SINAMICS Drives SINAMICS G120. Il convertitore di frequenza modulare ad efficienza energetica, sicuro e robusto. Brochure Giugno 2011

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1 Il convertitore di frequenza modulare ad efficienza energetica, sicuro e robusto Brochure Giugno 2011 SINAMICS Drives Answers for industry.

2 Il convertitore di frequenza modulare, sicuro e ad efficienza energetica Campo di impiego: Azionamenti per la costruzione di macchine è l'azionamento universale per l'intero settore commerciale e industriale: nei campi come l'industria meccanica, automobilistica, tessile, nella stampa e nel confezionameno, nell'industria chimica nonché per applicazioni generali quali ad es. la tecnica dei trasporti industriali, le acciaierie, petrolifero e gas, l'offshore e per la produzione di energia rigenerativa. Perfetto per applicazioni centralizzate Per impieghi standard: Il convertitore di frequenza è modulare ed è costituito da una unità di regolazione (Control Unit, CU) e da una parte di potenza (Power Module, PM) per il campo di potenza da 0,37 kw a 250 kw. La molteplicità dei componenti disponibili permette ad ogni utente di assemblare facilmente il convertitore più adatto. A seconda delle esigenze relative ad hardware, comunicazione e tecnica di sicurezza, si devono semplicemente combinare i rispettivi blocchi. Le innovazioni ampliano costantemente il sistema G120 con nuovi elementi e possibilità applicative: n n n n Safety Integrated Efficienza energetica Impiegabilità in ambienti gravosi e resistenza Semplicità d'uso dall'installazione fino alla manutenzione Caratteristiche principali Meccanica n Struttura modulare n Concetto di raffreddamento innovativo per una maggiore robustezza Elettronica n Recupero in rete, scarsa influenza sulla tensione di rete, risparmio energetico, non sono necessarie le resistenze di frenatura n Sorveglianza della temperatura dei semiconduttori n Safety Integrated (STO, SS1, SLS, SDI, SSM) senza encoder n Scheda di memoria MMC sostituibile Comunicazione n PROFIBUS, PROFINET, PROFIsafe, Modbus RTU, CANopen, USS, BACnet MS/TP n Integrato nella Totally Integrated Automation fa parte della famiglia di azionamenti SINAMICS per soluzioni di azionamento innovative e a prova di futuro Ampio campo di potenza da 0,12 kw a 120 MW Esecuzioni sia in bassa che in media tensione Funzionalità omogenea grazie ad una piattaforma hardware e software comune Engineering comune per tutti gli azionamenti - SIZER per la progettazione - STARTER per la parametrizzazione e la messa in servizio Elevato grado di flessibilità e modularità SINAMICS offre un azionamento adeguato per ogni applicazione e tutti gli azionamenti possono essere progettati, parametrizzati, messi in servizio e utilizzati in modo omogeneo. Bassa tensione Media tensione SINAMICS G SINAMICS S SINAMICS GM/SM/GL 0, kw 0, kw 0,8 120 MW 2

3 Con Efficient Infeed Technology L'innovazione unica al mondo nella classe dei convertitori compatti: rigenerazione in rete negli apparecchi piccoli, semplici ed economici. Possibilità di impiego ovunque sia richiesta una resistenza di frenatura: ad es. applicazioni con movimenti verticali, azionamenti per veicoli di trasporto, macchine di lavorazione con elevati momenti d'inerzia, centrifughe, energie rinnovabili (centrali idrauliche, centrali eoliche). Reattanza di rete e resistenza di frenatura Oneri di progettazione e di montaggio Armonica prodotta Generazione di calore in fase di frenatura Assorbimento di corrente e alimentatore d energia Efficienza energetica Vantaggi Applicazioni Esempio applicativo Disinserzione elettrica sicura con Safe Torque Off (STO) n Protezione contro un avviamento incontrollato dell'azionamento (nessuna separazione galvanica tra motore e azionamento) n L'azionamento viene commutato in modo sicuro senza coppia n Trasporto di pacchi/imballi, fornitura, rimozione n Movimento con una bassa precisione di posizionamento e senza sincronismo assi Nastro trasportatore: n Possibilità di modificare dinamicamente la velocità n Il peso proprio frena il sistema dopo un tempo relativamente breve n Riavviamento veloce in caso di errore Tecnologia di base Necessario Standard Standard Si Standard Standard Arresto mirato e sicuro con Safe Stop 1 (SS1) Efficient Infeed Technology Non necessario Basso Ridotto No Circa il 22 % in meno Buono n Arresto controllato, rapido e sicuro dell'azionamento n Una sorveglianza indipendente e continua garantisce tempi di reazione minimi. n Non è necessario alcun encoder n Seghe, avvolgitori, rettificatrici, centrifughe, piattaforme di sollevamento, estrusori, trasloelevatori, carrelli di smistamento trasversale, etc. Sega: n Frenatura in sicurezza, la più rapida possibile n Aumento della velocità del processo grazie a tempi di manutenzione ridotti n Invio della segnalazione sicura di stato "arresto raggiunto" al controllo Efficienza energetica I convertitori di frequenza risparmiano energia grazie alla regolazione del numero di giri mirata all'applicazione specifica. Inoltre ora è possibile recuperare energia in rete durante la frenatura nel funzionamento generatorico. In più le funzioni di risparmio energetico integrate possono minimizzare ulteriormente i costi energetici. Modalità U/f Eco: per ridurre le correnti del motore nel campo a carico ridotto; risparmio di energia fino al 40% Modalità Ibernazione: inserzione e disinserzione del convertitore a seconda delle esigenze di processo Topologia del circuito intermedio: riduzione della corrente di linea con un'elevata componente di potenza attiva Fabbisogno energetico recuperata in rete. In più le funzioni di risparmio energetico integrate possono minimizzare ulteriormente Controllo di portata i costi energetici. Velocità limitata sicura (SLS) n Riduzione e sorveglianza continua del numero di giri dell'azionamento n Non è necessario alcun encoder meccanico U/f Modalità Eco: per ridurre le correnti del motore nel campo a carico ridotto; risparmio Risparmio energetico di energia fino al 40% Modalità Ibernazione: inserzione e disinserzione del convertitore All'esterno a seconda del delle esigenze di processo campo di Topologia del circuito intermedio: riduzione Controllo di portata lavoro tipico della corrente con convertitore di frequenza di linea con un'elevata componente di potenza attiva Quantità di portata Safety Integrated La tecnica di sicurezza assume un valore sempre più importante nella tecnica di azionamento e di automazione. Nella sua classe offre funzioni di sicurezza secondo EN già integrate, uniche a livello mondiale. Impiego con basso dispendio della tecnica di sicurezza integrata nella tecnica di azionamento standard. Conforme alle norme con al tempo stesso un incremento della produttività nell'impianto e semplicità di progettazione, gestione e manutenzione. n Presse, punzonatrici, nastri trasportatori, rettificatrici... n Interventi diretti sull'impianto mentre la macchina è in funzione, nella fase di messa a punto o durante la manutenzione Pressa: n Sorveglianza della velocità mentre l'operatore si trova nell'area pericolosa n Funzionamento di messa a punto sicuro, con velocità massima limitata Direzione di movimento sicura (SDI) n La funzione assicura che l'azionamento possa girare solo nella direzione selezionata. n Trasloelevatori, presse, svolgitori Portale di carico: n Possibilità di accesso ad una zona pericolosa per l'operatore, finchè la macchina si muove lontana dall'operatore. Sorveglianza di velocità sicura (SSM) n La funzione segnala quando un azionamento lavora al di sotto di un numero di giri/di una velocità prefissati. n Rettificatrici, foratrici, fresatrici Fresa: n Sblocco di una calotta di protezione quando i giri scendono al di sotto di un limite non critico. 3

4 I convincenti vantaggi standard del sistema Funzioni Vantaggi Modularità Libera combinabilità tra Power Module (PM) e Control Unit (CU) Un sistema per il supporto in fase di scelta (SIZER, configuratore DT) Sostituzione delle unità sotto tensione (Hot Swap) PM e CU sostituibili separatamente Variante di CU con la funzione Safety STO integrata Parti di potenza con Efficient Infeed Technology da 0,37 a 95 kw Numerose possibilità di combinazione di PM e CU Nuova messa in servizio tramite semplice innesto della CU Espansione di potenza facilitata Si acquistano solo le funzioni desiderate Impegno minimo per l'apprendimento Non è necessaria una nuova messa in servizio, solo l'innesto della CU Service facilitato, non è necessaria una reinstallazione completa Variante standard vantaggiosa per le funzioni Safety base più comuni senza la necessità di ulteriori componenti Gestione tramite morsetti o PROFIsafe Notevoli vantaggi per le basse potenze come recupero di energia ed elevata dinamica Installazione e messa in servizio semplici per l'operatore START Porta USB integrata per scopi di progettazione IOP (Intelligent Operator Panel) innestabile, compreso il kit per il montaggio sulla porta dell'armadio BOP-2 (Basic Operator Panel) innestabile Manutenzione remota/diagnostica e parametrizzazione Slot per Micro Memory Card (MMC) Progettazione semplificata grazie a collegamenti intuitivi Messa in servizio rapida senza conoscenze approfondite Riduzione dei tempi per la manutenzione Messa in servizio di base confortevole senza lista di parametri Display a 2 righe per una rappresentazione chiara Messa in servizio/manutenzione semplificata e centralizzata Risparmio di costi grazie all'eliminazione di percorsi operativi Backup dei dati per una facile sostituzione Comunicazione (PROFIBUS, PROFINET, Modbus RTU, CANopen, USS, BACnet) Struttura unitaria della rete Diversi nodi e topologie di rete Vantaggi della tecnologia IT per la produzione (industria) Integrazione diretta nel convertitore Gestione semplificata Riduzione delle interfacce Engineering esteso a tutto l'impianto Aggiornamenti del software Comunicazione senza fili con Industrial Wireless LAN Performance elevate Moduli applicativi specifici per l'industria chimica Tecnologia SiC per 690 V Compatti grazie al filtro sinusoidale integrato Frequenza impulsi 16 khz Parte di potenza con recupero in rete Correnti nei cuscinetti molto basse Elevata caricabilità termica (nessun dissipatore di calore) Robustezza aumentata Cavi lunghi e non schermati ammissibili Isolamento dei cuscinetti non necessario Tutti i vantaggi del recupero in rete 4

5 Funzioni Vantaggi Moduli applicativi specifici per pompe, ventilatori e compressori Assistenti applicativi nel pannello operatore e nel software STARTER 4 regolatori PID integrati liberamente programmabili 3 temporizzatori digitali liberamente programmabili Ingressi digitali con separazione di potenziale a singoli gruppi Ingressi analogici isolati Interfaccia per sonde termiche NI1000/PT1000 Relè da 230 V Curva di coppia lineare e quadratica per macchine fluidodinamiche e pompe volumetriche Collegamento diretto di 3 sensori di pressione/livello Semplice messa in servizio sulla base dei valori di processo nella "lingua dell'utilizzatore", anche per applicazioni complesse come ad es. torri di raffreddamento o livelli dei liquidi Regolazione decentrata per il controllo di processo senza PLC indipendente dal motore Comando di programmi giornalieri e settimanali liberamente selezionabili Nessun ritardo di potenziale Installazione conforme EMC senza componenti aggiuntivi secondo i requisiti dell'industria di processo Collegamento diretto dei sensori di temperatura senza unità di interfaccia esterna Comando diretto di dispositivi ausiliari quali ad es. azionamenti di valvole o di valvole a farfalla Performance di regolazione calibrate sull'applicazione Collegamento degli attuatori usuali dell'applicazione senza componenti aggiuntivi Funzioni software integrate Funzioni PLC per il controllo locale Regolatore PID liberamente parametrizzabile (mini funzionalità PLC) Riavviamento automatico dopo una caduta della rete Riavviamento al volo Bufferizzazione cinetica (regolazione Vdc_min) Risparmio energetico in Modalità sleep Controllo del carico per la sorveglianza delle cinghie di trasmissione, sorveglianza del flusso Impiego flessibile delle funzioni integrate - Risparmio di ulteriori componenti esterni Molteplici funzioni software per l'impiego flessibile in diverse applicazioni Concetto di dissipazione del calore per una robustezza incrementata Variante Push-Through per determinate parti di potenza Smaltimento del calore tramite dissipatore esterno Le unità elettroniche non si trovano nel canale di ventilazione Raffreddamento naturale dell'elettronica Conseguente raffreddamento a convezione della CU Il flusso dell'aria è indirizzato esclusivamente sul dissipatore Schede elettroniche particolarmente robuste (verniciate) La dissipazione del calore avviene verso l'esterno, risparmio di spazio nel quadro elettrico Incremento notevole della robustezza Aumento dell'affidabilità Assicurazione dell'indipendenza dagli influssi ambientali Incremento notevole del ciclo di vita e della durata del convertitore Impiego anche in condizioni climatiche severe 5

6 Struttura user-friendly del La scelta del più adatto si riduce a due o tre passi grazie al sistema modulare impiegato. La parte di potenza si può scegliere in modo ottimale in base alla potenza necessaria, alla tensione di collegamento e ai cicli di frenatura previsti. In funzione del numero di I/O ed eventualmente delle funzioni aggiuntive necessarie, come Safety Integrated o HVAC, si sceglie prima l'unità di regolazione più adatta. Le opzioni di comunicazione sono già integrate e non devono essere ordinate o inserite separatamente. Come opzione si può selezionare solo uno dei pannelli operatore sottostanti per il comando locale. Comando operativo semplice per l'utente: Intelligent Operator Panel e Basic Operator Panel Pannello operatore IOP (Intelligent Operator Panel) BOP-2 (Basic Operator Panel) Descrizione Possibilità d'impiego flessibili Grazie al grande display con testo in chiaro, alla guida a menu e agli assistenti applicativi risulta semplificata la messa in servizio di azionamenti standard. Assistenti applicativi integrati guidano l'utente in modo interattivo durante la messa in servizio di applicazioni importanti quali pompe, ventilatori, compressori e tecnica dei trasporti industriali. Montaggio diretto sulla Control Unit, sulla porta dell'armadio o portatile (in base al tipo di convertitore) Grazie alla guida a menu e al display a 2 righe, la messa in servizio degli azionamenti standard è notevolmente semplificata. Con la rappresentazione contemporanea dei parametri, dei loro valori e dei relativi filtri, la messa in servizio di base di un azionamento può essere eseguita in modo confortevole e nella maggior parte dei casi senza la lista stampata dei parametri. Montaggio diretto sulla Control Unit o sulla porta dell'armadio (in base al tipo di convertitore) Messa in servizio rapida senza conoscenze approfondite Messa in servizio di serie grazie alla funzione "Clone" Lista parametri definita dall'utente con un numero di parametri ridotto e personalizzato Messa in servizio semplificata di applicazioni standard tramite assistenti specifici per applicazione; non è richiesta la conoscenza della struttura dei parametri Messa in servizio sul posto più semplice grazie alla variante portatile Elevata facilità d'uso e comando operativo intuitivo Comando manuale diretto dell'azionamento semplice commutazione tra funzionamento automatico e manuale Riduzione al minimo dei tempi di attesa Display grafico per la rappresentazione di valori di stato quali ad es. pressione, portata, con istogrammi Visualizzazione di stato con unità liberamente selezionabili per rappresentare i valori fisici Diagnostica con testi in chiaro, senza documentazione e utilizzabile sul posto Semplice aggiornamento di lingue, assistenti e firmware tramite interfaccia USB Display a 2 righe per la visualizzazione di max. 2 valori di processo con testo Visualizzazione di stato di unità predefinite Diagnostica con menu guidato e display a 7 segmenti 6

7 Dati tecnici Unità di regolazione Serie P, ottimizzata per pompe, ventilatori e compressori Serie B con struttura I/O base Serie E con struttura I/O base e tecnica di sicurezza integrata Dimensioni di montaggio 73 x 199 x 58,4 73 x 199 x x 199 x 46 (L x A x P) in mm Funzioni di comunicazione PROFIBUS CU230P-2 DP CU240B-2 DP CU240E-2 DP, CU240E-2 DP-F Interfacce seriali RS 485 CU230P-2 HVAC CU240B-2 CU240E-2, CU240E-2 F con protocolli Modbus RTU e USS BACnet MS/TP CU230P-2 HVAC CANopen CU230P-2 CAN Interfaccia USB Funzioni di sicurezza secondo la Categoria 3 della EN opp. secondo SIL2 della IEC Funzioni di sicurezza integrate STO STO, SS1, SLS, SDI STO, SS1, SLS, SDI, SSM Dati elettrici Tensione di alimentazione Ingressi digitali parametrizzabili, con separazione di potenziale Ingressi digitali failsafe parametrizzabili, con separazione di potenziale Ingressi analogici parametrizzabili Uscite digitali parametrizzabili, con separazione di potenziale Uscite analogiche parametrizzabili Funzioni Campo di frequenza escludibile Frequenze fisse Metodi di comando/regolazione Funzioni operative DC 24 V (tramite Power Module o DC 24 V DC 24 V dall'esterno) CU240E-2, CU240E-2 DP CU240E-2 F CU240E-2 DP-F CU240E-2, CU240E-2 DP: 1 CU240E-2 DP-F: 3 2, commutabili tra V e 0/ ma, utilizzabili anche come ingressi digitali 1, commutabile tra 0/ ma e NI1000/ PT1000 1, NI1000/PT (relè con contatti di scambio), AC 250 V, 2 A, DC 30 V, 5 A 1 (relè con contatti NO), DC 30 V, 0,5 A 2, commutabili tra V e 0/ ma Vettoriale(SLVC), U/f (lineare, quadratica, libera, FCC, ECO) Regolatore PID, ibernazione, 3 temporizzatori digitali programmabili, riavviamento automatico, riavviamento al volo, compensazione dello scorrimento, tamponamento cinetico (solo in combinazione con i Power Module PM240), etc V, ma e commutabile da V Tutti utilizzabili anche come ulteriori ingressi digitali 1 (Transistor), DC 30V, 0,5 A 1, (AO0: V e ma) V, ma e commutabile da V V e ma Tutti utilizzabili anche come ulteriori ingressi digitali 3 (1 x Transistor, 2 x relè con contatti di scambio), DC 30 V, 0,5 A 2, (AO0: V e ma, AO1: 0 ma ma) 4, programmabili 16, programmabili Vettoriale(SLVC), U/f (lineare, quadratica, libera, FCC, ECO), regolazione di coppia Rampa di decelerazione con posizionamento, riavviamento automatico, riavviamento al volo, compensazione dello scorrimento, funzionamento Jog, tamponamento cinetico, sorveglianza temperatura motore, moduli funzionali liberi, etc. Funzioni di protezione Sorveglianza temperatura motore con e senza sonda termica Sorveglianza ciclo di carico, sorveglianza parte di potenza, funzioni di protezione impianto Dati meccanici Grado di protezione IP20 Software STARTER, SIZER, configuratore DT Accessori IOP, BOP-2 Lamierino di collegamento dello schermo Kit-2 di collegamento al PC Scheda di memoria (MMC o SD) 7

8 Parti di potenza PM240 Frenatura con resistenza PM250 Frenatura con recupero di energia PM260 Recupero di energia, cavi di potenza lunghi Tensione di rete 3 AC V ± 10 % 3 AC V ± 10 % 1) Potenza HO = High Overload LO = Low Overload Corrente nominale di ingresso (dipende dal carico del motore e dall'impedenza di rete) Corrente nominale di uscita (derating con temperature ambiente di > 40 C (LO) opp. > 50 C (HO)) Dimensioni di montaggio (L x A x P) in mm Profondità senza Control Unit Dati elettrici Frequenza di rete Sovraccaricabilità (con High Overload) Sovraccaricabilità (con Low Overload) Frequenza di uscita Frequenza impulsi Senza filtro: 0, kw (HO) 0, kw (LO) Con filtro: 2, kw (HO) 2, kw (LO) PM240 FS A-GX (400 V) senza filtro: 1, A PM240 FS B-F (400 V) con filtro: 7, A PM240 FS A-GX (400 V) senza filtro: 1, A (HO) 1, A (LO) PM240 FS B-F (400 V) con filtro: 1, A (HO) 1, A (LO) Senza filtro (potenza in LO): A: 0, ,5 kw: 73 x 173 x 145 B: 2, kw: 153 x 270 x 165 C: 7, ,0 kw: 189 x 334 x 185 D: 18, kw: 275 x 419 x 204 E: kw: 275 x 499 x 204 F: kw: 350 x 634 x 316 GX: kw: 326 x 1533 x 547 Con filtro (potenza in LO): B: 2,2... 4,0 kw: 153 x 270 x 165 C: 7, ,0 kw: 189 x 334 x 185 D: 18, kw: 275 x 512 x 204 E: kw: 275 x 635 x 204 F: kw: 350 x 934 x Hz 1,5 x corrente nominale per 1 min nell'arco di 5 min 2,0 x corrente nominale per 3 s nell'arco di 5 min 2) 1,1 x corrente nominale per 1 min nell'arco di 5 min 1,5 x corrente nominale per 3 s nell'arco di 5 min 3) Hz (tipi di regolazione U/f e FCC) Hz (tipo di regolazione vettoriale) 4 khz (standard) opp khz (derating) Senza filtro: kw (HO) 18, kw (LO) Con filtro: 5, kw (HO) 7, kw (LO) 7, kw (HO) kw (LO) 2, A A 1, A (HO) 1, A (LO) Senza filtro (potenza in LO): D: 18, kw: 275 x 419 x 204 E: kw: 275 x 499 x 204 F: kw: 350 x 634 x 316 Con filtro (potenza in LO): C: 7, kw: 189 x 334 x 185 D: 18, kw: 275 x 512 x 204 E: kw: 275 x 635 x 204 F: kw: 350 x 934 x khz (standard) opp. 4 khz khz (derating) FS F: 4 khz (standard) opp. 4 khz... 8 khz (derating) A (HO) A (LO) Con/senza filtro (potenza in LO): D: 11, ,5 kw: 275 x 455 x 204 F: kw: 350 x 634 x Hz 16 khz (standard) Rendimento del convertitore % % % Funzioni Funzioni di frenatura Resistenza di frenatura, freno in corrente Recupero dell'energia nel funzionamento generatorico continua, freno di stazionamento del motore, freno Compound Motori collegabili Motori asincroni e sincroni in corrente alternata Grado di protezione IP20 1) V possibile con derating 2) kw - Per gli scostamenti consultare il catalogo D ) kw - Per gli scostamenti consultare il catalogo D 11.1 Tutte le CU e i PM sono conformi alle norme: CE (Direttiva sulla bassa tensione 72/23), UL, cul, c-tick, ISO 9001, Safety Integrated, condizioni ambientali secondo IEC Siemens S.p.A. Industry Sector Drive Technologies Division Motion Control Systems Viale Piero e Alberto Pirelli Milano, ITALIA Tel /Fax Con riserva di modifiche N. di ordinazione: 6ZB5471-0AP05-0BA2 3P / Dispo BR SB 8 It Printed in Germany Siemens AG 2011 Le informazioni riportate in questa brochure contengono descrizioni e caratteristiche che potrebbero variare con l'evolversi dei prodotti o non essere sempre appropriate, nella forma descritta, per il caso applicativo concreto. Le caratteristiche richieste si devono considerare impegnative solo se espressamente concordate in fase di definizione del contratto. Con riserva di disponibilità di fornitura e modifiche tecniche. Tutte le denominazioni di prodotto possono essere marchi registrati o denominazioni di prodotti della Siemens AG o di altre aziende subfornitrici, il cui utilizzo da parte di terzi per propri scopi può violare i diritti dei proprietari.

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