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由于帶有分開的電源裝置和控制單元，SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜系統(tǒng)可*地滿足大量不同驅(qū)動(dòng)任務(wù)的要求。

控制單元根據(jù)要控制的驅(qū)動(dòng)器數(shù)量和所需性能級(jí)別進(jìn)行選擇，而電源裝置的額定值必須要滿足系統(tǒng)的電能要求。控制單元和電源裝置之間的連接可非常簡便地使用數(shù)字系統(tǒng)接口 DRIVE?CLiQ 來完成。

控制裝置

CU310?2 PN 和 SIMOTION D4x5?2 控制單元

CU310?2 DP 和 CU310?2 PN 控制單元

CU310?2 控制單元用于控制一個(gè)驅(qū)動(dòng)器。它們帶有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) PROFIBUS 接口 (CU310?2 DP) 或 PROFINET 接口 (CU310?2 PN) 以及一個(gè) TTL/HTL 編碼器分析電路。

CU320-2 控制單元

控制單元 CU320?2 是為控制多個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。CU320?2 控制單元能夠在 <i>V/f</i> 控制模式下運(yùn)行zui多

• 12 臺(tái)變頻器，
• 或在伺服或矢量控制模式下運(yùn)行zui多 6 臺(tái)變頻器。

CU320-2 控制單元可用于控制單機(jī)驅(qū)動(dòng)組，并執(zhí)行基本的驅(qū)動(dòng)技術(shù)功能。

SIMOTION D 控制單元

SIMOTION D 控制單元適用于需要協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用，如同步運(yùn)行、電子齒輪、凸輪盤或復(fù)雜技術(shù)功能。
SIMOTION D 控制單元分為各種性能類別：

• SIMOTION D410?2，用于控制 1 到 3 根軸
• SIMOTION D425?2，用于控制zui多 16 根軸
• SIMOTION D435?2，用于控制zui多 32 根軸
• SIMOTION D445?2，用于控制zui多 64 根軸
• SIMOTION D455?2，用于控制zui多 128 根軸

STARTER 調(diào)試工具用于對(duì)各種類型控制單元進(jìn)行調(diào)試和診斷。SIMOTION D 控制單元需要使用 SCOUT 工程軟件（包含 STARTER 工具）。

有關(guān) STARTER 和 SCOUT 的詳細(xì)信息，請(qǐng)參見“工程軟件”和“SIMOTION 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)”一章。

電源模板

獨(dú)立型 SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜系統(tǒng)包括一個(gè) CU310?2 控制單元和一個(gè)電源模塊。電源模塊中集成了一個(gè)電源整流器、一個(gè)電壓源直流環(huán)節(jié)和一個(gè)用于為電機(jī)供電的逆變器。

帶有 CU310?2 控制單元的塊型電源模塊

電源模塊針對(duì)不能將電能回饋至電源的驅(qū)動(dòng)器而設(shè)計(jì)。制動(dòng)過程中產(chǎn)生的能量通過制動(dòng)電阻器而被轉(zhuǎn)換為熱量。

電源模塊也可通過一個(gè) CU320?2 控制單元、SIMOTION D4x5?2 或 CX32?2 擴(kuò)展控制器來運(yùn)行，例如，在必須將一個(gè)驅(qū)動(dòng)加到一個(gè)多軸驅(qū)動(dòng)組的配置中運(yùn)行。在這種情況下，塊型功率模塊必須配備 CUA31/CUA32 控制單元適配器。它是通過 DRIVE-CLiQ 與 CU320?2 控制單元、SIMOTION D4x5?2 或 CX32?2 擴(kuò)展控制器相連的。機(jī)架型電源模塊可使用一條 DRIVE-CLiQ 電纜直接連接到多軸控制單元。

電機(jī)模塊

電機(jī)模塊中集成了一個(gè)電壓源直流環(huán)節(jié)和一個(gè)用于為電機(jī)供電的逆變器。

CU320?2 控制單元、電源模塊和兩個(gè)書本型電機(jī)模塊

電機(jī)模塊針對(duì)多軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而設(shè)計(jì)，由一個(gè) CU320 2 控制單元、一個(gè) SIMOTION D4x5-2 或 CX32-2 擴(kuò)展控制器進(jìn)行控制。多個(gè)電機(jī)模塊是通過一條共用直流母線相互連接的。由于多個(gè)電機(jī)模塊共用同一個(gè)直流環(huán)節(jié)，因此它們可相互交換能量，即如果一個(gè)以發(fā)電機(jī)模式運(yùn)行的電機(jī)模塊產(chǎn)生了電能，該電能就可被以電機(jī)模式運(yùn)行的另一個(gè)電機(jī)模塊使用。電壓源直流環(huán)節(jié)通過一個(gè)輸入模塊來提供輸入電壓。

電源模塊

電源模塊可產(chǎn)生一個(gè)直流電壓，用于通過電壓源直流鏈路向電機(jī)模塊供電。

基本電源模塊

基本電源模塊設(shè)計(jì)用于僅饋電運(yùn)行，即不能儲(chǔ)存再生能量到供電系統(tǒng)。若產(chǎn)生再生能量，例如，驅(qū)動(dòng)裝置制動(dòng)時(shí)，必須通過一個(gè)制動(dòng)模塊和一個(gè)制動(dòng)電阻器，將制動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成熱。如果基本電源模塊用作饋電，必須安裝相匹配的電源電抗器。可選裝電源濾波器，來限制干擾，以符合 Class C2 限制 (EN61800-3)。

非調(diào)節(jié)型電源模塊(Smart Line)

非調(diào)節(jié)型電源模塊可供電，并可返回再生能量到供電系統(tǒng)。只有在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在掉電后需要控制減速時(shí)（即能量不能儲(chǔ)存），才需要使用制動(dòng)模塊和制動(dòng)電阻器。如果非調(diào)節(jié)型電源模塊用作饋電，必須安裝相匹配的電源電抗器。可選裝電源濾波器，來限制干擾，以符合 Class C2 限制 (EN61800-3)。

調(diào)節(jié)型電源模塊(Active Line)

調(diào)節(jié)型電源模塊可供電，并可返回再生能量到供電系統(tǒng)。只有在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在掉電后需要控制減速時(shí)（即能量不能儲(chǔ)存），才需要使用制動(dòng)模塊和制動(dòng)電阻器。但是，與基本電源模塊和非調(diào)節(jié)型電源模塊相比，調(diào)節(jié)型電源模塊可產(chǎn)生可調(diào)直流電壓，而不管電網(wǎng)波動(dòng)如何。在這種情況下，電源電壓必須保持在容許的電壓公差范圍內(nèi)。調(diào)節(jié)型輸入模塊從電源吸收波形基本上是正弦波的電流，限制了任何有害諧波成分。

為了運(yùn)行有源整流裝置，必須使用適宜的有源濾波裝置。可選裝電源濾波器，來限制干擾，以符合 Class C2 限制 (EN61800-3)。

有關(guān)通過 SINAMICS S120 來設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的詳細(xì)信息，請(qǐng)參見“系統(tǒng)說明”。

電源模塊、電機(jī)模塊和輸入模塊分為書本型、緊湊書本型、塊型和機(jī)架型：

• 塊型和裝機(jī)裝柜型功率模塊
• 書本型、緊湊書本型和機(jī)架型電機(jī)模塊和輸入模塊。

冷卻方式

根據(jù)機(jī)座號(hào)的不同，有多種冷卻方式：

內(nèi)部空氣冷卻

在這種標(biāo)準(zhǔn)解決方案中，來自驅(qū)動(dòng)部件的電子電路和功率部分的功率損耗通過自然冷卻或布置到控制柜內(nèi)部的強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻系統(tǒng)來排除。

外部空氣冷卻

外部空氣冷卻采用“通孔”方法。部件的功率部分散熱器穿過控制柜的安裝表面，從而將功率部分散出的熱量釋放到一個(gè)獨(dú)立的外部冷卻回路。控制柜中保留的僅有熱量是由電子部件散發(fā)的。在外部散熱器的機(jī)械接口處，可達(dá)到 IP54 的防護(hù)等級(jí)。帶有散熱片和風(fēng)扇裝置（在供貨范圍內(nèi)）的散熱器從后部伸出到一個(gè)單獨(dú)的通風(fēng)區(qū)域內(nèi)，該通風(fēng)區(qū)域也可向外敞開。

冷卻板冷卻

采用冷卻板冷卻方式的裝置可通過裝置后面板上的一個(gè)熱量接口將功率部分的熱量損耗傳遞到外部散熱器。例如，該外部散熱器可以是水冷式散熱器。

液體冷卻

在液體冷卻式裝置上，散熱器上安裝有功率半導(dǎo)體，冷卻介質(zhì)從該散熱器中流過。裝置產(chǎn)生的大部分熱量由冷卻介質(zhì)吸收，并可散到控制柜外面。

定制應(yīng)用

不同形式的設(shè)備可作為一種完整系統(tǒng)解決方案來購買。用戶將得益于驅(qū)動(dòng)專家所擁有的專業(yè)知識(shí)，不必再考慮相關(guān)應(yīng)用的熱量方面的設(shè)計(jì)。尤其是在帶有采用冷卻板冷卻、外部空氣冷卻和液體冷卻裝置的機(jī)架型設(shè)備的應(yīng)用中，用戶將獲得一個(gè)技術(shù)可靠的解決方案，節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間。例如，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)解決方案可以是一個(gè)采用冷卻板冷卻（*安裝在一個(gè)公共冷卻板上）的書本型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，一直到帶有一個(gè)冷卻系統(tǒng)和溫度/冷凝控制的完整控制柜。

根據(jù)要求，我們可提供有關(guān)詳細(xì)信息。

能效

SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜可對(duì)各個(gè)軸的電能進(jìn)行回收并在多軸配置的直流回路中使用，并且可將能量回饋到電源系統(tǒng)中，從而節(jié)省了能量。即使在*饋電下，控制柜中也不會(huì)產(chǎn)生多余熱量。

由于有源整流裝置可防止產(chǎn)生容性和感性無功電流，因此，SINAMICS S120 還能確保電源中不會(huì)產(chǎn)生不必要的功率損耗，并且不會(huì)產(chǎn)生電流諧波。這不僅防止了對(duì)其它負(fù)載造成有害影響，同時(shí)也降低了控制柜中產(chǎn)生的熱量。

系統(tǒng)部件

系統(tǒng)部件分為以下類別：

• 直流鏈路組件
  例如，制動(dòng)模塊和制動(dòng)電阻器
• 輸出側(cè)的電源部件
  例如，電機(jī)電抗器
• 附帶系統(tǒng)部件
  例如，終端模塊、操作員面板和通訊板
• 編碼器系統(tǒng)接口
  用于將各種編碼器連接到 SINAMICS S120

書本型變頻調(diào)速柜

書本型單元于多軸應(yīng)用，它們是彼此相鄰安裝的。共用電壓源直流環(huán)節(jié)采用集成連接方式。書本型單元的冷卻選件范圍較廣：內(nèi)部空氣冷卻、外部空氣冷卻、冷卻板冷卻以及（某些情況下）液體冷卻。

緊湊書本型

從書本型模塊，我們針對(duì)具有很高緊湊性要求的驅(qū)動(dòng)裝置開發(fā)出緊湊書本型模塊。緊湊書本型模塊具有書本型模塊的全部優(yōu)點(diǎn)和相同的性能，但總高度降低，具有更大的過載能力。緊湊書本型模塊尤其適合集成到具有很高動(dòng)態(tài)要求和安裝空間有限的機(jī)器中。

緊湊書本型模塊的冷卻方式為內(nèi)部空氣冷卻和冷卻板冷卻。

塊型

塊型模塊單軸應(yīng)用，僅具有電源模塊。

可直接將 CU310?2 控制單元卡裝到這些模塊上面。這些裝置是通過內(nèi)部空氣冷卻或液體冷卻方式進(jìn)行冷卻的。

裝機(jī)裝柜型變頻調(diào)速柜

輸出較高的單元（大約 100 kW 及以上）的結(jié)構(gòu)形式為機(jī)架型。它們分為輸入模塊、電源模塊和電機(jī)模塊。機(jī)架型模塊是通過一個(gè)內(nèi)部空氣冷卻回路進(jìn)行冷卻的。對(duì)于特殊應(yīng)用（如擠出和船舶應(yīng)用），提供有液體冷卻單元。CU310?2 控制單元可被集成到電源模塊中。

機(jī)柜模塊型

除本產(chǎn)品目錄中介紹的內(nèi)置式變頻器裝置外，SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜還是一種機(jī)柜安裝系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是專門針對(duì)在工廠結(jié)構(gòu)中使用設(shè)計(jì)的，可與總輸出功率高達(dá) 4500 kW (6000 HP) 的變頻調(diào)速柜系列結(jié)合使用。

該模塊化系統(tǒng)非常適用于帶有*饋電模塊和一條共用直流母線的多電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，通常可在造紙機(jī)、滾軋機(jī)、試驗(yàn)臺(tái)或起重裝置中使用。由于具有模塊化的設(shè)計(jì)，因此可將所有部件進(jìn)行組合，以滿足封閉機(jī)柜系統(tǒng)中的要求。

對(duì)于這些變頻調(diào)速柜，提供了三種饋電模塊（基本型輸入模塊、智能型輸入模塊和調(diào)節(jié)型輸入模塊）以及特殊制動(dòng)模塊和輔助模塊。該系統(tǒng)具有 IP20、IP21、IP23、IP43 和 IP54 等防護(hù)等級(jí)。電源模塊和*控制單元之間的通訊是通過 DRIVE-CLiQ 進(jìn)行的。

帶有用于一個(gè)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的 SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布局示例

功率范圍可根據(jù)需要通過并聯(lián)zui多 4 個(gè)模塊加以擴(kuò)展。

¹⁾在運(yùn)輸包裝中。

More information

2014年10月，軟控股份*開始在行業(yè)內(nèi)踐行“數(shù)字化工廠”的概念，西門子作為軟控的戰(zhàn)略合作伙伴，全力支持軟控在輪胎行業(yè)的數(shù)字化制造業(yè)務(wù)，為其提供電氣化、自動(dòng)化及數(shù)字化產(chǎn)品。一邊是*的工業(yè)自動(dòng)化電氣產(chǎn)品及軟件供應(yīng)商，一邊是的橡膠輪胎裝備制造企業(yè)，西門子與軟控股份的合作讓輪胎制造的未來充滿無限可能。

擁抱數(shù)據(jù)的

“擁抱數(shù)據(jù)，這是歷史的趨勢(shì)。”軟控股份副總裁于明進(jìn)談到公司的自我變革時(shí)，不無激動(dòng)地描述道，“數(shù)據(jù)已經(jīng)成為未來的核心生產(chǎn)力，數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)簡單而言就是大數(shù)據(jù)！”

*以來，無論是在制造領(lǐng)域還是在工廠以外，人們一直低估了數(shù)據(jù)所能產(chǎn)生的超級(jí)能量。以往，生產(chǎn)和工藝數(shù)據(jù)，或是由經(jīng)驗(yàn)豐富的操作員掌握；或是被直接寫成難以調(diào)取和利用的圖紙文檔；更多的，則是任由機(jī)器轟鳴、產(chǎn)線輪轉(zhuǎn)，流失在工廠的生產(chǎn)過程當(dāng)中。而當(dāng)企業(yè)開始重視、并從生產(chǎn)*線重拾數(shù)據(jù)之時(shí)，又面臨一個(gè)嶄新的問題：要想駕馭這股富有生機(jī)和價(jià)值的數(shù)據(jù)流，需要工廠重塑制造理念，升級(jí)原有的數(shù)據(jù)通路，引入一條穩(wěn)定、靈活、高速、高效的信息傳送管線，打造數(shù)據(jù)“黃金水道”。

“認(rèn)識(shí)到大數(shù)據(jù)的重要性，才算讀懂了制造業(yè)的發(fā)展方向。”軟控研究院院長張斌這樣闡釋了軟控股份的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。近年來，當(dāng)大多數(shù)制造企業(yè)仍然停留在對(duì)大數(shù)據(jù)的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)階段時(shí)，軟控股份已經(jīng)開始勾勒數(shù)字化工廠的藍(lán)圖。

張斌說，2014年初，軟控明顯感覺到數(shù)字制造刻不容緩。于是公司專門成立了數(shù)字工廠項(xiàng)目組，制定戰(zhàn)略路線圖，集合設(shè)備、研究、物流、軟件等各個(gè)部門的力量，確立清晰的各階段目標(biāo)。

“軟控股份不僅要成為市場，也要在理念創(chuàng)新和創(chuàng)新實(shí)踐上成為。”于明進(jìn)說。汽車輪胎生產(chǎn)是為人類生活帶來“速度”的產(chǎn)業(yè)，面對(duì)洶涌而來的信息化浪潮，整個(gè)輪胎行業(yè)也需要自我提速。從2011年開始，軟控股份連續(xù)3年排名橡膠輪胎制造裝備行業(yè)的第二，更在2014年排名*，能夠提供行業(yè)90%以上的設(shè)備。

經(jīng)歷了嚴(yán)重的夏季雷雨后，現(xiàn)存的牛奶運(yùn)輸系統(tǒng)和卡車派送系統(tǒng)中的缺陷被暴露出來，于是 Hansa Milch AG 的創(chuàng)始人決定投資一個(gè)基于工業(yè)無線局域網(wǎng)（WLAN）和無線射頻識(shí)別（RFID）的新記錄系統(tǒng)。集成的從抵達(dá)到調(diào)度的卡車信息流可以確保zui大程度的過程透明度，并zui大限度地減少可能出現(xiàn)的問題。   

說起來，這似乎是某種天意。早在 2011 年，德國的 Arla 食品公司為了牛奶運(yùn)輸系統(tǒng)和銷售網(wǎng)絡(luò)，開始尋找一種可以替代老式的卡車記錄系統(tǒng)的方案，這個(gè)項(xiàng)目的啟動(dòng)就是由于一場夏季大風(fēng)暴。

年均生產(chǎn)6億公斤牛奶的牛奶廠遭受雷擊，導(dǎo)致關(guān)鍵部件出錯(cuò)，并且暴露出看門人、過磅站、運(yùn)輸線、過程控制系統(tǒng)和清潔設(shè)施之間數(shù)據(jù)交換的弱點(diǎn)，當(dāng)時(shí)的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)是基于磁卡的。

在很短的時(shí)間內(nèi)，一個(gè)來自Upahl的Hansa Milch公司的專家團(tuán)隊(duì)起草了新的集成的卡車記錄系統(tǒng)研發(fā)和實(shí)施的要求以及目標(biāo)說明。新系統(tǒng)要求盡可能少的結(jié)構(gòu)調(diào)整并且保留盡可能多的現(xiàn)存部件。

解決方案

新的掃描過程的核心是RFID卡系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)基于工業(yè)無線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施。西門子與牛奶廠的技術(shù)管理層和德國的車輛計(jì)量制造商Pfister Waagen Bilanciai的專家們合作共同實(shí)施該系統(tǒng)。

由*控制系統(tǒng) Simatic S7控制器協(xié)調(diào)，新系統(tǒng)支持卡車司機(jī)與過程控制系統(tǒng)之間完整的數(shù)據(jù)交換，從卡車到來一直到它離開都被監(jiān)控和管理。

 一旦卡車司機(jī)在入口處用他的RFID卡登錄系統(tǒng)，系統(tǒng)就會(huì)記錄下運(yùn)輸相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如原料乳的質(zhì)量，產(chǎn)品的種類和數(shù)量等，同時(shí)批次信息會(huì)立即（和以前不同）出現(xiàn)在牛奶廠的 SattLine過程控制系統(tǒng)中。德國 Upahl 的Arla 食品公司維護(hù)主管 Andreas Fischer表示，“以前我們不僅要在入口處輸入數(shù)據(jù)，在過程控制系統(tǒng)中也要輸入，現(xiàn)在我們擁有了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。這樣不但節(jié)約了時(shí)間，還減少了可能發(fā)生的錯(cuò)誤，并且給工廠操作員提供了及早調(diào)整某種質(zhì)量牛奶到達(dá)數(shù)量的機(jī)會(huì)。”

更少出錯(cuò)

 當(dāng)卡車在校準(zhǔn)過的車輛秤上稱重后，過程控制系統(tǒng)根據(jù)交貨的類型指揮司機(jī)到某一條線路上。一旦快速抗化劑測試的結(jié)果出來，并且司機(jī)通過RFID進(jìn)入到正確的運(yùn)輸線后，過程控制系統(tǒng)就允許車箱卸貨。

為了保證車箱中的所有東西被抽空，過程控制系統(tǒng)將稱重結(jié)果與生產(chǎn)區(qū)得出的感應(yīng)流量測量（IDM）數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。如果兩個(gè)值可以匹配，卡車就可以繼續(xù)進(jìn)入到定位清洗（CIP）程序。

用這種方法，新的RFID卡系統(tǒng)保證了整個(gè)過程中（卡車從來到走）數(shù)據(jù)的*性，并在批次的可跟蹤性和過程透明化方面提供了可貴的支持。Fischer總結(jié)說，“通過這種解決方案，我們可以保證有機(jī)產(chǎn)品和常規(guī)產(chǎn)品不會(huì)混合在一起。它還幫助我們符合美國生物標(biāo)準(zhǔn)NOP（國家有機(jī)計(jì)劃）的要求并在IFS（食品標(biāo)準(zhǔn)）認(rèn)證的過程中提供了服務(wù)。 

有效溝通

         通過引入新的解決方案，卡車司機(jī)和工廠之間的溝通變得更加系統(tǒng)化，也更有效率。而且錯(cuò)誤來源也大大減少，比如人工輸入的數(shù)據(jù)或者口頭描述。工廠不但在生產(chǎn)過程和產(chǎn)品安全上大大受益，也能隨時(shí)提供產(chǎn)品的可靠來源，這得益于集成的電子簽名認(rèn)證功能。

可再生能源并網(wǎng)發(fā)電和雙向供電：智能電網(wǎng)支持智慧城市

目前的電網(wǎng)并非為應(yīng)對(duì)產(chǎn)量波動(dòng)不定的可再生能源發(fā)電而專門設(shè)計(jì)的。因此，有必要將我們的電網(wǎng)改造成智能供電系統(tǒng)。為此，西門子提供智能電網(wǎng)技術(shù)，可提升電能質(zhì)量，并提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。智能電網(wǎng)是配備信息與通信技術(shù)的高度自動(dòng)化供電電網(wǎng)，其目的是實(shí)現(xiàn)從發(fā)電機(jī)到用戶和從用戶到發(fā)電機(jī)的端到端數(shù)據(jù)流。這意味著，可以實(shí)現(xiàn)雙向供電，譬如，綠色建筑，它不僅用電，而且也可將多余電力并入電網(wǎng)。

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