SINAMICS S120 - Systemarchitektur

SINAMICS S120 / SINAMICS S120M - DC/AC-Drives für Mehrachsanwendungen

SINAMICS S120 DC/AC-Drives - Beschreibung

Hohe Flexibilität und Skalierbarkeit durch modularen Aufbau

DC/AC-Geräte zeichnen sich durch ihren modularen Aufbau aus. Line Modules speisen den zentralen Gleichstrom-Zwischenkreis, an den die Motor Module (Leistungsteile) angeschlossen sind. Die gesamte Antriebsintelligenz ist in Control Units (CU) zusammengefasst. Sie übernehmen sämtliche Regelungsfunktionen im Antriebsverband.

Darüber hinaus führen sie alle weiteren Antriebsfunktionen aus, wie z. B. Verknüpfung antriebsnaher I/Os, Positionierungsfunktionen etc. und verfügen über PROFIBUS DP oder PROFINET als zentrale Schnittstellen zur Anbindung an übergeordnete Automatisierungssysteme.

Abhängig vom gewählten Typ des Line Modules ist eine Energierückspeisung in das Drehstromnetz sowie ein geregelter Zwischenkreis möglich, und die Netzrückwirkungen werden reduziert. Zwischen motorisch und generatorisch arbeitenden Motor Modules findet über den zentralen Gleichstrom-Zwischenkreis ein Energieausgleich statt. Nur die insgesamt fehlende oder überschüssige Energie wird aus dem Netz entnommen oder ins Netz zurückgespeist bzw. über Bremswiderstände vernichtet. Über Terminal Modules können antriebsnahe Ein-/Ausgänge erweitert werden.

SINAMICS S120 DC/AC-Drives - Topologieaufbau

SINAMICS S120 DC/AC-Drives Topologie

SINAMICS S120 DC/AC-Drives - Control Units

Control Unit (CU)-Baugruppen sind die zentrale Intelligenz eines SINAMICS S120-Antriebssystems. Sie enthalten neben den Grundfunktionalitäten wie Betriebssystem, Kommunikation und Regelung auch die vom Anwender vorgenommene Projektierung.

Allein durch den Austausch der Control Unit kann ein SINAMICS S120 DC/AC Mehrachsverband zu einem SIMOTION- bzw. SINUMERIK-Verband ausgebaut werden.

Unterschieden werden folgende Ausprägungen der Control Unit:

  • SINAMICS Control Unit CU320-2:
    Die Regelungsbaugruppe für mehrere Antriebe

  • SIMOTION D4x5-2:
    Die Motion-Control-Steuerung für die koordinierte Bewegungsführung mehrerer Antriebe

  • SINUMERIK NCU 7x0.3 PN:
    Die CNC-Steuerung für den mittleren und oberen Leistungsbereich


SINAMICS S120 DC/AC-Drives - Line Modules

Abhängig vom gewählten Typ des Line Modules ist eine Energierückspeisung in das Drehstromnetz sowie ein geregelter Zwischenkreis möglich, und die Netzrückwirkungen werden reduziert.

Unabhängig von der Art des Line Module findet zwischen den einzelnen Antrieben über den Gleichstrom-Zwischenkreis immer ein Energieausgleich statt.

Daher unterteilen sich die Line Modules in:

Basic Line Modules

Für Anwendungen, bei denen aus dem Netz lediglich Energie entnommen werden muss. Tritt überschüssige Energie auf, wird diese über ein Braking Module(Bremschopper) mittels Bremswiderstand abgebaut.

Smart Line Modules

Soll neben der Energieaufnahme diese auch in das Netz zurückgespeist werden, benötigen Sie Smart Line Modules. Durch ein zusätzliches Braking Module mit Bremswiderstand können auch bei Netzausfall die Antriebe gezielt abgebremst werden.

Active Line Modules

Sowohl für den motorischen als auch generatorischen Betrieb geeignet sind die selbstgeführten Ein- / Rückspeiseeinheiten. Das Active Line Module kann zur Blindleistungskompensation genutzt werden. Wie bei einem Smart Line Module ist der zusätzliche Einsatz eines Bremschoppers möglich

SINAMICS S120 DC/AC-Drives - Motor Modules

Als Leistungsteil steuern Motor Modules die Motoren mit variabler Spannung und Frequenz an. Dabei liegen sie in den Ausprägungen Booksize Compact, Booksize sowie Chassis vor. Beide Varianten sind an einem gemeinsamen Zwischenkreis betreibbar.

Im unteren Leistungsbereich stehen die Motor Modules der Bauformen Booksize und Booksize Compact auch als Double Motor Modules zur Verfügung, d.h. bei diesen Zweiachs-Ausführungen sind 2 Motor Modules in extrem platzsparender Bauweise in einem gemeinsamen Gehäuse vereint.

Die Motor Modules der Bauform Booksize wurden im Bereich von 3 bis 30 Ampere innoviert. Die neuen Modules sind dabei voll kompatibel zu den heutigen Booksize-Produkten und bieten Ihnen folgende Vorteile:

Kompaktheit

  • Platzeinsparungen im Schaltschrank durch erhöhte Leistungsdichte und neues Motoranschlusskonzept

Usability

  • Verbesserte Zugänglichkeit der Motoranschlussstecker

  • Einfacher Lüftertausch ohne Ausbau des Motor Modules

Erhöhte Robustheit

  • Zuverlässiges Schirmkonzept für unterschiedlichste Leitungsquerschnitte

  • Erhöhung der Lebensdauer durch optimierte Aufbautechnik

  • Massive Montageplatte, extrem robuste Einhängelaschen


Next-gen in Flexibilität und Effizienz

Die neue SINAMICS S120 Chassis-2 Gerätereihe bedient hervorragend die sich verändernden Anforderungen an Frequenzumrichter. Verbessertes mechanisches und elektrisches Design steigert die Zuverlässigkeit und Lebensdauer, auch in schwierigen Umgebungen. Durch einfaches Engineering und umfänglicher Dokumentation wird der gesamte Produktlebenszyklus unterstützt. Die einfache Integration in MASTERDRIVES und SINAMICS Systeme ist selbstverständlich. Den Einbau in Schaltschränke unterstützen Komponenten wie OEM-Kits.
Condition Monitoring erhöht die Verfügbarkeit und stellt den ersten Schritt in Richtung Industrie 4.0 dar.

SINAMICS S120 DC/AC-Drives - Peripheriemodule

Peripheriemodule stellen neben der Peripherie der CU-Baugruppen die Schnittstelle des Antriebssystems zur Anlage her.

Die Peripheriemodule bieten:

  • Binäre Ein- und Ausgänge, auch fehlersicher

  • Relaisausgänge

  • Analoge Ein- und Ausgänge

  • Schnelle Ein-/ Ausgänge z. B. für Nockenschaltwerke

  • Module zum Anschluss von Motor- und Maschinengeber ohne DRIVE-CLiQ-Schnittstelle

  • Temperaturauswertung (KTY84-130 oder PTC)


SINAMICS S120 DC/AC-Drives - Seine Stärken in Kürze

  • Eine Control Unit mit der gesamten Antriebsintelligenz (inklusive Schnittstelle zu übergeordneten Steuerungen oder HMI-Geräten)

  • Ein Line Module (Einspeisestromrichter) für die Bereitstellung der Gleichstrom-Zwischenkreisspannung aus dem Drehstromnetz

  • Ein oder mehrere Motor Modules zum Ansteuern der Motoren

  • Optionale Peripheriemodule zum Anschluss von Gebern und antriebsnahen I/Os

  • Einfache Verkabelung durch DRIVE-CLiQ

  • Kommunikation aller Schnittstellen über vorkonfektionierte Leitungen

  • Erkennen der Antriebskomponenten durch elektronische Typenschilder

  • Motor Modules und Line Modules in den Bauformen Booksize Compact, Booksize und Chassis


SINAMICS S120 DC/AC-Drives - die Technik im Überblick

* je nach Ausführung und Typ

Spannungs- und Leistungsbereich:

1,6 - 5.700 kW 3AC 380 - 480 V and 3 AC 500 - 690 V (50/60 Hz)

Steuerung/Regelung:

U/f-Steuerung, Vektorregelung mit/ohne Geber, Servoregelung mit/ohne Geber


SINAMICS S120 DC/AC-Drives - typische Einsatzgebiete

Ganz gleich, ob durchlaufende Warenbahnen oder getaktete und hochdynamische Prozesse – mit unserem SINAMICS S120 kommt mehr Performance in die Maschinen: Die Mehrachsantriebe eignen sich für Anwendungen in allen Branchen, wie z. B. für Verpackungsmaschinen, Kunststoffmaschinen, Textilmaschinen, Druckmaschinen, Papiermaschinen, Hebezeuge, Handling- und Montagesysteme, Werkzeugmaschinen, Walzstraßen und Prüfstände.