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SINAMICS G110 内置式变频器

用于变速驱动装置的新型变频器

概述

• SINAMICS G110 – 说明

• SINAMICS G110 – 优点简介

• SINAMICS G110 – 技术数据

• SINAMICS G110 – 典型用途

SINAMICS G110 – 说明

SINAMICS G110 是一种具有基本功能的变频器，适用于广泛的工业变速驱动应用。SINAMICS G110 变频器的结构极为紧凑，通过对单相电源（200 V 至 240 V）进行电压-频率控制来运行。它是低功率范围 SINAMICS 系列中的理想低成本变频器解决方案。

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SINAMICS G110 – 优点简介

• 便于接线

通过容易使用的连接端子（用于接触器）和可随时连接的预设端子

• 简便的组态和参数设置

通过 SIZER 和 STARTER 工具以及可选的基本操作员面板 (BOP)

• 快速调试

通过基本操作员面板省时地复制参数

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SINAMICS G110 – 技术数据

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SINAMICS G110 – 典型用途

SINAMICS G110 尤其适用于泵和风机，或用作各种工业领域（如食品、纺织和包装工业）中的驱动装置，用作输送系统、工厂大门和车库门的驱动装置，或者作为用于移动广告牌和健身器材的通用驱动装置。

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Introduction

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应用

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应用

Use	Requirements for torque accuracy / speed accuracy / position accuracy / coordination of axes / functionality
	Continuous motion			Non-continuous motion
	Basic	Medium	High	Basic	Medium	High
Pumping, ventilating, compressing	Centrifugal pumps Radial / axial fans Compressors	Centrifugal pumps Radial / axial fans Compressors	Eccentric screw pumps	Hydraulic pumps Metering pumps	Hydraulic pumps Metering pumps	Descaling pumps Hydraulic pumps
	V20 G110 G120C G120P	G120P G130/G150 G180 1)	S120	G120	S110	S120
Moving	Conveyor belts Roller conveyors Chain conveyors	Conveyor belts Roller conveyors Chain conveyors Lifting/lowering devices Elevators Escalators/moving walkways Indoor cranes Marine drives Cable railways	Elevators Container cranes Mining hoists Excavators for open-cast mining Test bays	Acceleration conveyors Storage and retrieval machines	Acceleration conveyors Storage and retrieval machines Cross cutters Reel changers	Storage and retrieval machines Robotics Pick & place Rotary indexing tables Cross cutters Roll feeds Engagers/disengagers
	V20 G110 G110D G110M G120C	G120 G120D G130/G150 G180 1)	S120 S150 DCM	V90 G120 G120D	S110 DCM	S120 DCM
Processing	Mills Mixers Kneaders Crushers Agitators Centrifuges	Mills Mixers Kneaders Crushers Agitators Centrifuges Extruders Rotary furnaces	Extruders Winders/unwinders Lead/follower drives Calenders Main press drives Printing machines	Tubular bagging machines Single-axis motion control such as • Position profiles • Path profiles	Tubular bagging machines Single-axis motion control such as • Position profiles • Path profiles	Servo presses Rolling mill drives Multi-axis motion control such as • Multi-axis positioning • Cams • Interpolations
	V20 G120C	G120 G130/G150 G180 1)	S120 S150 DCM	V90 G120	S110	S120 DCM
Machining	Main drives for • Turning • Milling • Drilling	Main drives for • Drilling • Sawing	Main drives for • Turning • Milling • Drilling • Gear cutting • Grinding	Axis drives for • Turning • Milling • Drilling	Axis drives for • Drilling • Sawing	Axis drives for • Turning • Milling • Drilling • Lasering • Gear cutting • Grinding • Nibbling and punching
	S110	S110 S120	S120	S110	S110 S120	S120

¹⁾ Industry-specific inverters.

The SINAMICS G110 inverter is especially suited for applications with pumps and fans, as a drive in various sectors, e.g. food and beverages, textiles, packaging, as well as conveyor technology, with factory gate and garage door drives and as a universal drive for moving advertising media.

Practical application examples and descriptions are available on the Internet at
 

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PLC软硬件基本组成

1.3.1 控制组件
可编程控制器主要由CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、编程装置、电源等组成。
可编程控制器的结构多种多样，但其组成的一般原理基本相同，都是以微处理器为核心的结构，如图1-1所示。编程装置将用户程序送入可编程控制器，在可编程控制器运行状态下，输入单元接收到外部元件发出的输入信号，可编程控制器执行程序，并根据程序运行后的结果，由输出单元驱动外部设备。
  

 图1-1  可编程控制器系统结构
1. CPU单元
CPU是可编程控制器的控制中枢，相当于人的大脑。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成的芯片上。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。CPU的功能有：它在系统监控程序的控制下工作，通过扫描方式，将外部输入信号的状态写入输入映象寄存区域，PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，按指令规定的任务进行数据的传送、逻辑运算、算术运算等，然后将结果送到输出映像寄存区域。
CPU常用的微处理器有通用型微处理器、单片机和位片式计算机等。通用型微处理器常见的如In公司的8086、80186、到Pentium系列芯片，单片机型的微处理器如In公司的MCS-96系列单片机，位片式微处理器如AMD 2900系列的微处理器。小型PLC 的CPU多采用单片机或CPU，中型PLC的CPU大多采用16位微处理器或单片机，大型PLC的CPU多用高速位片式处理器，具有高速处理能力。 
2. 存储器
可编程控制器的存储器由只读存储器ROM、随机存储器RAM和可电擦写的存储器EEPROM三大部分构成，主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。 
只读存储器ROM用以存放系统程序，可编程控制器在生产过程中将系统程序固化在ROM中，用户是不可改变的。用户程序和中间运算数据存放的随机存储器RAM中，RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池做备用电源。它存储的内容是易失的，掉电后内容丢失；当系统掉电时，用户程序可以保存在只读存储器EEPROM或由高能电池支持的RAM中。EEPROM兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取优点，用来存放需要*保存的重要数据。
3. I/O单元及I/O扩展接口
（1）I/O单元
PLC内部输入电路作用是将PLC外部电路（如行程开关、按钮、传感器等）提供的符合PLC输入电路要求的电压信号，通过光电耦合电路送至PLC内部电路。输入电路通常以光电隔离和阻容滤波的方式提高抗*力，输入响应时间一般在0.1~15ms之间。根据输入信号形式的不同，可分为模拟量I/O单元、数字量I/O单元两大类。根据输入单元形式的不同，可分为基本I/O单元、扩展I/O单元两大类。
（2）I/O扩展接口
可编程控制器利用I/O扩展接口使I/O扩展单元与PLC的基本单元实现连接，当基本I/O单元的输入或输出点数不够使用时，可以用I/O扩展单元来扩充开关量I/O点数和增加模拟量的I/O端子。
4. 外设接口
外设接口电路用于连接手持编程器或其他图形编程器、文本显示器，并能通过外设接口组成PLC的控制网络。PLC通过PC/PPI电缆或使用MPI卡通过RS-485接口与计算机连接，可以实现编程、监控、连网等功能。
5. 电源
电源单元的作用是把外部电源（220V的交流电源）转换成内部工作电压。外部连接的电源，通过PLC内部配有的一个开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源（直流5伏、正负12伏、24伏），并为外部输入元件（如接近开关）提供24V直流电源（仅供输入端点使用），而驱动PLC负载的电源由用户提供。
1.3.2 输入输出接口电路
输入输出接口电路实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。输入输出接口电路要有良好的电隔离和滤波作用。
1. 输入接口电路
由于生产过程中使用的各种开关、按钮、传感器等输入器件直接接到PLC输入接口电路上，为防止由于触点抖动或干扰脉冲引起错误的输入信号，输入接口电路必须有很强的抗*力。 
如图1-2所示，输入接口电路提高抗*力的方法主要有：
（1）利用光电耦合器提高抗*力。 光电耦合器工作原理是：发光二极管有驱动电流流过时，导通发光，光敏三极管接收到光线，由截止变为导通，将输入信号送入PLC内部。光电耦合器中的发光二极管是电流驱动元件，要有足够的能量才能驱动。而干扰信号虽然有的电压值很高，但能量较小，不能使发光二极管导通发光，所以不能进入PLC 内，实现了电隔离。
（2）利用滤波电路提高抗*力。 zui常用的滤波电路是电阻电容滤波，如图1-2中的R1、C 。
图1-2中，S为输入开关，当S闭合时， LED点亮，显示输入开关S处于接通状态。光电耦合器导通，将高电平经滤波器送到PLC内部电路中。当CPU在循环的输入阶段锁入该信号时，将该输入点对应的映像寄存器状态置1；当S断开时，则对应的映像寄存器状态置0。
 
S 
内部电路

 
图1-2  可编程控制器输入电路
    根据常用输入电路电压类型及电路形式不同，可以分为干接点式、直流输入式和交流输入式。输入电路的电源可由外部提供，有的也可由PLC内部提供。
2. 输出接口电路
根据驱动负载元件不同可将输出接口电路分为三种：
（1）小型继电器输出形式，如图1-3所示。这种输出形式既可驱动交流负载，又可驱动直流负载。它的优点是适用电压范围比较宽，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力强。缺点是动作速度较慢，动作次数（寿命）有一定的限制。建议在输出量变化不频繁时优先选用。
图1-3所示电路工作原理是：当内部电路的状态为1时，使继电器K的线圈通电，产生电磁吸力，触点闭合，则负载得电，同时点亮LED，表示该路输出点有输出。当内部电路的状态为0时，使继电器K的线圈无电流，触点断开，则负载断电，同时LED熄灭，表示该路输出点无输出。
 
   
 图1-3  小型继电器输出形式电路
（2）大功率晶体管或场效应管输出形式，如图1-4所示。这种输出形式只可驱动直流负载。它的优点是可靠性强，执行速度快，寿命长。缺点是过载能力差。适合在直流供电、输出量变化快的场合选用。
图1-4所示电路工作原理是：当内部电路的状态为1时，光电耦合器T1导通，使大功率晶体管VT饱和导通，则负载得电，同时点亮LED，表示该路输出点有输出。当内部电路的状态为0时，光电耦合器T1断开，大功率晶体管VT截止，则负载失电，LED熄灭，表示该路输出点无输出。当负载为电感性负载，VT关断时会产生较高的反电势，VD的作用是为其提供放电回路，避免VT承受过电压。
 
内部电路 
负载

 图1-4  大功率晶体管输出形式电路
（3）双向晶闸管输出形式，如图1-5所示。这种输出形式适合驱动交流负载。由于双向可控硅和大功率晶体管同属于半导体材料元件，所以优缺点与大功率晶体管或场效应管输出形式的相似，适合在交流供电、输出量变化快的场合选用。
图1-5所示电路工作原理是：当内部电路的状态为1时，发光二极管导通发光，相当于双向晶闸管施加了触发信号，无论外接电源极性如何，双向晶闸管T均导通，负载得电，同时输出指示灯LED点亮，表示该输出点接通；当对应T的内部继电器的状态为0时，双向晶闸管施加了触发信号，双向晶闸管关断，此时LED不亮，负载失电。
 
内部电路 
负载

 图1-5  双向可控硅输出形式电路
3. I/O电路的常见问题
（1）用三极管等有源元件作为无触点开关的输出设备，与PLC输入单元的连接时，由于三极管自身有漏电流存在，或者电路不能保证三极管可靠截止而处于放大状态，使得即使在截止时，仍会有一个小的漏电流流过，当该电流值大于1.3mA时，就可能引起PLC输入电路发生误动作。可在PLC输入端并联一个旁路电阻来分流，使流入PLC的电流小于1.3mA。
（2）应在输出回路串联保险丝，避免负载电流过大，会损坏输出元件或电路板。
（3）由于晶体管、双向晶闸管型输出端子漏电流和残余电压的存在，当驱动不同类型的负载时，需要考虑电平匹配和误动等问题。
（4）感性负载断电时产生很高的反电势，对输出单元电路产生冲击，对于大电感或频繁关断的感性负载应使用外部抑制电路，一般采用阻容吸收电路或二极管吸收电路。
1.3.3 编程器
编程器是PLC的重要外围设备。利用编程器将用户程序送入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序，修改程序，监视PLC的工作状态。 
常见的给PLC编程的装置有手持式编程器和计算机编程方式。在可编程序控制器发展的初期，使用编程器来编程。小型可编程序控制器使用价格较便宜、携带方便的手持式编程器，大中型可编程序控制器则使用以小CRT作为显示器的便携式编程器。编程器只能对某一厂家的某些产品编程，使用范围有限。手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令，但它有体积小，便于携带，可用于现场调试，价格便宜的优点。 
计算机的普及，使得越来越多的用户使用基于个人计算机的编程软件。目前有的可编程序控制器厂商或经销商向用户提供编程软件，在个人计算机上添加适当的硬件接口和软件包，即可用个人计算机对PLC编程。利用微机作为编程器，可以直接编制并显示梯形图，程序可以存盘、打印、调试，对于查找故障非常有利。