常，甚至還可能減少管道系統(tǒng)中的一些環(huán)節(jié)。

　　變頻器由微處理器控制，具有完善的功能

　　皮帶運輸系統(tǒng)、大門、柵欄、旋轉式廣告牌等，以及類似的應用對象由于采用這一驅動裝置而具有優(yōu)良的控制性能。在變頻驅動裝置中集成有這樣一些標準功能：沿斜坡曲線起動和停車，高精度速度設定值，固定速度（頻率）設定值等均可通過簡單的設置來選定；無需外部制動電阻的快速電氣制動，擴展的集成保護功能，以及其他一些功能。即便是"小巧"的SinamicsG110變頻器也可以對具有一定頻帶寬度的固定頻率進行抑制，這是一種可避免共振干擾的極為簡便的方法，而共振干擾往往會加劇元器件的損壞。除此之外，Sinamics變頻器由于具備較高的調制脈沖頻率，因此運行非常平穩(wěn)。

　　幫助克服種種障礙

　　既然采用頻率控制的驅動裝置具有如此之多的好處，為什么許多機械設計工程師并沒有采用具有頻率控制特性的驅動裝置呢？西門子自動化和驅動集團一位經(jīng)驗豐富的客戶支持人員解釋道："許多機械設計工程師不喜歡配置并使用變頻器，僅僅是因為他們對這個概念還不適應。但是，如果現(xiàn)在還只是使用二流甚至三流水平的驅動裝置，那末，所造成的損失則是無法估量的。"這也就是西門子公司設計了兩種便于使用的軟件工具的原因，而且這兩種軟件工具還專門為Sinamics系列變頻器進行了優(yōu)化處理：Sizer可用于界定驅動裝置的規(guī)格，Starter則可用于調試變頻器。戴維·潘托斯先生負責西門子自動化與驅動集團（A&D）的設備策略工作，這一工作涉及大量的技術訣竅，他說道:"如果您想通過鼠標輕輕點擊電子郵件即可選定若干選項，那么，實現(xiàn)這一切非Sizer莫屬。同時您還可通過軟件調試工具Starter找到自己應用對象的優(yōu)化配置，以及Sinamics變頻器的優(yōu)化參數(shù)。"

　　為確定電動機和變頻器的優(yōu)化組合，Sizer只需要了解所要求的功率范圍即可。Sinamics系列變頻器具有較高的過載能力，確保用戶可以選用成本最優(yōu)的配置，性能還十分可靠。

　　"只需一把螺絲刀，就可以接通變頻器并投入使用"

　　Sinamics變頻器機械和電氣部件的安裝均極為簡便�？紤]到世界各地使用變頻器的技術水平的差異，設計變頻器時對此給予了足夠的重視。SinamicsG110變頻器的設計極為簡潔，因為它采用了創(chuàng)新的IGBT技術，可適合各種設備的需求。SinamicsG110的電源連接方法與接觸器相似，電源電壓在頂部連接，電動機電纜則在底部連接，并采用了帶有明顯標示的便于識別的螺釘接線端子，取代了以往價格昂貴的專用連接器。同時還選用了無螺釘接線的控制端子，便于與控制電纜的連接。因此，SinamicsG110變頻調速裝置在世界各地使用都非常方便，利用當?shù)氐募夹g條件即可進行安裝和調試。

　　對電源的要求寬松：一相進，三相出

　　Sinamics變頻器系列選用高速IGBT技術，不僅可以實現(xiàn)較高調制脈沖頻率的電壓-頻率控制，使其功率損失較低，同時還可以用于從單相電源生成三相電動機電源。SinamicsG110變頻器可用于所有的50Hz或60Hz頻率市電電源，適用于200-240V額定市電電壓。允許電源電壓的偏差為+10%/-10%。集成有EMC濾波器的Sinamics型變頻器還可以在民用和工業(yè)用電網(wǎng)中使用。

　　對用戶友好，配置簡單

　　考慮到不斷增加的成本壓力，同時也考慮到技術性能、靈活性、對用戶友好等方面的要求，Sinamics系列變頻器遵循的是簡單易行而又極為有效的原則：按標準配置的變頻器中都提供有由軟件實現(xiàn)的所有功能，對成本高低起主導作用的硬件配置方案可按照需要選擇選件來實現(xiàn)。

　　關于標準軟件功能，SinamicsG110變頻器允許選用三種控制特性中的任何一種（即線性或平方V/f特性，以及可自由參數(shù)化的多點V/f特性）以及三個可供選用的固定頻率設定值。不僅如此，G110變頻器還可以通過抑制跳轉頻率的頻帶寬度來避免共振效應的影響。此外，G110變頻器還具有完善的保護功能，包括電動機轉子堵轉保護和各種電動機監(jiān)控功能。G110的捕捉再起動功能允許變頻器與正在轉動的電動機接通并起動到頻率設定值相應的速度；電動機加速和減速的斜坡上升時間和斜坡下降時間的起始段和結束段可以選用帶有平滑圓弧或不帶平滑圓弧。這些功能與三個可自由參數(shù)化的數(shù)字量輸入、一個數(shù)字量輸出以及控制外部機械抱閘制動裝置的功能和斷電及故障后自動再起動功能相得益彰。SinamicsG110變頻器還具有對負載浪涌極其快速的限流功能以及其他現(xiàn)場所需的功能，使得集成在標準變頻器軟件中的功能更加完善。

　　變頻器還有多種類型的接口可供選用（模擬量輸入或通過RS485串行接口和USS協(xié)議進行控制）；EMS濾波器或操作面板（見下）可作為變頻器的不同型號或選件來選用。這就意味著購買變頻調速裝置時可以滿足用戶要求的所有功能，并實現(xiàn)成本的優(yōu)化。

　　SinamicsG110變頻器的資料文檔也是對用戶友好的：每個變頻器都配有"入門指南"，為用戶提供安裝和試運行所需要的重要基礎知識。另外，還向用戶提供由光盤刻錄的調試工具軟件如Starter和詳細技術資料的電子版本，它們也可以通過網(wǎng)絡下載。"OEM客戶無需面對有關SinamicsG110的大量光盤，也無須使用大量書面的文件和技術資料，而機械和設計工程師在做出系統(tǒng)決策之前就可迅速找到相關技術資料的細節(jié)。"這就是市場營銷人員要求資料和信息要篇幅簡煉，并包括諸多重要信息的原因所在。

　　基本操作面板（BOP）

　　作為可選件的基本操作面板（BOP）非常值得向您推薦。該面板可插入任何SinamicsG110中。使用該產(chǎn)品，不僅可以簡便地直接訪問變頻器所有的參數(shù)以及所有重要的診斷功能，而且基本操作面板還具有極為實用的SinamicsG110參數(shù)復制功能。變頻器的數(shù)據(jù)可以在操作面板中永久保存，以便傳送到其他同類變頻調速裝置。這就意味著可將一系列調

　　試簡化為幾個簡單的操作步驟。而且，如果因更換某個變頻器而需要在現(xiàn)場對參數(shù)進行刷新，那末，利用BOP操作是一個特別簡單的過程。

　　關于SinamicsG110的使用情況已有很多用戶反饋，認為BOP的確是一種極有價值的可選件。由于具有操作預設定值，SinamicsG110在現(xiàn)場就位后即可馬上進行調試和投運，即便沒有基本操作面板或PC/工業(yè)編程設備也不會影響使用。LED可對用戶提供支持，并提供重要的操作狀態(tài)信息。

　　變頻器可以通過DIP開關輕松地切換為50Hz或60Hz頻率的市電電源，即使不具備BOP也不會影響操作。

　　可作為單機驅動的變頻器或作為成套設備的一部分便捷地在工業(yè)環(huán)境中集成

　　具有模擬輸入的SinamicsG110變頻器可以在沒有任何計算機支持的情況下使用。這就是說，它可以理想地用于沒有上位控制系統(tǒng)的單機驅動的裝置中。具備RS485/USS串行端口的SinamicsG110變頻器可以價位極低地實現(xiàn)與網(wǎng)絡的連接，或與機械設備和工廠控制系統(tǒng)的連接。終端電阻可通過DIP開關接入網(wǎng)絡，也可在變頻器上直接安裝（該變頻器是總線末端的最后一個節(jié)點）。Starter軟件調試工具已集成在SimotionScout和SimaticStep7工程師站中。即SinamicsG110作為最小的一種Sinamics變頻器，可與西門子公司的集成自動化總理念相匹配。

　　西門子公司的服務網(wǎng)絡遍及全球，其全球的物流設施可為最終用戶和機械OEM提供安全保障，確保快速完成技術支持和設備的更換。Sinamics符合全球標準這一事實，又一次證明了這種變頻調速裝置的質量性能是過硬的。

　　SinamicsG110：完美的選擇

　　SinamicsG110使用簡便，證明了高性能變頻器的低端性能也非常出色。實際上，Sinamics系列的變頻調速裝置正是為此而設計的。通過SinamicsG110小型變頻器應用所獲得的經(jīng)驗也適用于其它大功率與/或高性能的Sinamics變頻器，因為它們的外觀和內在設計都完全相同。

　　變頻器各方面技術的一致性是Sinamics系列的一大特點。如今，Sinamics系列變頻器的功率覆蓋范圍已達到120W到800KW。除SinamicsG110之外，SinamicsG150也是一種極為簡潔、噪音極低的變頻調速裝置，可用于大功率的風機、水泵、壓縮機等驅動對象。功率范圍還可繼續(xù)擴大到幾十兆瓦，包括多軸傳動和運動控制系統(tǒng)中使用的具有伺服控制和矢量控制功能的動態(tài)驅動裝置。

　　靈活新穎的創(chuàng)新變頻器

　　Sinamics變頻器系列與市場的實際需求極為吻合，其特點有：多功能、極高的性價比、使用簡便、全球適用、世界范圍的服務網(wǎng)絡等。這意味著它為機械設計工程師和開發(fā)人員在變頻調速方面帶來了巨大的優(yōu)勢，在傳統(tǒng)應用方面也是如此，即在技術和經(jīng)濟上可以獲得顯著的效益。的確，SinamicsG110是一種靈活新穎的創(chuàng)新變頻器。

　　圖1(SinamicsG110)

　　Sinamics變頻器系列中的最早成員SinamicsG110,其主要特點是，使用極為便捷而且結構小巧，功率120W到3kW，涵蓋廣闊的應用領域：水泵、風扇、鼓風機、傳送帶、門機、紡織機械、包裝機械、健身器材等驅動裝置。

　　圖2(帶有/不帶BOP的SinamicsG110型號)

　　SinamicsG110，有著不同的功率等級，從0.12kW到3kW，可供選用。所有參數(shù)的更改都可利用PC、上位控制系統(tǒng)或操作面板來完成。

　　圖3(基本操作面板BOP)

　　作為可選件的BOP操作面板可插接到變頻器上，用于優(yōu)化變頻器的參數(shù)，并支持故障診斷功能。還可以利用BOP的復制功能通過串行借口實現(xiàn)快速調試，復制功能無需編程器或PC作為支持。

　　圖4(SINAMICSG110－PC至變頻器的連接組件)

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