用于基本驅動(dòng)系統的高性?xún)r(jià)比變頻器SinamicsG110論文

　　通常，機械設計工程師和開(kāi)發(fā)人員往往不會(huì )將變頻器（即所謂的變頻驅動(dòng)裝置）作為"基本"的驅動(dòng)設備。但是當涉及到具體應用的時(shí)候，變頻器不僅在技術(shù)上具有極大的優(yōu)勢，而且在經(jīng)濟方面也較傳統解決方案更勝一籌。雖然，傳統的解決方案更為人們所熟悉，而且也經(jīng)過(guò)了實(shí)踐的考驗，但在大多數情況下不能滿(mǎn)足不斷出現的新要求。如果機械制造商和工廠(chǎng)管理者想要通過(guò)成本優(yōu)化來(lái)獲得競爭優(yōu)勢的話(huà)，采用變頻器作為驅動(dòng)裝置不失為具有成本節約潛力的選擇方案。變頻器的供應商還可以通過(guò)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(huì )上，西門(mén)子公司推出了新型Sinamics系列變頻器，為典型的驅動(dòng)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(wú)論在世界的任何一個(gè)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(hù)提供出色的支持。這一理念僅僅通過(guò)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。

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

　　降低機械設計和運營(yíng)的成本

　　Sinamics系列變頻調速裝置操作簡(jiǎn)便，加之Sinamics變頻器與價(jià)位適中的標準電動(dòng)機相組合的系統所具有的良好性?xún)r(jià)比，使之成為大多數應用對象驅動(dòng)裝置的首選。使用這種出色的驅動(dòng)解決方案時(shí)，大多數情況下，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(lèi)的環(huán)節。當采用具有閉環(huán)速度控制的水泵時(shí)，通常無(wú)需在下游再使用節流閥。這意味著(zhù)管道系統將處于較低的液壓--機械負荷之下，從而延長(cháng)設備的使用壽命。通常，甚至還可能減少管道系統中的一些環(huán)節。

　　變頻器由微處理器控制，具有完善的功能

　　皮帶運輸系統、大門(mén)、柵欄、旋轉式廣告牌等，以及類(lèi)似的應用對象由于采用這一驅動(dòng)裝置而具有優(yōu)良的控制性能。在變頻驅動(dòng)裝置中集成有這樣一些標準功能：沿斜坡曲線(xiàn)起動(dòng)和停車(chē)，高精度速度設定值，固定速度（頻率）設定值等均可通過(guò)簡(jiǎn)單的設置來(lái)選定；無(wú)需外部制動(dòng)電阻的快速電氣制動(dòng)，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(jìn)行抑制，這是一種可避免共振干擾的極為簡(jiǎn)便的方法，而共振干擾往往會(huì )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。

　　幫助克服種種障礙

　　既然采用頻率控制的驅動(dòng)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(méi)有采用具有頻率控制特性的驅動(dòng)裝置呢？西門(mén)子自動(dòng)化和驅動(dòng)集團一位經(jīng)驗豐富的客戶(hù)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(gè)概念還不適應。但是，如果現在還只是使用二流甚至三流水平的驅動(dòng)裝置，那末，所造成的損失則是無(wú)法估量的。"這也就是西門(mén)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(zhuān)門(mén)為Sinamics系列變頻器進(jìn)行了優(yōu)化處理：Sizer可用于界定驅動(dòng)裝置的規格，Starter則可用于調試變頻器。戴維·潘托斯先生負責西門(mén)子自動(dòng)化與驅動(dòng)集團（A&D）的設備策略工作，這一工作涉及大量的技術(shù)訣竅，他說(shuō)道:"如果您想通過(guò)鼠標輕輕點(diǎn)擊電子郵件即可選定若干選項，那么，實(shí)現這一切非Sizer莫屬。同時(shí)您還可通過(guò)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。"

　　為確定電動(dòng)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(guò)載能力，確保用戶(hù)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(jiǎn)便�？紤]到世界各地使用變頻器的技術(shù)水平的差異，設計變頻器時(shí)對此給予了足夠的重視。SinamicsG110變頻器的設計極為簡(jiǎn)潔，因為它采用了創(chuàng )新的IGBT技術(shù)，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(dòng)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(xiàn)端子，取代了以往價(jià)格昂貴的專(zhuān)用連接器。同時(shí)還選用了無(wú)螺釘接線(xiàn)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，利用當地的技術(shù)條件即可進(jìn)行安裝和調試。

　　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I(mǎi)GBT技術(shù)，不僅可以實(shí)現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(shí)還可以用于從單相電源生成三相電動(dòng)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(hù)友好，配置簡(jiǎn)單

　　考慮到不斷增加的成本壓力，同時(shí)也考慮到技術(shù)性能、靈活性、對用戶(hù)友好等方面的要求，Sinamics系列變頻器遵循的是簡(jiǎn)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(shí)現的所有功能，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(lái)實(shí)現。

　　關(guān)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(xiàn)性或平方V/f特性，以及可自由參數化的多點(diǎn)V/f特性）以及三個(gè)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(guò)抑制跳轉頻率的頻帶寬度來(lái)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(dòng)機轉子堵轉保護和各種電動(dòng)機監控功能。G110的捕捉再起動(dòng)功能允許變頻器與正在轉動(dòng)的電動(dòng)機接通并起動(dòng)到頻率設定值相應的速度；電動(dòng)機加速和減速的斜坡上升時(shí)間和斜坡下降時(shí)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(gè)可自由參數化的數字量輸入、一個(gè)數字量輸出以及控制外部機械抱閘制動(dòng)裝置的功能和斷電及故障后自動(dòng)再起動(dòng)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場(chǎng)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(lèi)型的接口可供選用（模擬量輸入或通過(guò)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(jiàn)下）可作為變頻器的不同型號或選件來(lái)選用。這就意味著(zhù)購買(mǎi)變頻調速裝置時(shí)可以滿(mǎn)足用戶(hù)要求的所有功能，并實(shí)現成本的優(yōu)化。

　　SinamicsG110變頻器的資料文檔也是對用戶(hù)友好的：每個(gè)變頻器都配有"入門(mén)指南"，為用戶(hù)提供安裝和試運行所需要的重要基礎知識。另外，還向用戶(hù)提供由光盤(pán)刻錄的調試工具軟件如Starter和詳細技術(shù)資料的電子版本，它們也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )下載。"OEM客戶(hù)無(wú)需面對有關(guān)SinamicsG110的大量光盤(pán)，也無(wú)須使用大量書(shū)面的文件和技術(shù)資料，而機械和設計工程師在做出系統決策之前就可迅速找到相關(guān)技術(shù)資料的細節。"這就是市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)人員要求資料和信息要篇幅簡(jiǎn)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(jiǎn)便地直接訪(fǎng)問(wèn)變頻器所有的參數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SinamicsG110參數復制功能。變頻器的數據可以在操作面板中永久保存，以便傳送到其他同類(lèi)變頻調速裝置。這就意味著(zhù)可將一系列調

　　試簡(jiǎn)化為幾個(gè)簡(jiǎn)單的操作步驟。而且，如果因更換某個(gè)變頻器而需要在現場(chǎng)對參數進(jìn)行刷新，那末，利用BOP操作是一個(gè)特別簡(jiǎn)單的過(guò)程。

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

　　變頻器可以通過(guò)DIP開(kāi)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(huì )影響操作。

　　可作為單機驅動(dòng)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(méi)有任何計算機支持的情況下使用。這就是說(shuō)，它可以理想地用于沒(méi)有上位控制系統的單機驅動(dòng)的裝置中。具備RS485/USS串行端口的SinamicsG110變頻器可以?xún)r(jià)位極低地實(shí)現與網(wǎng)絡(luò )的連接，或與機械設備和工廠(chǎng)控制系統的連接。終端電阻可通過(guò)DIP開(kāi)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(xiàn)末端的最后一個(gè)節點(diǎn)）。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(mén)子公司的集成自動(dòng)化總理念相匹配。

　　西門(mén)子公司的服務(wù)網(wǎng)絡(luò )遍及全球，其全球的物流設施可為最終用戶(hù)和機械OEM提供安全保障，確�？焖偻瓿杉夹g(shù)支持和設備的更換。Sinamics符合全球標準這一事實(shí)，又一次證明了這種變頻調速裝置的質(zhì)量性能是過(guò)硬的。

　　SinamicsG110：完美的選擇

　　SinamicsG110使用簡(jiǎn)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系列的變頻調速裝置正是為此而設計的。通過(guò)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(guān)和內在設計都完全相同。

　　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到120W到800KW。除SinamicsG110之外，SinamicsG150也是一種極為簡(jiǎn)潔、噪音極低的變頻調速裝置，可用于大功率的風(fēng)機、水泵、壓縮機等驅動(dòng)對象。功率范圍還可繼續擴大到幾十兆瓦，包括多軸傳動(dòng)和運動(dòng)控制系統中使用的具有伺服控制和矢量控制功能的動(dòng)態(tài)驅動(dòng)裝置。

　　靈活新穎的創(chuàng )新變頻器

　　Sinamics變頻器系列與市場(chǎng)的實(shí)際需求極為吻合，其特點(diǎn)有：多功能、極高的性?xún)r(jià)比、使用簡(jiǎn)便、全球適用、世界范圍的服務(wù)網(wǎng)絡(luò )等。這意味著(zhù)它為機械設計工程師和開(kāi)發(fā)人員在變頻調速方面帶來(lái)了巨大的優(yōu)勢，在傳統應用方面也是如此，即在技術(shù)和經(jīng)濟上可以獲得顯著(zhù)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構小巧，功率120W到3kW，涵蓋廣闊的應用領(lǐng)域：水泵、風(fēng)扇、鼓風(fēng)機、傳送帶、門(mén)機、紡織機械、包裝機械、健身器材等驅動(dòng)裝置。

　　圖2(帶有/不帶BOP的SinamicsG110型號)

　　SinamicsG110，有著(zhù)不同的功率等級，從0.12kW到3kW，可供選用。所有參數的更改都可利用PC、上位控制系統或操作面板來(lái)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，并支持故障診斷功能。還可以利用BOP的復制功能通過(guò)串行借口實(shí)現快速調試，復制功能無(wú)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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