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概述

SINAMICS G120C, frame sizes FSAA to FSF, with Inligent Operator Panel IOP

SINAMICS G120C compact inverters offer a well-balanced combination of features to address a wide range of applications. They are compact, rugged devices that are easy to operate and can be optionally equipped with a basic or advanced operator panel.

SINAMICS G120C inverters are especially suitable when it comes to meeting the requirements of system integrators, OEMs and distributors regarding high productivity and tailored performance.

优势

• Compact design
• Side-by-side design
• High power density, low envelope dimensions
• Simple installation in the tightest space
• Low space requirement
• Use in small control cabinets, close to the machine
• Optimized parameter set
• Optimized commissioning
• Getting Started document
• BOP‑2 or IOP operator panels can be used
• Integrated USB connection
• Simple and fast software parameter assignment
• Simple to use during commissioning and in operation
• Minimized training costs, existing SINAMICS know-how can be used
• High degree of service friendliness, simple maintenance
• Plug-in terminals
• Cloning function using BOP‑2, IOP or memory card
• Operating hours counter for "drive on" and "motor on"
• Fast mechanical installation
• Intuitive standard commissioning
• Component of Totally Integrated Automation
• Energy-efficient, sensorless vector control
• Automatic flux reduction with V/f ECO
• Integrated energy saving computer
• Safety Integrated (STO)
• Communications versions with PROFINET / EtherNet/IP, PROFIBUS DP, USS/Modbus RTU
• Coated modules
• Operation up to an ambient temperature of 60 °C (140 °F)

设计

SINAMICS G120C is a compact converter for control cabinet mounting in IP20 degree of protection where the Control Unit (CU) and Power Module (PM) function units are combined in one device.

The compact mechanical design and the high power density allow these devices to be installed in machine control enclosures and control cabinets for maximum space utilization. The SINAMICS G120C compact converter can be butt-mounted directly, without derating at temperatures up to 40 °C (104 °F).

SINAMICS G120C, frame size FSAA with BOP-2

SINAMICS G120C can be integrated into the widest range of applications, either using the integrated digital and analog inputs or via the integrated fieldbus interface (available in USS, Modbus RTU, PROFIBUS, PROFINET / EtherNet/IP versions). Especially the product versions with integrated PROFIBUS/PROFINET interface make full integration into the Siemens TIA family possible, therefore allowing the advantages of the seamless TIA product family to be fully utilized. SINAMICS G120C devices are preset in the factory so that they can be immediay connected to PROFIBUS and/or PROFINET fieldbus systems without parameterization.

SINAMICS G120C is also equipped with the safety function STO (Safe Torque Off) as standard, which is used to safely stop drives. As a consequence, machine manufacturers can simply comply with current machinery directives with minimum associated costs.

SINAMICS G120C can control asynchronous (induction) motors in the power range from 0.37 kW up to 132 kW (0.5 hp to 200 hp). Reliable and efficient motor operation is achieved by using state-of-the-art IGBT technology combined with vector control. The extensive range of functions integrated in the SINAMICS G120C also offers a high degree of protection for the converter and motor.

Line-side components

Line reactors

Line reactors smooth the current drawn by the converter and thus reduce harmonic components in the line current. Through the reduction of the current harmonics, the thermal load on the power components in the rectifier and in the DC-link capacitors is reduced as well as the harmonic effects on the supply. The use of a line reactor increases the service life of the converter.

Recommended line-side power components

Standard fuses can be used for the SINAMICS G120C. These must be dimensioned to comply with local regulations. In this chapter, you will find recommended components such as fuses and circuit breakers in compliance with IEC and UL regulations.

DC link components

Braking resistors

Excess energy in the DC link is dissipated in the braking resistor. The braking resistors are designed for use with the SINAMICS G120C. This has an integrated braking chopper (electronic switch).

Load-side power components

Output reactors

Output reactors reduce the rate of voltage rise (dv/dt) and the height of the current peaks, and enable longer motor cables to be connected.

Supplementary system components

Inligent Operator Panel IOP

Graphics-based, user-friendly and powerful operator panel for commissioning and diagnostics as well as local operator control and monitoring of SINAMICS G120C.

Basic Operator Panel BOP-2

A 2-line display to provide support when commissioning and troubleshooting the drive. The drive can be locally controlled.

Memory card

The parameter settings for an inverter can be stored on the SINAMICS SD memory card. When service is required, e.g. after the inverter has been replaced and the data have been downloaded from the memory card the drive system is immediay ready for use again. The associated memory card holder is integrated in the inverter.

PC inverter connection kit 2

For controlling and commissioning an inverter directly from a PC if the STARTER commissioning tool or SINAMICS Startdrive has been installed on the PC.

Spare parts

Shield plates

A set of shield plates is included in the scope of delivery for the motor and signal cables corresponding to the frame size of the SINAMICS G120C, and can also be ordered as spare parts.

Spare parts kit

This kit comprises four I/O terminals, one RS485 terminal, two pairs of Control Unit doors (1 × PN and 1 × other communication versions) and one blanking cover.

Set of connectors

A set of connectors for the line feeder cable, braking resistor and motor cable can be ordered corresponding to the frame size of the SINAMICS G120C inverter.

Roof-mounted fan

A roof-mounted fan (at the top of the device) comprising a pre-assembled unit with holder and fan can be ordered corresponding to the frame size of the SINAMICS G120C.

Fan unit

A replacement fan (at the rear of the device; heat sink) comprising a pre-assembled unit with holder and fan can be ordered corresponding to the frame size of the SINAMICS G120C.

集成

Connection example for SINAMICS G120C

USS/Modbus RTU communication interface

PROFIBUS DP communication interface

PROFINET, EtherNet/IP communication interface

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西门子产品尺寸： 270.00 x 225.00 x 85.00

Control Units	Power Modules degree of protection IP20
	PM240‑2/PM240	PM250
CU230P‑2	✓	✓
CU240E‑2	✓	✓
CU250S‑2	✓	✓

PM240, PM240‑2 and PM250 Power Modules

Rated power 1)		Rated output current I rated 2)	PM240‑2 Power Modules 3) Degree of protection IP20 All CUs pluggable	PM250 Power Module degree of protection IP20 All CUs pluggable
kW	hp	A	Article No.	Article No.
200 ... 240 V 1 AC/3 AC
0.55	0.75	3.2	6SL3210-1PB13-0❒L0	–
0.75	1	4.2	6SL321❒-1PB13-8❒L0	–
1.1	1.5	6	6SL3210-1PB15-5❒L0	–
1.5	2	7.4	6SL3210-1PB17-4❒L0	–
2.2	3	10.4	6SL321❒-1PB21-0❒L0	–
3	4	13.6	6SL3210-1PB21-4❒L0	–
4	5	17.5	6SL321❒-1PB21-8❒L0	–
200 ... 240 V 3 AC
5.5	7.5	22	6SL3210-1PC22-2❒L0	–
7.5	10	28	6SL3210-1PC22-8❒L0	–
11	15	42	6SL3210-1PC24-2UL0	–
15	20	54	6SL3210-1PC25-4UL0	–
18.5	25	68	6SL3210-1PC26-8UL0	–
22	30	80	6SL3210-1*-0UL0	–
30	40	104	6SL3210-1PC31-1UL0	–
37	50	130	6SL3210-1PC31-3UL0	–
45	60	154	6SL3210-1PC31-6UL0	–
55	75	178	6SL3210-1PC31-8UL0	–
380 ... 480 V 3 AC
0.37 4)	0.5	1.3	– 4)	–
0.55	0.75	1.7	6SL3210-1PE11-8❒L1	–
0.75	1	2.2	6SL3210-1PE12-3❒L1	–
1.1	1.5	3.1	6SL3210-1PE13-2❒L1	–
1.5	2	4.1	6SL3210-1PE14-3❒L1	–
2.2	3	5.9	6SL3210-1PE16-1❒L1	–
3	4	7.7	6SL321❒-1PE18-0❒L1	–
4	5	10.2	6SL3210-1PE21-1❒L0	–
5.5	7.5	13.2	6SL3210-1PE21-4❒L0	–
7.5	10	18	6SL321❒-1PE21-8❒L0	6SL3225-0BE25-5AA1
11	15	26/25	6SL3210-1PE22-7❒L0	6SL3225-0BE27-5AA1
15	20	32	6SL321❒-1PE23-3❒L0	6SL3225-0BE31-1AA1
18.5	25	38	6SL3210-1PE23-8❒L0	6SL3225-0BE31-5❒A0
22	30	45	6SL3210-1PE24-5❒L0	6SL3225-0BE31-8❒A0
30	40	60	6SL3210-1PE26-0❒L0	6SL3225-0BE32-2❒A0
37	50	75	6SL3210-1PE27-5❒L0	6SL3225-0BE33-0❒A0
45	60	90	6SL3210-1PE28-8❒L0	6SL3225-0BE33-7❒A0
55	75	110	6SL3210-1PE31-1❒L0	6SL3225-0BE34-5❒A0
75	100	145	6SL3210-1PE31-5❒L0	6SL3225-0BE35-5❒A0
90	125	178	6SL3210-1PE31-8❒L0	6SL3225-0BE37-5❒A0
110	150	205	6SL3210-1PE32-1❒L0	–
132	200	250	6SL3210-1PE32-5❒L0	–
160 3)	250	302	6SL3224-0XE41-3UA0	–
200 3)	300	370	6SL3224-0XE41-6UA0	–
250 3)	400	477	6SL3224-0XE42-0UA0	–
500 ... 690 V 3 AC
11	10	14	6SL3210-1PH21-4❒L0	–
15	15	19	6SL3210-1PH22-0❒L0	–
18.5	20	23	6SL3210-1PH22-3❒L0	–
22	25	27	6SL3210-1PH22-7❒L0	–
30	30	35	6SL3210-1PH23-5❒L0	–
37	40	42	6SL3210-1PH24-2❒L0	–
45	50	52	6SL3210-1PH25-2❒L0	–
55	60	62	6SL3210-1PH26-2❒L0	–
75	75	80	6SL3210-1PH28-0❒L0	–
90	100	100	6SL3210-1PH31-0❒L0	–
110	100	115	6SL3210-1PH31-2❒L0	–
132	125	142	6SL3210-1PH31-4❒L0	–
Heat sink variant			↑
Standard			0
Push Through			1
Integrated line filter			↑	↑
Without	(for IT systems)		U	U
Class A	(for TN systems)		A	A
Class B	(for TN systems)		–	Integrated line filter not available, as external option only

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1 系统总体方案

本测试系统适用HSW1 系列HSW1-1000 /2000 /3200 /4000、HSW6 系列HSW6-1600 /2500 /4000 固定式/抽屉式框架断路器( 三极/四极) 特性测试。根据产品生产的需要，整个特性测试系统拟分成6 个工位。

系统基本原理如图1 所示。

其中，触摸屏主要用于实现管理和人机交互功能，完成试验产品及用户管理、试验参数设置、试验启停控制、试验过程的实时监控等工作;PLC 接收触摸屏的控制参数及控制命令，控制产生试验所需的可调交- 直流电压，提供给被测断路器的二次回路;同时，对试验过程进行实时控制，采集试验数据，并将采集的实时试验数据和zui终试验结果显示在触摸屏上。

图1 特性测试系统基本原理示意图。

特性测试系统的单工位总体结构如图2 所示。整个系统可分为可调电压装置、工装夹具和控制系统3 个主要部分，各部分的基本原理、结构和功能分别简述如下。

图2 断路器特性检测系统结构。

1. 1 可调电压装置

对框架断路器产品进行二次回路特性试验，必须根据产品型号及试验项目的不同，给断路器二次回路提供不同的实际电压信号。本系统采用智能程控变频电源的电压调节方案，通过PLC 与程控电源间通信，控制智能程控电源输出相应的电压。

根据断路器二次回路所需电源功率要求( 见表1)和测试流程要求，选用的一路250 V 8 A 直流变频电源，可调电压范围为0 ～ 250 V;二路交流变频电源，参数为2 kVA，可调电压范围为0 ～500 V，zui大电流4 A。其中，一台交流电源2 kVA欠压脱扣器使用;另一台交流电源2 kVA 和直流电源供电动操作机构、合闸电磁铁、分励脱扣器切换使用，如图3 所示。

表1 二次回路对电源要求

图3 测试电源接线图。

通过RS - 485 接口，PLC 可以与交、直流电源进行通信，监测电源电压、电流及工作状态，控制电源的开机、关机;调节电源的输出电压和电流;设置电压上升/下降的步长。

1. 2 工装夹具

根据具体框架二次接线的不同，断路器二次回路设计专门夹具(二次接线相同的框架系列共用一套夹具)。由于HSW1 和HSW6 系列特性测试涉及到的二次回路端子数量与排列*，只需更换二次回路的夹具体，就能实现对各规格断路器进行检测。工装夹具采用气动辅助、手工装夹方式;同时，二次回路的其他信号则直接与控制系统(PLC)相连。

1. 3 控制系统

控制系统主要由触摸屏和PLC 2 部分组成。

整个检测系统的实时控制和数据采集主要由PLC实现。系统采用的DVP60ES200R 具有2 个RS -485 接口，1 个RS - 232 接口。其中，2 个RS -485 接口分别用于与智能交流电源和智能直流电源通信，实时获得二次元件的电源电压，便于控制系统对二次电源进行监控。系统中的各类开关量均与PLC 的数字I /O 模块相连，通过数字I /O 模块，PLC 分别实现工件到位检测、二次夹具到位检测、被测断路器二次元件动作控制、二次电源类型选择等实时控制功能，并且实时监测( 通过二次接线)被测断路器的状态和一些保护限位开关的状态。

操作界面选用DOP-B07S200 触摸屏，PLC 和触摸屏之间采用串口(RS - 232) 进行通信，触摸屏同时预留与上位机进行通信的以太网接口。操作人员通过触摸屏，实现系统管理和人机交互。

除了试品用户管理及试验结果的显示和输出之外，试验程序的主要功能是根据试品的类型、人机交互地设置试验方式和试验参数，然后将设定值转换为相关的控制参数和控制命令，通过通信接口传送给PLC;同时，触摸屏也将通过通信接口接收PLC 采集到的实时试验数据并显示，以对试验过程进行实时监控。触摸屏与PLC 之间的数据通信周期设置在100 ～ 200 ms 之间。

2 控制软件及试验流程

触摸屏为上位机，负责整个系统的管理调度，PLC 则根据触摸屏提供的控制命令和控制参数，对试验过程进行实时控制和数据采集，并把采集的数据反馈给触摸屏，以给出控制软件的总体思路及试验流程。

2. 1 控制主程序流程

触摸屏上运行的控制主程序流程如图4 所示。其主要功能包括用户管理( 用户登录/注销机制)、产品管理(产品编号等信息)、试验参数和试验模式设置、系统自检(检查试验参数的设置、被测工件的状态以及工件的装夹等是否正常)、试验过程的启动与监控、输出测试结果等。

图4 控制主程序流程

2. 2 试验项目与测试流程

本系统主要用于框架断路器二次回路在不同电压条件下动作可靠性的测试。根据相关标准和产品实际情况，系统主要完成以下几个试验项目:

(1) 1. 1Ue，0. 85Ue的测试。电动操作机构、闭合电磁铁、分励脱扣器、欠压脱扣器各测试5 次，各器件工作应正常;若单项不合格，则显示不合格项并报警。

(2) 0. 7Ue的测试。只针对分励脱扣器进行，测试5 次，断路器应能可靠动作。

(3) 欠压脱扣器瞬时测试。施加0. 35Ue欠压线圈，应不能吸合，从0. 35Ue上升至0. 85Ue前，欠压线圈应能吸合，并显示吸合时的电压;断路器从0. 85Ue下降，在(0. 7 ～ 0. 35)Ue范围内应可靠断开，并显示断开时的电压;电压应在约30 s时间内从额定控制电源电压降至0 V。

(4) 欠压脱扣器延时测试。在断路器合闸状态下，欠压线圈施加的电压从0. 85Ue迅速下降至0，保持50% 延时时间，之后迅速上升至Ue，断路器应不动作;欠压线圈施加的电压从Ue迅速下降至0，zui多保持120% 延时时间，在此时间范围内断路器应动作，并测量延时断开时间。

根据测试项目要求，测试流程共分3 个循环，如图5 ～ 图7 所示。

图5 *循环全自动测试流程。

图6 第二循环全自动测试流程。

图7 第三循环全自动测试流程。

系统设置4 种测试模式:全自动( 一次自动完成所选择的所有试验项目)、单步自动( 单个流程只进行一次循环)、每五步自动( 完成单个流程的五次循环)和手动。随着所选试验项目和试验模式的不同，具体的测试流程会有所区别，如图8所示。

图8 测试流程界面。

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添加时间：2012-09-22来源：www.aitmy。。ｃｏｍ | 阅读量：40

提示：

摘要: 系统以触摸屏、PLC 和变频电源为核心部件，PLC 自动切换各器件所需的电压回路，并通过通信方式来实时调节变频电源的电

摘要: 系统以触摸屏、PLC 和变频电源为核心部件，PLC 自动切换各器件所需的电压回路，并通过通信方式来实时调节变频电源的电压输出，对*式断路器二次回路进行自动特性测试。

0 引言

本测试系统是*式断路器生产流水线上对产品进行自动检验测试的试验设备。它以可编程序控制器(PLC) 作为控制核心，触摸屏为操作和显示单元，控制智能交- 直变频电源产生可调的实际电压接入断路器二次接线，对各型号框架断路器的电操机构、闭合电磁铁、分励脱扣器、欠压脱扣器按出厂检验细则进行自动测试，并判别测试结果是否符合产品技术指标要求。采用该测试系统可有效改善框架断路器产品检验工作的规范性，提高特性检测工作效率和测试结果的准确性，加强对产品生产过程和检验过程的管理。

1 系统总体方案

本测试系统适用HSW1 系列HSW1-1000 /2000 /3200 /4000、HSW6 系列HSW6-1600 /2500 /4000 固定式/抽屉式框架断路器( 三极/四极) 特性测试。根据产品生产的需要，整个特性测试系统拟分成6 个工位。

系统基本原理如图1 所示。

其中，触摸屏主要用于实现管理和人机交互功能，完成试验产品及用户管理、试验参数设置、试验启停控制、试验过程的实时监控等工作;PLC 接收触摸屏的控制参数及控制命令，控制产生试验所需的可调交- 直流电压，提供给被测断路器的二次回路;同时，对试验过程进行实时控制，采集试验数据，并将采集的实时试验数据和zui终试验结果显示在触摸屏上。

图1 特性测试系统基本原理示意图。

特性测试系统的单工位总体结构如图2 所示。整个系统可分为可调电压装置、工装夹具和控制系统3 个主要部分，各部分的基本原理、结构和功能分别简述如下。

图2 断路器特性检测系统结构。

1. 1 可调电压装置

对框架断路器产品进行二次回路特性试验，必须根据产品型号及试验项目的不同，给断路器二次回路提供不同的实际电压信号。本系统采用智能程控变频电源的电压调节方案，通过PLC 与程控电源间通信，控制智能程控电源输出相应的电压。

根据断路器二次回路所需电源功率要求( 见表1)和测试流程要求，选用的一路250 V 8 A 直流变频电源，可调电压范围为0 ～ 250 V;二路交流变频电源，参数为2 kVA，可调电压范围为0 ～500 V，zui大电流4 A。其中，一台交流电源2 kVA欠压脱扣器使用;另一台交流电源2 kVA 和直流电源供电动操作机构、合闸电磁铁、分励脱扣器切换使用，如图3 所示。

表1 二次回路对电源要求

图3 测试电源接线图。

通过RS - 485 接口，PLC 可以与交、直流电源进行通信，监测电源电压、电流及工作状态，控制电源的开机、关机;调节电源的输出电压和电流;设置电压上升/下降的步长。

1. 2 工装夹具

根据具体框架二次接线的不同，断路器二次回路设计专门夹具(二次接线相同的框架系列共用一套夹具)。由于HSW1 和HSW6 系列特性测试涉及到的二次回路端子数量与排列*，只需更换二次回路的夹具体，就能实现对各规格断路器进行检测。工装夹具采用气动辅助、手工装夹方式;同时，二次回路的其他信号则直接与控制系统(PLC)相连。

1. 3 控制系统

控制系统主要由触摸屏和PLC 2 部分组成。

整个检测系统的实时控制和数据采集主要由PLC实现。系统采用的DVP60ES200R 具有2 个RS -485 接口，1 个RS - 232 接口。其中，2 个RS -485 接口分别用于与智能交流电源和智能直流电源通信，实时获得二次元件的电源电压，便于控制系统对二次电源进行监控。系统中的各类开关量均与PLC 的数字I /O 模块相连，通过数字I /O 模块，PLC 分别实现工件到位检测、二次夹具到位检测、被测断路器二次元件动作控制、二次电源类型选择等实时控制功能，并且实时监测( 通过二次接线)被测断路器的状态和一些保护限位开关的状态。

操作界面选用DOP-B07S200 触摸屏，PLC 和触摸屏之间采用串口(RS - 232) 进行通信，触摸屏同时预留与上位机进行通信的以太网接口。操作人员通过触摸屏，实现系统管理和人机交互。

除了试品用户管理及试验结果的显示和输出之外，试验程序的主要功能是根据试品的类型、人机交互地设置试验方式和试验参数，然后将设定值转换为相关的控制参数和控制命令，通过通信接口传送给PLC;同时，触摸屏也将通过通信接口接收PLC 采集到的实时试验数据并显示，以对试验过程进行实时监控。触摸屏与PLC 之间的数据通信周期设置在100 ～ 200 ms 之间。

2 控制软件及试验流程

触摸屏为上位机，负责整个系统的管理调度，PLC 则根据触摸屏提供的控制命令和控制参数，对试验过程进行实时控制和数据采集，并把采集的数据反馈给触摸屏，以给出控制软件的总体思路及试验流程。

2. 1 控制主程序流程

触摸屏上运行的控制主程序流程如图4 所示。其主要功能包括用户管理( 用户登录/注销机制)、产品管理(产品编号等信息)、试验参数和试验模式设置、系统自检(检查试验参数的设置、被测工件的状态以及工件的装夹等是否正常)、试验过程的启动与监控、输出测试结果等。

图4 控制主程序流程

2. 2 试验项目与测试流程

本系统主要用于框架断路器二次回路在不同电压条件下动作可靠性的测试。根据相关标准和产品实际情况，系统主要完成以下几个试验项目:

(1) 1. 1Ue，0. 85Ue的测试。电动操作机构、闭合电磁铁、分励脱扣器、欠压脱扣器各测试5 次，各器件工作应正常;若单项不合格，则显示不合格项并报警。

(2) 0. 7Ue的测试。只针对分励脱扣器进行，测试5 次，断路器应能可靠动作。

(3) 欠压脱扣器瞬时测试。施加0. 35Ue欠压线圈，应不能吸合，从0. 35Ue上升至0. 85Ue前，欠压线圈应能吸合，并显示吸合时的电压;断路器从0. 85Ue下降，在(0. 7 ～ 0. 35)Ue范围内应可靠断开，并显示断开时的电压;电压应在约30 s时间内从额定控制电源电压降至0 V。

(4) 欠压脱扣器延时测试。在断路器合闸状态下，欠压线圈施加的电压从0. 85Ue迅速下降至0，保持50% 延时时间，之后迅速上升至Ue，断路器应不动作;欠压线圈施加的电压从Ue迅速下降至0，zui多保持120% 延时时间，在此时间范围内断路器应动作，并测量延时断开时间。

根据测试项目要求，测试流程共分3 个循环，如图5 ～ 图7 所示。

图5 *循环全自动测试流程。

图6 第二循环全自动测试流程。

图7 第三循环全自动测试流程。

系统设置4 种测试模式:全自动( 一次自动完成所选择的所有试验项目)、单步自动( 单个流程只进行一次循环)、每五步自动( 完成单个流程的五次循环)和手动。随着所选试验项目和试验模式的不同，具体的测试流程会有所区别，如图8所示。

图8 测试流程界面。