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行 业：电气 工控电器 DCS/PLC系统
发布时间：2022-01-24
通过变速运行可节省多达 70% 的能源 使用 SINAMICS 时，通过控制电机转速可产生巨大的节能潜力。 特别是对于通过机械节流阀和阀门运行的泵、风机和压缩机，其 蕴藏的节能潜力尤为巨大。此时变频器驱动的变速运行将带来显 著的经济优势：与机械控制系统不同，部分负载运行时的能耗总 是根据当前的需求即时调整。这样便不会浪费能源，节能效率可 达 60 %，极端情况下甚至可达 70 %。另一方面，若从维护和检 修方面考量，变频驱动较机械控制系统同样具有显著优势可以避 免电机直接启动时的电流尖峰和转矩波动，管道系统中的压力波 以及持续损伤设备的气穴或振动也将得以消除。平滑的启动和减 速可降低机械系统的负荷，并显著延长整个驱动链的寿命。
制动能量的再生回馈 在传统的驱动系统中，制动时所产生的能量通过制动电阻转化为 热能。具有回馈能力的变频器 SINAMICS G 和 SINAMICS S 可将 产生的制动能量地回馈至电网，而不需要使用制动电阻。这 样一来可节省多 60 % 的能源需求，例如在起重应用中。回馈 的电能可在设备的其他位置重新得到利用。此外，功率损耗的降 低可以简化系统的冷却方案，从而可使产品结构更为紧凑。 在组态的所有阶段显示能耗 在组态阶段，组态工具 SIZER for Siemens Drives 会提示具体的 能源需求信息。此时整个驱动链中的能耗可见，并与不同的驱动 方案进行比对。 SINAMICS 与节能电机组合使用 工程设计的集成性不仅体现于 SINAMICS 系列驱动，也体现于上 层自动化系统及各种功率等级、种类丰富的高能效电机。与之前 的电机产品相比，这些电机的能效提升达 10 %。
规格 依照使用范围的不同，SINAMICS 系列为每一种驱动任务提供量身定做的优解决方案。
平台方案 SINAMICS 的所有产品规格都基于相同的技术平台。共同的硬件 和软件组件以及标准化的设计、组态和调试工具可保证所有组 件之间的高度集成。SINAMICS 可以覆盖全系列的驱动任务。 SINAMICS 的各种规格均可方便地相互组合。
质量管理符合 DIN EN ISO 9001 标准 SINAMICS 可以满足的质量要求。整个开发和生产过程中所 采取的各种质量保证措施可确保该系列产品始终如一的高质量 水准。 而且，我们的质量管理体系通过了立机构的认证，符合 DIN EN ISO 9001标准。
IDS – 优集成 西门子集成驱动系统 (IDS) 提供了相互匹配的驱动组件满足 您的要求。在从工程配置、调试一直到运行的整个过程中，驱 动组件将作为集成驱动系统发挥其优势通过 Drive Technology Configurator 进行系统配置：只需要在组态工具 SIZER for Siemens Drives 中选择电机和变频器并加以设计。调试工具 STARTER 同 时还集成了电机数据，并且可以实现调试的简化。集成驱动 系统集成在 TIA 博途中 - 这可以简化工程配置、调试和诊断。
可用性 可用性是指因某单一设备出现问题而造成整个生产流程停产的失 效率，因此就可用性方面而言，重点在于：设备只有在至关重要 的自我保护状态下才能故障停机，且能快速的定位存在的问题并 排除故障。 提升可用性特征的方法和措施 • 并联，例如一个功率单元故障时仍可以使变频器以紧急模式 （功率可能有所降低）工作 • 自动重启 • 捕捉再启动 • 带动态缓冲的 Vdc 控制 • 冗余运行（硬件、通信等） 设定值和指令 设定值通道构成设定值源与电机闭环控制之间的连接元件。变频 器具有同时从两个设定值源进行设定值输入的属性。总设定 值的生成以及随后对其进行的修改（调整方向，跳转频率，斜坡 上升/下降）在设定值通道中进行。 各种指令源所发出的的要求通常是：在不同的情形（普通运行/紧 急运行）和/或不同的模式下，从不同的地点（本地/远程）对驱 动进行操作。借助 （BICO 互 联技术），能够在 SINAMICS 中完全立地对指令源和设定值源 进行组合配置。 参数切换，可以使用： • 数据组切换 • 自由功能块 (FFB) 中的切换块 • 固定值 限制器和 限制器或限制功能用来限制输入和/或输出量使其适应所连接的机 械设备,这意味着并不是所有调节变量采用整个调节范围,而是特 意的进行限制来实现对设备的保护，以增强生产的安全性和生产 流程的质量。 定时器/运行时间计数器用于获取信息或确定流程的时间特性曲线。 • 记录制造商的应用信息 • 记录用户的使用时间 • 可配置定时器，用于对间隔时间进行 • 可配置定时器，用于以特定的间隔时间触发动作（例如维护 作业） 功能用于提前发现可能对工作机械有害甚或较为危险的状 态，从而可采取适宜的响应措施。若未采取相应的响应措施，可 能会终导致变频器的保护响应（可能包括故障停机）。
诊断 “诊断”子功能组集中了所有在确定问题原因时所能提供的有价 值的协助功能。 对于流程中或运行的工作机械中的问题，需要额外对变频器测 量值进行解译。为此必须以时间关联的方式设置各信号并进行 观察。 其中包括： • 故障和报警缓存 • 诊断缓存 • 信号丢失中断操作列表 • 用于为信号特性曲线进行时间分配的跟踪记录 • I/O 模拟 • 报文内容诊断 • 端子状态 保护 所有保护功能均用于防止对变频器和/或电机造成的损害。因此， 关断保护阈值不可参数设置，而是根据装配的组件采用固定的出 厂设置。不过在个别中可以将报警阈值设置为关断阈值的相 关量。这样便能在出现报警时采取优化流程的响应措施。 除保护硬件外，还能对参数设置进行保护，从而防止客户的专有 技术受到未经许可的访问和复制。 • 写保护 • 专有技术保护 • 拷贝保护
使用 SINAMICS S120 所集成的安全功能能够在实际应用中实现对 人员和设备的保护。其适用于需要灵活的安全功能的机器和 设备，且有助于度身定制安全方案。 除基本功能（STO、SS1、SBC）外，SINAMICS S120 还提供扩 展功能（带有 SBR/SAM 的 SS1、SS2、SOS、SLS、SDI、SSM、 SLP、SP、SBT）。 SP 功能和 SBT 诊断功能超出 IEC 61800-5-2 所定义的功能范畴。 安全集成功能完全集成至驱动系统。可采用以下方式将其激活： • 通过控制单元 CU310-2 上的安全相关输入 • 通过端子模块 TM54F 上的安全相关输入 • 通过采用 PROFIsafe 协议的 PROFIBUS 或 PROFINET 安全集成功能完全通过电子方式执行，因此响应时间较外部执行 功能的方案要短。 安全功能除了用端子、PROFIsafe 或“端子+PROFIsafe”选中 生效外，还可以自动生效。在这种模式中，安全功能在变频器上 电后一直选中。 示例： 通过“自动生效的 SLS”可实现，如对速度的，该 可阻止驱动超出机械转速极限。此处由于“自动生效”功能而不 必使用 F-DI 或者 F-CPU。
安全转速/位置检测 可使用增量编码器或值编码器实现驱动器的位置值安全检 测。实际值安全检测基于增量通道 A/B 的冗余计算来实现，增量 通道可提供 1 Vpp 的 sin/cos 信号。所用编码器类型必须采用纯 粹的模拟技术来创建和处理的 A/B 轨迹信号。可通过编码器模块 读入编码器信号。 借助 HTL/TTL 编码器可在双编码器系统中采用安全实际值检测。 在此情形下，须注意速度分辨率的下限。通过编码器模块 SMC30 读入编码器信号。 或者也可使用集成了 DRIVE-CLiQ 接口的电机。在此情形下，转 速实际值或位置实际值在电机中安全生成，并经由基于 DRIVECLiQ 的安全通信传送至控制单元。 在设计编码器的机械结构时，必须确保编码器轴不会松脱或滑 动。相关注意事项，请参见 IEC 61800-5-2：2016，表 D.16。 满足电气和机械要求的西门子电机的列表可从以下网址获取：安全速度/位置检测可采用以下系统完成： • 单编码器系统 • 双编码器系统 单编码器系统 在单编码器系统中，只将电机编码器用于安全实际值检测。 双编码器系统 双编码器系统指使用两个立的编码器来检测实际值。实际值经 DRIVE-CLiQ 传送至控制单元。采用无 DRIVE-CLiQ 接口的电机 时，必须选配一个编码器模块。 不带编码器的安全实际值检测 不带编码器时，也可采用带 SAM/SBR 的安全停止 1 (SS1)、安全 限制速度 (SLS)、安全速度 (SSM) 和安全运行方向 (SDI) 等扩 展功能（与异步感应电机和 SIEMOSYN 电机搭配使用）。此处， 用于电机控制的编码器对安全功能没有任何意义。 有关不带编码器的安全功能的更多详细信息请见安全集成功能 手册。 安全停止 2 (SS2)、安全运行停止 (SOS)、安全限制位置 (SLP) 、 安全位置传输 (SP) 和安全制动测试 (SBT) 这些扩展功能始终需要 安全编码器系统。 授权 Safety Integrated（安全集成）基本功能无需授权。 Safety Integrated（安全集成）扩展功能需要授权。该授权不限 制所使用的安全功能的种类和数量。授权可随附于存储卡中供 货。或者也可以购买单用户授权。
安全制动控制 对于书本型功率部件，其集成有安全制动控制系统。 对于 Safe Brake Control (SBC) 功能，针对模块型功率单元，需 要一个安全制动继电器，而对于装机装柜型功率单元，则需要一 个安全抱闸适配器。 借助安全制动继电器/安全抱闸适配器，以及模块型/装机装柜型 功率单元所集成的制动控制系统，便能实现对机电型电机抱闸的 安全控制。 安全制动继电器用于控制 DC 24 V 制动；安全抱闸适配器用于控 制 AC 230 V 制动。STO 功能生效时，安全制动继电器/安全抱闸 适配器将连接的抱闸安全闭合。SBC 功能对制动控制进行， 但不其机械系统。 变频器借助电机抱闸功能对所连接的抱闸进行控制。 不需要采用外部过压抑制装置。用于连接至功率模块的成形电缆 包含在安全制动继电器的供货范围中。连接安全制动适配器，需 要一根连接电缆。 采用安全制动继电器/安全抱闸适配器时，抱闸的控制符合IEC 61508 SIL 2和EN ISO 13849-1 PL d及3类。
SINAMICS 是西门子“全集成自动化”的组成部分。SINAMICS 在组态、数据管理以及与上层自动化系统通信等方面的集成性， 可确保其与 SIMATIC、SIMOTION 和 SINUMERIK 控制系统组合 使用时成本低廉。 根据应用选择适合的变频器，并将其集成至自动化方案中。变 频器也相应地依据用途明确划分为不同类别。根据变频器的类 型，提供多种不同的通信方式实现与自动化系统的连接： • PROFINET • PROFIBUS • EtherNet/IP • Modbus TCP • Modbus RTU • AS-Interface • BACnet MS/TP
应用范围 SINAMICS 是西门子推出的、产品范围宽广的驱动器系列，适用 于工业领域的机械和设备制造。SINAMICS 提供的解决方案可应 对各种驱动任务： • 过程工业中的简单泵类和风机应用 • 离心机、压力机、挤压机、升降机、传送带和运输设备等单轴 驱动 • 纺织机、薄膜机和造纸机以及轧钢设备的多轴驱动系统 • 机床、包装和印刷设备使用的高动态伺服驱动装置
驱动技术方案着眼于在所有转矩范围、功率等级和电压级别下实 现的生产能力、能效和可靠性。 西门子不仅提供适用于各种驱动任务的新型变频器，也提供种类 丰富的高能效电机产品来和 SINAMICS 搭配使用，其中包括低压 电机、齿轮箱电机、防爆电机和高压电机。 此外西门子在 130 个国家设置的超过 295 个服务网点为客户提供 全球性的售前和售后服务，以及诸如应用咨询或运动控制方案等 。
能效 能源管理流程 的能源管理咨询可识别出能源流、测算节能潜力、并通过针 对性的措施实现节能。 近三分之二的工业用电需求来自电气驱动。因此所采用的驱动技 术显得尤为重要，其须确保在组态阶段即可有效降低能耗，并且 支 持 设 备 可 用 性 及 流 程 稳 定 性 的 后 续 优 化。西 门 子 通 过 SINAMICS 提供强有力的高能效方案；根据具体应用，采用这些 方案可显著降低用电成本。
