用於基本驅動系統的高性價比變頻器SinamicsG110論文
用於基本驅動系統的高性價比變頻器SinamicsG110論文
通常，機械設計工程師和開發人員往往不會將變頻器（即所謂的變頻驅動裝置）作為"基本"的驅動裝置。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勢，而且在經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，而且也經過了實踐的考驗，但在大多數情況下不能滿足不斷出現的新要求。如果機械製造商和工廠管理者想要透過成本最佳化來獲得競爭優勢的話，採用變頻器作為驅動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透過為各種應用物件提供精心打造的產品從中獲利。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整合解決方案。由於它具有出色的靈活性，使得機械工程師們在低端效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援。這一理念僅僅透過該產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、價位適中的變頻調速裝置，可用於各種速率的驅動系統，功率範圍可從120W-3kW不等。今天，如果應用系統採用開環速度控制，或者電動機的轉速是透過機械方法或液壓機構來調節的話，採用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所具有的良好價效比，使之成為大多數應用物件驅動裝置的首選。使用這種出色的驅動解決方案時，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、電磁耦合器之類的環節。當採用具有閉環速度控制的水泵時，通常無需在下游再使用節流閥。這意味著管道系統將處於較低的液壓--機械負荷之下，從而延長裝置的使用壽命。通常，甚至還可能減少管道系統中的一些環節。
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、柵欄、旋轉式廣告牌等，以及類似的應用物件由於採用這一驅動裝置而具有優良的控制性能。在變頻驅動裝置中整合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）設定值等均可透過簡單的設定來選定；無需外部制動電阻的快速電氣制動，擴充套件的整合保護功能，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頻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變頻器由於具備較高的調製脈衝頻率，因此執行非常平穩。
幫助克服種種障礙
既然採用頻率控制的驅動裝置具有如此之多的好處，為什麼許多機械設計工程師並沒有採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驗豐富的客戶支援人員解釋道："許多機械設計工程師不喜歡配置並使用變頻器，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於使用的軟體工具的原因，而且這兩種軟體工具還專門為Sinamics系列變頻器進行了最佳化處理：Sizer可用於界定驅動裝置的規格，Starter則可用於除錯變頻器。戴維·潘託斯先生負責西門子自動化與驅動集團（A&D）的裝置策略工作，這一工作涉及大量的技術訣竅，他說道:"如果您想透過滑鼠輕輕點選電子郵件即可選定若干選項，那麼，實現這一切非Sizer莫屬。同時您還可透過軟體除錯工具Starter找到自己應用物件的最佳化配置，以及Sinamics變頻器的最佳化引數。"
為確定電動機和變頻器的最佳化組合，Sizer只需要瞭解所要求的功率範圍即可。Sinamics系列變頻器具有較高的'過載能力，確保使用者可以選用成本最優的配置，效能還十分可靠。
"只需一把螺絲刀，就可以接通變頻器並投入使用"
Sinamics變頻器機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，因為它採用了創新的IGBT技術，可適合各種裝置的需求。SinamicsG110的電源連線方法與接觸器相似，電源電壓在頂部連線，電動機電纜則在底部連線，並採用了帶有明顯標示的便於識別的螺釘接線端子，取代了以往價格昂貴的專用聯結器。同時還選用了無螺釘接線的控制端子，便於與控制電纜的連線。因此，SinamicsG110變頻調速裝置在世界各地使用都非常方便，利用當地的技術條件即可進行安裝和除錯。
對電源的要求寬鬆：一相進，三相出
Sinamics變頻器系列選用高速IGBT技術，不僅可以實現較高調製脈衝頻率的電壓-頻率控制，使其功率損失較低，同時還可以用於從單相電源生成三相電動機電源。SinamicsG110變頻器可用於所有的50Hz或60Hz頻率市電電源，適用於200-240V額定市電電壓。允許電源電壓的偏差為+10%/-10%。整合有EMC濾波器的Sinamics型變頻器還可以在民用和工業用電網中使用。
對使用者友好，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、對使用者友好等方面的要求，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體實現的所有功能，對成本高低起主導作用的硬體配置方案可按照需要選擇選件來實現。
關於標準軟體功能，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，以及可自由引數化的多點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變頻器還可以透過抑制跳轉頻率的頻頻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並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引數化的數字量輸入、一個數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後自動再起動功能相得益彰。SinamicsG110變頻器還具有對負載浪湧極其快速的限流功能以及其他現場所需的功能，使得整合在標準變頻器軟體中的功能更加完善。
變頻器還有多種型別的介面可供選用（模擬量輸入或透過RS485序列介面和USS協議進行控制）；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使用者要求的所有功能，並實現成本的最佳化。
SinamicsG110變頻器的資料文件也是對使用者友好的：每個變頻器都配有"入門指南"，為使用者提供安裝和試執行所需要的重要基礎知識。另外，還向使用者提供由光碟刻錄的除錯工具軟體如Starter和詳細技術資料的電子版本，它們也可以透過網路下載。"OEM客戶無需面對有關SinamicsG110的大量光碟，也無須使用大量書面的檔案和技術資料，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技術資料的細節。"這就是市場營銷人員要求資料和資訊要篇幅簡煉，幷包括諸多重要資訊的原因所在。
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。使用該產品，不僅可以簡便地直接訪問變頻器所有的引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用的SinamicsG110引數複製功能。變頻器的資料可以在操作面板中永久儲存，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場對引數進行重新整理，那末，利用BOP操作是一個特別簡單的過程。
關於SinamicsG110的使用情況已有很多使用者反饋，認為BOP的確是一種極有價值的可選件。由於具有操作預設定值，SinamicsG110在現場就位後即可馬上進行除錯和投運，即便沒有基本操作面板或PC/工業程式設計裝置也不會影響使用。LED可對使用者提供支援，並提供重要的操作狀態資訊。
變頻器可以透過DIP開關輕鬆地切換為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裝置的一部分便捷地在工業環境中整合
具有模擬輸入的SinamicsG110變頻器可以在沒有任何計算機支援的情況下使用。這就是說，它可以理想地用於沒有上位控制系統的單機驅動的裝置中。具備RS485/USS串列埠的SinamicsG110變頻器可以價位極低地實現與網路的連線，或與機械裝置和工廠控制系統的連線。終端電阻可透過DIP開關接入網路，也可在變頻器上直接安裝（該變頻器是匯流排末端的最後一個節點）。Starter軟體除錯工具已整合在SimotionScout和SimaticStep7工程師站中。即SinamicsG110作為最小的一種Sinamics變頻器，可與西門子公司的整合自動化總理念相匹配。
西門子公司的服務網路遍及全球，其全球的物流設施可為終端使用者和機械OEM提供安全保障，確保快速完成技術支援和裝置的更換。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效能是過硬的。
SinamicsG110：完美的選擇
SinamicsG110使用簡便，證明了高效能變頻器的低端效能也非常出色。實際上，Sinamics系列的變頻調速裝置正是為此而設計的。透過SinamicsG110小型變頻器應用所獲得的經驗也適用於其它大功率與/或高效能的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範圍已達到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，可用於大功率的風機、水泵、壓縮機等驅動物件。功率範圍還可繼續擴大到幾十兆瓦，包括多軸傳動和運動控制系統中使用的具有伺服控制和向量控制功能的動態驅動裝置。
靈活新穎的創新變頻器
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、極高的價效比、使用簡便、全球適用、世界範圍的服務網路等。這意味著它為機械設計工程師和開發人員在變頻調速方面帶來了巨大的優勢，在傳統應用方面也是如此，即在技術和經濟上可以獲得顯著的效益。的確，SinamicsG110是一種靈活新穎的創新變頻器。
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。所有引數的更改都可利用PC、上位控制系統或操作面板來完成。
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，用於最佳化變頻器的引數，並支援故障診斷功能。還可以利用BOP的複製功能透過序列藉口實現快速除錯，複製功能無需程式設計器或PC作為支援。
圖4(SINAMICSG110－PC至變頻器的連線元件)