用于基本驅(qū)動系統(tǒng)的高性價比變頻器SinamicsG110論文

　　通常，機(jī)械設(shè)計(jì)工程師和開發(fā)人員往往不會將變頻器（即所謂的變頻驅(qū)動裝置）作為"基本"的驅(qū)動設(shè)備。但是當(dāng)涉及到具體應(yīng)用的時候，變頻器不僅在技術(shù)上具有極大的優(yōu)勢，而且在經(jīng)濟(jì)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(shí)踐的考驗(yàn)，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(jī)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(qū)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(yīng)商還可以通過為各種應(yīng)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(qū)動應(yīng)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(jī)械工程師們在低端性能的應(yīng)用中轉(zhuǎn)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(shù)和商務(wù)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?yàn)樗�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(diào)速裝置，可用于各種速率的驅(qū)動系統(tǒng)，功率范圍可從120W-3kW不等。今天，如果應(yīng)用系統(tǒng)采用開環(huán)速度控制，或者電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是通過機(jī)械方法或液壓機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)的話，采用SinamicsG110作為驅(qū)動裝置則是最佳選擇。

　　降低機(jī)械設(shè)計(jì)和運(yùn)營的成本

　　Sinamics系列變頻調(diào)速裝置操作簡便，加之Sinamics變頻器與價位適中的標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)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(yīng)用對象驅(qū)動裝置的首選。使用這種出色的驅(qū)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(dāng)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(jī)械負(fù)荷之下，從而延長設(shè)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(yùn)輸系統(tǒng)、大門、柵欄、旋轉(zhuǎn)式廣告牌等，以及類似的應(yīng)用對象由于采用這一驅(qū)動裝置而具有優(yōu)良的控制性能。在變頻驅(qū)動裝置中集成有這樣一些標(biāo)準(zhǔn)功能：沿斜坡曲線起動和停車，高精度速度設(shè)定值，固定速度（頻率）設(shè)定值等均可通過簡單的設(shè)置來選定；無需外部制動電阻的快速電氣制動，擴(kuò)展的集成保護(hù)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(jìn)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(diào)制脈沖頻率，因此運(yùn)行非常平穩(wěn)。

　　幫助克服種種障礙

　　既然采用頻率控制的驅(qū)動裝置具有如此之多的好處，為什么許多機(jī)械設(shè)計(jì)工程師并沒有采用具有頻率控制特性的驅(qū)動裝置呢？西門子自動化和驅(qū)動集團(tuán)一位經(jīng)驗(yàn)豐富的客戶支持人員解釋道："許多機(jī)械設(shè)計(jì)工程師不喜歡配置并使用變頻器，僅僅是因?yàn)樗麄儗�這個概念還不適應(yīng)。但是，如果現(xiàn)在還只是使用二流甚至三流水平的驅(qū)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(shè)計(jì)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(jìn)行了優(yōu)化處理：Sizer可用于界定驅(qū)動裝置的規(guī)格，Starter則可用于調(diào)試變頻器。戴維·潘托斯先生負(fù)責(zé)西門子自動化與驅(qū)動集團(tuán)（A&D）的設(shè)備策略工作，這一工作涉及大量的技術(shù)訣竅，他說道:"如果您想通過鼠標(biāo)輕輕點(diǎn)擊電子郵件即可選定若干選項(xiàng)，那么，實(shí)現(xiàn)這一切非Sizer莫屬。同時您還可通過軟件調(diào)試工具Starter找到自己應(yīng)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(jī)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(jī)械和電氣部件的安裝均極為簡便。考慮到世界各地使用變頻器的技術(shù)水平的差異，設(shè)計(jì)變頻器時對此給予了足夠的重視。SinamicsG110變頻器的設(shè)計(jì)極為簡潔，因?yàn)樗�采用了�?chuàng)新的IGBT技術(shù)，可適合各種設(shè)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(jī)電纜則在底部連接，并采用了帶有明顯標(biāo)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(diào)速裝置在世界各地使用都非常方便，利用當(dāng)?shù)氐募夹g(shù)條件即可進(jìn)行安裝和調(diào)試。

　　對電源的要求寬松：一相進(jìn)，三相出

　　Sinamics變頻器系列選用高速IGBT技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)較高調(diào)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(jī)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(shù)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(biāo)準(zhǔn)配置的變頻器中都提供有由軟件實(shí)現(xiàn)的所有功能，對成本高低起主導(dǎo)作用的硬件配置方案可按照需要選擇選件來實(shí)現(xiàn)。

　　關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)V/f特性）以及三個可供選用的固定頻率設(shè)定值。不僅如此，G110變頻器還可以通過抑制跳轉(zhuǎn)頻率的頻帶寬度來避免共振效應(yīng)的影響。此外，G110變頻器還具有完善的保護(hù)功能，包括電動機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)保護(hù)和各種電動機(jī)監(jiān)控功能。G110的捕捉再起動功能允許變頻器與正在轉(zhuǎn)動的電動機(jī)接通并起動到頻率設(shè)定值相應(yīng)的速度；電動機(jī)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(jié)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(jī)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(fù)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(diào)速裝置時可以滿足用戶要求的所有功能，并實(shí)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(yùn)行所需要的重要基礎(chǔ)知識。另外，還向用戶提供由光盤刻錄的調(diào)試工具軟件如Starter和詳細(xì)技術(shù)資料的電子版本，它們也可以通過網(wǎng)絡(luò)下載。"OEM客戶無需面對有關(guān)SinamicsG110的大量光盤，也無須使用大量書面的文件和技術(shù)資料，而機(jī)械和設(shè)計(jì)工程師在做出系統(tǒng)決策之前就可迅速找到相關(guān)技術(shù)資料的細(xì)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(shí)用的SinamicsG110參數(shù)復(fù)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(diào)速裝置。這就意味著可將一系列調(diào)

　　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(jìn)行刷新，那末，利用BOP操作是一個特別簡單的過程。

　　關(guān)于SinamicsG110的使用情況已有很多用戶反饋，認(rèn)為BOP的確是一種極有價值的可選件。由于具有操作預(yù)設(shè)定值，SinamicsG110在現(xiàn)場就位后即可馬上進(jìn)行調(diào)試和投運(yùn)，即便沒有基本操作面板或PC/工業(yè)編程設(shè)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(guān)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(jī)驅(qū)動的變頻器或作為成套設(shè)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(jì)算機(jī)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(jī)驅(qū)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(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的連接，或與機(jī)械設(shè)備和工廠控制系統(tǒng)的連接。終端電阻可通過DIP開關(guān)接入網(wǎng)絡(luò)，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(diǎn)）。Starter軟件調(diào)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(wù)網(wǎng)絡(luò)遍及全球，其全球的物流設(shè)施可為最終用戶和機(jī)械OEM提供安全保障，確保快速完成技術(shù)支持和設(shè)備的更換。Sinamics符合全球標(biāo)準(zhǔn)這一事實(shí)，又一次證明了這種變頻調(diào)速裝置的質(zhì)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(shí)際上，Sinamics系列的變頻調(diào)速裝置正是為此而設(shè)計(jì)的。通過SinamicsG110小型變頻器應(yīng)用所獲得的經(jīng)驗(yàn)也適用于其它大功率與/或高性能的Sinamics變頻器，因?yàn)樗鼈兊耐庥^和內(nèi)在設(shè)計(jì)都完全相同。

　　變頻器各方面技術(shù)的一致性是Sinamics系列的一大特點(diǎn)。如今，Sinamics系列變頻器的功率覆蓋范圍已達(dá)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(diào)速裝置，可用于大功率的風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等驅(qū)動對象。功率范圍還可繼續(xù)擴(kuò)大到幾十兆瓦，包括多軸傳動和運(yùn)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(qū)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(shí)際需求極為吻合，其特點(diǎn)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(wù)網(wǎng)絡(luò)等。這意味著它為機(jī)械設(shè)計(jì)工程師和開發(fā)人員在變頻調(diào)速方面帶來了巨大的優(yōu)勢，在傳統(tǒng)應(yīng)用方面也是如此，即在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)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(diǎn)是，使用極為便捷而且結(jié)構(gòu)小巧，功率120W到3kW，涵蓋廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域：水泵、風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)、傳送帶、門機(jī)、紡織機(jī)械、包裝機(jī)械、健身器材等驅(qū)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(fù)制功能通過串行借口實(shí)現(xiàn)快速調(diào)試，復(fù)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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