西门子变频器技术入门及实践 课件 第3、4章 西门子G120变频器、G120变频器安装与接线

西门子变频器技术入门及实践-33西门子G120变频器3.1西门子变频器产品3.2G120内置式变频器3.3G120分布式变频器和紧凑型变频器3.1西门子变频器产品根据使用范围和工艺需求的不同，西门子变频器分为低压变频器、高压变频器和直流变频器。SINAMICS系列驱动产品是西门子变频器最新的驱动平台。类型低压交流直流电压中压交流V系列G系列S系列DCM中压系列功率0.12-30kW0.37-6600kW0.15-5700kW6kW-30MW0.15-85MWSINAMICS系列驱动产品类型及应用SINAMICSG120系列变频器SINAMICSG系列产品属于常规性能变频器，对电动机的转速的动态性能要求不太高，适用于对动态性能有基本或中等需求的场合，主要包括G110、G110D、G120、G120P、G120C、G120D、G120L、G130和G150等。G120系列变频器可实现对交流异步电动机进行低成本、高精度的转速/转矩控制。从结构形式的不同，主要分为：（1）内置式变频器（例如G120、G120P、G120L）（2）紧凑型变频器（例如G120C）（3）分布式变频器（例如G120D）3.2G120内置式变频器SINAMICSG120内置式变频器由多种不同功能单元组成，其中两种必要的单元包括控制单元（ControlUnit，简称CU）和功率模块（PowerModule，简称PM）。标准型变频器组成3.2.1控制单元CU控制单元CU的型号主要包括：CU230P-2、CU240B-2、CU240E-2和CU250S-2等系列。型号订货号现场总线协议集成的I/O接口CU230P-2HVAC6SL3243-0BB30-1HA3USS，ModbusRTUBACnetMS/TPP1协议——6DI3DO4AI2AOCU230P-2DP6SL3243-0BB30-1PA3PROFIBUSDPPROFIdriveCU230P-2PN6SL3243-0BB30-1FA0PROFINETPROFIdrivePROFIenergyEtherNet/IP——CU230P-2CAN6SL3243-0BB30-1CA3CANopen——CU240B-26SL3244-0BB00-1BA1USS，ModbusRTU——4DI1DO1AI1AOCU240B-2DP6SL3244-0BB00-1PA1PROFIBUSDPPROFIdriveCU240E-26SL3244-0BB12-1BA1USS，ModbusRTU——6DI3DO2AI2AO1F-DICU240E-2DP6SL3244-0BB12-1PA1PROFIBUSDPPROFIdrivePROFIsafeCU240E-2PN6SL3244-0BB12-1FA0PROFINETPROFIdrivePROFIsafePROFIenergyEtherNet/IP——型号订货号现场总线协议集成的I/O接口CU240E-2-F6SL3244-0BB13-1BA1USS，ModbusRTU——6DI3DO2AI2AO3F-DICU240E-2DP-F6SL3244-0BB13-1PA1PROFIBUSDPPROFIdrivePROFIsafeCU240E-2PN-F6SL3244-0BB13-1FA0PROFINETPROFIdrivePROFIsafePROFIenergyEtherNet/IP——CU250S-26SL3246-0BA22-1BA0USS，ModbusRTU——11DI3DO2AI2AO4DI/DO3F-DI1F-DOCU250S-2DP6SL3246-0BA22-1PA0PROFIBUSDPPROFIdrivePROFIsafeCU250S-2PN6SL3246-0BA22-1FA0PROFINETPROFIdrivePROFIsafePROFIenergyEtherNet/IP——CU250S-2CAN6SL3246-0BA22-1CA0CANopen——集成的安全功能类型名称功能说明应用STO安全转矩截止•防止驱动意外启动•驱动安全切换至无转矩状态；由于不需要预充电时间，所以运动能够快速恢复如传送带运输行李/包裹、输送供应、转移SS1安全停车1•快速、安全地在监控下停车，尤其是转动惯量大的应用•无需编码器如锯床、开卷机、挤出机、离心机、堆料机的提升SBC安全抱闸控制•安全控制抱闸，可在无电流状态下激活•防止悬挂/牵引负载下落如起重机、收卷机SLS安全限速•降低驱动速度并持续监控，该功能可在设备运行时投入使用•无需编码器如压机、冲床、收卷机、传送带、磨床SDI安全转向•该功能确保驱动仅可在选定方向上转动如堆垛机、压机、开卷SSM安全速度监控•当驱动速度低于特定限值时，该功能将会发出一个安全输出信号。如磨床、输送线、钻床、铣床、包装机控制单元基本安全功能扩展安全功能STOSS1SBC1)SLSSDISSMCU230P-2————————————CU240B-2————————————CU240E-2√——————————CU240E-2F√√——√√√2）CU250S-2√√√√3）√3）√3）注：1)SBC功能需要安全制动继电器。2)SSM可能只适用于CU240E-2DP-F/CU240E-2PN-F控制单元（带PROFIsafe）。3)带扩展安全功能许可证。3.2.2功率模块PMSINAMICSG120内置式变频器主要的功率模块PM型号包括：PM230、PM240、PM240-2和PM250，外形尺寸有FSA、FSB、FSC、FSD、FSE、FSF和FSGX等规格。控制单元功率模块（IP20）CU230P-2CU240B-2CU240E-2CU250S-2PM230√√√—PM240-2√√√√PM240√√√√PM250√√√√功率模块电压PM230PM240PM250PM240-21AC：200...240V+/-10%——0.12-0.75kW——0.55-4kW3AC：200...240V+/-10%——————5.5-55kW3AC：380...480V+/-10%0.37-75kW0.37-250kW7.5-90kW0.55-250kW3AC：500...690V+/-10%——————11-132kWG120的功率模块PM功率参数G120变频器控制单元与功率模块的组合3.2.3操作面板BOP/IOP操作面板的类型包括基本操作面板（BOP-2）和智能操作面板（IOP）。3.2.4变频器系统其他部件（1）屏蔽连接套件和DIN导轨安装适配器（2）进线侧电源组件（3）直流母线部件（4）输出侧电源组件（1）屏蔽连接套件和DIN导轨安装适配器屏蔽连接套件及其安装外形尺寸用于功率模块的屏蔽连接套件DIN导轨安装适配器PM240，PM250PM260FSA6SL3262-1AA00-0BA0——6SL3262-1BA00-0BA0FSB6SL3262-1AB00-0DA0——6SL3262-1BB00-0BA0FSC6SL3262-1AC00-0DA0————FSD6SL3262-1AD00-0DA06SL3262-1FD00-0CA0——FSE6SL3262-1AE00-0DA0————FSF6SL3262-1AF00-0DA06SL3262-1FF00-0CA0——（2）进线侧电源组件进线滤波器、进线电抗器、熔断器和断路器为可用于G120变频器基本单元的进线侧电源组件。（3）直流母线部件G120变频器可以选择制动电阻、制动模块和制动继电器作为直流母线部件。（4）输出侧电源组件G120变频器的输出侧电源组件包括输出电抗器、正弦波滤波器等。3.2.5选型、配置和调试软件（1）DriveTechnologyConfigurator（DTConfigurator）西门子驱动产品离线选型指南（2）在线DTConfigurator西门子驱动产品在线选型工具（3）SIZERforSiemensDrivesSINAMICS及MICROMASTER4系列驱动产品的选型工具（4）DriveES软件

可以组态、分析、诊断和启动西门子运动控制单元的一种配置系统软件（5）STARTER调试工具

可实现SINAMICS及MICROMASTER4系列变频器的调试、优化和诊断的一款软件（6）SINAMICSStartdrive调试工具

集成在TIAPortal中，用于SINAMICS系列驱动产品的配置、调试及诊断的软件工具。3.3G120分布式变频器和紧凑型变频器SINAMICSG120D分布式变频器由两部分组成：控制单元（CU）和功率模块（PM）。外观型号接口编码器类型订货号CU240D-2DPPROFIBUSHTL编码器6SL3544-0FB20-1PA0CU240D-2DP-FPROFIBUSHTL编码器6SL3544-0FB21-1PA0CU240D-2PNPROFINET，Ethernet/IPHTL编码器6SL3544-0FB20-1FA0CU240D-2PN-FPROFINET，Ethernet/IPHTL编码器6SL3544-0FB21-1FA0CU240D-2PN-FPPPROFINET，Ethernet/IP推拉式连接器HTL编码器6SL3544-0FB21-1FB0CU240D-2PN-FFO

PROFINET，Ethernet/IPLWL连接器HTL编码器6SL3544-0FB21-1FC0控制单元CU240D-2外观尺寸规格额定输出功率额定输出电流订货号基于重过载能力（HO）FSA

0.75kW

2.2A

6SL3525-0PE17-5AA1

1.5kW

4.1A

6SL3525-0PE21-5AA1

FSB3.0kW

7.7A

6SL3525-0PE23-0AA1FSC4.0kW10.2A6SL3525-0PE24-0AA15.5kW

13.2A

6SL3525-0PE25-5AA1

7.5kW

19.0A

6SL3525-0PE27-5AA1

功率模块PM250D①带状态LED的数字量输入0~5②总线IN和OUT（PROFINET或PROFIBUS）③24VDC电源（IN和OUT）④手持型操作面板IOP的光纤接口⑤变频器状态LED⑥USB-PC接口，PROFIBUS地址开关和总线终端开关⑦带状态LED的数字量输出0和1⑧HTL编码器接口⑨模拟量输入0和1⑩存储卡的插槽（在控制单元的背面）⑪PROFINET状态LED⑫保护接地端子⑬电源连接器⑭连接器，用于接入电机、抱闸和温度传感器将控制单元安装于功率模块上需要在①-⑥处正确安装密封圈。如果密封圈安装不正确，驱动将无法达到防护等级IP65，此时，变频器不防水也不防灰尘，可能会损坏变频器。3.3.2紧凑型变频器G120CSINAMICSG120C紧凑型变频器是将控制单元和功率模块做成一体的集成式变频器。外形尺寸为FSAA、FSA、FSB、FSC的G120C变频器的接口外形尺寸为FSD、FSE、FSF的G120C变频器的接口本章小结本章主要对西门子变频器产品做了简单介绍，并以SINAMICSG120系列变频器为例，介绍该系列变频器的类型和主要组成部件，以及用于变频器选型、配置和调试的相关软件。根据结构形式的不同，G120系列变频器的类型主要分为内置式变频器、紧凑型变频器和分布式变频器。本章以G120内置式变频器为例，重点介绍变频器的控制单元CU、功率模块PM、操作面板和其他部件等组成部分，同时也对G120分布式变频器和紧凑式变频器产品外观和基本参数做了简单介绍。通过本章学习，可以对西门子G120系列变频器系统有了初步认识。西门子变频器技术入门及实践-44G120变频器安装与接线4.1机械安装4.2电气连接4.1机械安装4.1.1安装功率模块附件4.1.2安装功率模块4.1.3安装控制单元4.1.4安装操作面板4.1.1安装功率模块附件4.1.2安装功率模块（1）将功率模块安装在控制柜中。（2）保持与控制柜中其他组件之间的最小间距。（3）垂直安装功率模块，电源和电机端子朝下。（4）根据功率模块端子配置连接电机电缆和电源电缆。（5）使用紧固件，按照要求的紧固扭矩（3Nm）对功率模块进行固定和安装。注意：如果安装穿墙式功率模块，则在将穿墙式设备装入控制柜内时，需要使用一块安装框架。西门子安装框架配有必要的密封件和外框，可保证安装达到防护等级IP54。另外，为满足电磁兼容要求，必须将变频器安装在没有喷漆的金属表面上。4.1.3安装控制单元功率模块正面有4个狭窄矩形卡槽。安装控制单元拆卸控制单元4.1.4安装操作面板在控制单元上安装操作面板通过柜门安装套件连接操作面板通过电缆连接手持式操作面板4.2电气连接4.2.1电磁兼容安装4.2.2功率模块的接口4.2.3变频器功率模块与电源的连接4.2.4变频器功率模块与异步电机的连接4.2.5连接电机抱闸4.2.6连接制动电阻4.2.7电源、电机和变频器功率模块连接示例4.2.8控制单元端子定义与接线4.2.1电磁兼容安装设备分区：A区为电源端子区；B区为功率电子元器件，该区中的设备生成磁场；C区为控制系统和传感器区，其功能受磁场的影响；D区为电机和制动电阻等设备区，该区中的设备生成磁场。保证设备安全间距≥25cm，使用独立金属外壳或大面积隔板等其中一种措施对区域进行电磁去耦。将不同区域的电缆敷设在分开的电缆束或电缆通道中。在区域的接口处使用滤波器或隔离放大器，以便于实现电磁兼容安装。4.2.2功率模块的接口PM230接口FSA至FSC的PM240-2接口FSD至FSF的PM240-2接口FSGX的PM240接口PM250接口FSD/FSE/FSF/FSG功率模块上电源、电机和制动电阻的端子连接器FSA/FSB/FSC型功率模块的端子连接器4.2.3变频器功率模块与电源的连接①如果变频器功率模块的端子上有外盖，打开外盖。②将电源电缆连接到功率模块端子U1/L1,V1/L2和W1/L3上。③将电源的保护接地线连接到变频器功率模块的PE端子上。④如果变频器功率模块的端子上有外盖，合上外盖。根据现行的国家标准《低压配电设计规范》（GB50054），低压配电系统有三种接地形式，即IT系统、TT系统、TN系统。（1）TN系统分开传送N和PE且带有接地星点的TN系统（2）TT系统传送中性线N的TT系统（3）IT系统传送中性线N且带有保护接地线阻抗的IT系统（4）保护地线①-④分别为电源、变频器、机柜与电机的保护地线。保护接地线①-④的最小横截面取决于电源或电机连接线的横截面的大小。保护地线的连接4.2.4变频器功率模块与异步电机的连接（1）电机电缆连接到变频器功率模块端子的U2、V2、W2和PE上（2）电机电缆连接到