Siemens 6SL3120-1TE21-8AA4 SINAMICS S120 โมดูลมอเตอร์เดี่ยว

รูปแบบ Booksize | 18A | 9.7 kW | อินพุต 600 VDC | 400V 3AC | Drive-CLiQ | Extended Safety Integrated | IP20

หนึ่งแกน ประสิทธิภาพเต็มที่ ไม่ประนีประนอม

ในระบบอัตโนมัติแบบหลายแกน ไม่ใช่ทุกแกนที่ต้องใช้ร่วมอินเวอร์เตอร์กับแกนอื่น แกนป้อนที่มีแรงบิดสูง ไดรฟ์สปินเดิลที่ต้องการ และแกนกำหนดตำแหน่งที่สำคัญ — โดยเฉพาะอย่างยิ่งแกนที่มีโหลดไดนามิกสูงหรือข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่แยกจากกัน — สมควรได้รับทรัพยากรไดรฟ์เฉพาะ Siemens 6SL3120-1TE21-8AA4 เป็นโมดูลมอเตอร์แกนเดี่ยวในรูปแบบ Booksize ของ SINAMICS S120 ให้กำลังขับพิกัด 18A ที่ 9.7 kW แก่มอเตอร์เดี่ยว พร้อมความอัจฉริยะ สถาปัตยกรรมความปลอดภัย และการเชื่อมต่อ Drive-CLiQ ที่กำหนดแพลตฟอร์ม S120

ในขณะที่โมดูลมอเตอร์คู่แบ่งทรัพยากรระหว่างสองแกน โมดูลนี้จะทุ่มเททุกอย่างให้กับแกนเดียว: กระแสเอาต์พุตเต็ม 18A อินพุต Safe Standstill ที่แยกจากกัน การควบคุมเบรกมอเตอร์นิรภัยส่วนบุคคล และชุดฟังก์ชัน Extended Safety Integrated ที่สมบูรณ์ — ทั้งหมดนี้อยู่บนช่องสัญญาณเดียวที่ทุ่มเทภายในสแต็ก Booksize

ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค

พิกัด 18A / โหลดพื้นฐาน 15.3A: ทำความเข้าใจตัวเลขกระแสสองค่า

มีพิกัดกระแสสองค่าปรากฏในข้อมูลจำเพาะของโมดูลนี้ และความแตกต่างมีความสำคัญเมื่อปรับขนาดกลุ่มไดรฟ์ S120 พิกัดกระแส 18A คือความสามารถสภาวะคงที่สูงสุดสำหรับการใช้งานเซอร์โวและเวกเตอร์ที่ต้องการ — ตัวเลขที่ตรงกับกระแสบนป้ายชื่อมอเตอร์สำหรับการทำงานต่อเนื่องที่มีแรงบิดสูง กระแสโหลดพื้นฐาน 15.3A คือค่าที่ลดลงสำหรับการใช้งานหนักที่มอเตอร์ทำงานอย่างต่อเนื่องที่แรงบิดสูงโดยไม่มีการลดความเร็วเป็นระยะๆ เพื่อให้เกิดการฟื้นตัวทางความร้อน

สำหรับการใช้งานแกนป้อนเซอร์โวส่วนใหญ่ที่มีรอบการทำงานเร่ง-ลดความเร็วโดยธรรมชาติ พิกัดกระแสเต็ม 18A จะถูกนำมาใช้ สำหรับการใช้งานกระบวนการต่อเนื่อง — ไดรฟ์สปินเดิลที่รักษาภาระการตัดคงที่ ไดรฟ์สายพานลำเลียงภายใต้แรงบิดที่คงที่ — กระแสโหลดพื้นฐาน 15.3A คือการอ้างอิงการปรับขนาดที่ปลอดภัย การเลือกระหว่างสองค่าขึ้นอยู่กับโปรไฟล์การทำงานเฉพาะ และซอฟต์แวร์วิศวกรรม SIZER ของ Siemens สามารถคำนวณค่าที่เหมาะสมสำหรับรอบการทำงานที่กำหนดได้

Extended Safety Integrated: ได้รับการรับรอง SIL 2 และ PL d

สถาปัตยกรรมความปลอดภัยของ 6SL3120-1TE21-8AA4 ไม่ใช่คุณสมบัติเสริม — เป็นเฟิร์มแวร์ที่อยู่ในโมดูลเอง ได้รับการรับรอง Safety Integrity Level 2 ตาม IEC 61508 และ Performance Level d, Category 3 ตาม EN ISO 13849-1 ซึ่งหมายความว่าฟังก์ชันความปลอดภัยเป็นไปตามมาตรฐานที่ตรวจสอบโดยอิสระสำหรับความทนทานต่อข้อผิดพลาดและความน่าจะเป็นของความล้มเหลว ซึ่งมีความสำคัญเมื่อโมดูลถูกรวมเข้ากับการประเมินความปลอดภัยอย่างเป็นทางการของเครื่องจักร

ฟังก์ชัน Extended Safety Integrated ที่มีให้ ได้แก่ Safe Torque Off (STO), Safe Stop 1 (SS1), Safely Limited Speed (SLS) และ Safe Brake Control (SBC) ฟังก์ชันแต่ละอย่างทำงานผ่านอินพุต Safe Standstill และเอาต์พุตควบคุมเบรกเฉพาะบนโมดูล โดยไม่จำเป็นต้องใช้รีเลย์ความปลอดภัยภายนอกหรือ PLC ความปลอดภัยสำหรับฟังก์ชันที่อยู่ในไดรฟ์ อินพุตเซ็นเซอร์อุณหภูมิของมอเตอร์ให้การตรวจสอบการป้องกันความร้อนเพิ่มเติมในฐานะส่วนหนึ่งของแผนการป้องกันที่ครอบคลุมของโมดูล

สำหรับผู้ผลิตเครื่องจักรที่ทำงานตามข้อกำหนดของ Machinery Directive ของยุโรป การมีฟังก์ชันความปลอดภัยที่ได้รับการรับรองในระดับนี้และอยู่ในโมดูลไดรฟ์ ช่วยลดความซับซ้อนของเอกสารการตรวจสอบความปลอดภัยได้อย่างมาก — การรับรองของโมดูลครอบคลุมห่วงโซ่ความปลอดภัยฝั่งไดรฟ์

Drive-CLiQ: ความอัจฉริยะที่เชื่อมต่ออยู่

อินเทอร์เฟซ Drive-CLiQ คือวิธีที่ 6SL3120-1TE21-8AA4 กลายเป็นมากกว่าแค่ภาคกำลัง ผ่านสายเคเบิลใยแก้วนำแสงดิจิทัลหรือสายทองแดงเส้นเดียวไปยังยูนิตควบคุม โมดูลจะสื่อสารข้อมูลป้อนกลับแบบเรียลไทม์ สถานะข้อผิดพลาด ข้อมูลพารามิเตอร์ และแผ่นป้ายอิเล็กทรอนิกส์ของตัวเอง — การระบุฮาร์ดแวร์ในตัวที่ช่วยให้ยูนิตควบคุมรับรู้ได้อย่างแม่นยำว่าโมดูลใดอยู่ และกำหนดค่าออบเจกต์ไดรฟ์ตามนั้น

เมื่อเปิดเครื่อง ยูนิตควบคุมจะอ่านแผ่นป้ายของโมดูลโดยอัตโนมัติ ในกรณีของการเปลี่ยนทดแทน ซึ่งหมายความว่าระบบจะรับรู้โมดูลใหม่โดยไม่ต้องป้อนพารามิเตอร์ด้วยตนเอง สำหรับวิศวกรที่ทำการติดตั้งใช้งาน จะช่วยขจัดข้อผิดพลาดในการกำหนดค่าที่อาจเกิดขึ้นซึ่งอาจปรากฏขึ้นเมื่อเปิดเครื่องครั้งแรก สำหรับช่างเทคนิคบำรุงรักษาที่เปลี่ยนโมดูลที่ชำรุด หมายความว่าเครื่องจักรสามารถกลับมาให้บริการได้เร็วขึ้น

โมดูลมาพร้อมกับสายเคเบิล Drive-CLiQ ที่ตัดไว้ล่วงหน้าสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างโมดูลภายในสแต็ก Booksize

ความถี่เอาต์พุต 650 Hz: ความสามารถที่ซ่อนอยู่

ขีดจำกัดความถี่เอาต์พุต 650 Hz ในโหมดควบคุมเซอร์โวสูงกว่าอินเวอร์เตอร์ VFD มาตรฐานส่วนใหญ่มาก และมีเหตุผลที่ดี มอเตอร์เซอร์โวแบบซิงโครนัสที่มีจำนวนขั้วสูงต้องการความถี่ไฟฟ้าที่สูงขึ้นเพื่อสร้างความเร็วเชิงกลที่ใช้งานได้จริง — มอเตอร์ 6 ขั้วที่ 4,500 RPM ต้องการเอาต์พุต 225 Hz; มอเตอร์ 10 ขั้วที่ 6,000 RPM ต้องการ 500 Hz ขีดจำกัด 650 Hz ของโมดูลรองรับการกำหนดค่ามอเตอร์เซอร์โวความเร็วสูงเหล่านี้โดยไม่ต้องใช้อินเวอร์เตอร์พิเศษ

สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำ 4 ขั้วมาตรฐานในการใช้งานควบคุมแบบเวกเตอร์ ขีดจำกัด 300 Hz ในโหมดควบคุมแบบเวกเตอร์ครอบคลุมความเร็วเพลาที่สูงกว่าข้อกำหนดที่ใช้งานได้จริงใดๆ ช่วงความถี่ที่กว้างทำให้แพลตฟอร์มโมดูลเดียวสามารถรองรับทั้งการใช้งานเซอร์โวและเวกเตอร์ได้โดยไม่ต้องเปลี่ยน

การรวมระบบ: โมดูลนี้เหมาะกับที่ใด

6SL3120-1TE21-8AA4 ใช้ช่องเสียบเดียวในสแต็กไดรฟ์ Booksize S120 โดยวางอยู่ด้านหลัง Line Module บน DC bus ที่ใช้ร่วมกัน เชื่อมต่อผ่าน Drive-CLiQ กับยูนิตควบคุม S120 ที่เข้ากันได้ — CU320-2 สำหรับการใช้งานหลายแกน, CU310-2 สำหรับการกำหนดค่าที่ง่ายขึ้น, หรือตัวควบคุมแบบรวมในแพลตฟอร์ม SIMOTION D หรือ SINUMERIK CNC

โมดูลรองรับโหมดควบคุม SINAMICS S120 ทั้งสามโหมด: การควบคุมเซอร์โวสำหรับแกนป้อนที่ควบคุมตำแหน่ง, การควบคุมแบบเวกเตอร์สำหรับไดรฟ์มอเตอร์เหนี่ยวนำประสิทธิภาพสูง, และการควบคุม V/f สำหรับการใช้งานควบคุมความเร็วอย่างง่ายที่ไม่ต้องการการปรับแบบวงปิดเต็มรูปแบบ การเลือกโหมดเป็นการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ซอฟต์แวร์ ไม่ใช่การปรับเปลี่ยนฮาร์ดแวร์

ยูนิตควบคุมและแพลตฟอร์มระบบที่เข้ากันได้ ได้แก่:

• SINUMERIK 840D sl — แกนป้อนและสปินเดิลเครื่องมือกล CNC
• SIMOTION D — การควบคุมการเคลื่อนที่แบบประสานงานสำหรับบรรจุภัณฑ์ การพิมพ์ และการแปลง
• CU320-2 — ระบบอัตโนมัติหลายแกนทั่วไป
• CU310-2 — สถาปัตยกรรมแกนเดี่ยวและระบบที่ง่ายขึ้น

รุ่น AA4: สถานะการผลิตปัจจุบัน

ส่วนต่อท้าย AA4 ระบุว่าเป็นรุ่นฮาร์ดแวร์ที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบันในกลุ่มโมดูลมอเตอร์เดี่ยว 18A แทนที่รุ่น AA3 ก่อนหน้า (6SL3120-1TE21-8AA3) การจดจำแผ่นป้ายอัตโนมัติของ Drive-CLiQ จัดการความเข้ากันได้แบบย้อนหลังได้อย่างโปร่งใส — โมดูล AA4 ที่ใส่แทน AA3 ในระบบ S120 ที่มีอยู่จะถูกรับรู้โดยยูนิตควบคุมโดยไม่ต้องมีการเปลี่ยนแปลงเฟิร์มแวร์หรือการป้อนพารามิเตอร์ด้วยตนเอง

คำถามที่พบบ่อย

Q1: ความแตกต่างที่ใช้งานได้จริงระหว่างการเลือกระหว่างโมดูลมอเตอร์เดี่ยวนี้กับโมดูลมอเตอร์คู่สำหรับการใช้งานสองแกนคืออะไร?

โมดูลมอเตอร์คู่ (เช่น 6SL3120-2TE21-8AA4 พิกัด 2 × 18A) จะแบ่งพิกัดกระแสระหว่างสองแกน หากทั้งสองแกนไม่ค่อยถึงจุดสูงสุดพร้อมกันและไม่มีแกนใดต้องการเอาต์พุตกระแสเต็มอย่างต่อเนื่อง โมดูลคู่จะให้ประสิทธิภาพที่เพียงพอในครึ่งหนึ่งของความกว้างช่องตู้ โมดูลเดี่ยวจะทุ่มเทกระแสเต็ม 18A และทรัพยากรความปลอดภัยทั้งหมดให้กับแกนเดียว — เป็นตัวเลือกที่ถูกต้องเมื่อแกนใดแกนหนึ่งต้องการแรงบิดสูงอย่างต่อเนื่อง เหตุการณ์ความปลอดภัยที่แยกจากกัน หรือกระแสสูงสุดที่รับประกันได้ซึ่งไม่สามารถแบ่งปันได้ สำหรับสปินเดิลเครื่องจักรที่มีแรงบิดสูงหรือแกน Gantry หนัก โมดูลเดี่ยวโดยทั่วไปจะเป็นข้อกำหนดที่เหมาะสม

Q2: โมดูลนี้สามารถทำงานกับแหล่งจ่ายไฟ AC 400V ได้โดยไม่ต้องใช้ Line Module หรือไม่?

ไม่ 6SL3120-1TE21-8AA4 รับเฉพาะอินพุต DC Link (510–720 VDC) ต้องใช้ SINAMICS S120 Line Module ต้นน้ำเพื่อแปลงแหล่งจ่ายไฟ AC 3 เฟสที่เข้ามาเป็นแรงดันไฟฟ้า DC bus Line Module ยังจัดการกับการสร้างพลังงานกลับ — การส่งพลังงานเบรกกลับไปยังแหล่งจ่ายไฟระหว่างการลดความเร็ว โมดูลมอเตอร์เองไม่มีความสามารถในการรับอินพุต AC

Q3: Line Module SINAMICS S120 ใดที่เข้ากันได้กับโมดูลมอเตอร์นี้?

Line Module Booksize S120 ใดๆ ที่รักษาแรงดันไฟฟ้า 510–720 VDC บน DC bus จะเข้ากันได้ทางไฟฟ้า — รวมถึงรุ่น Smart Line Module, Basic Line Module และ Active Line Module ในพิกัดกำลังที่เหมาะสม การเลือกระหว่างประเภท Line Module เหล่านี้จะส่งผลต่อว่าระบบรองรับการสร้างพลังงานกลับหรือไม่ และการชดเชยคุณภาพพลังงานใดที่จำเป็น แต่รุ่นใดรุ่นหนึ่งจะจ่ายไฟให้กับ 6SL3120-1TE21-8AA4 ได้อย่างถูกต้องภายในช่วงแรงดันไฟฟ้า DC bus

Q4: โมดูล AA4 แทนที่ AA3 โดยตรงในการติดตั้งที่มีอยู่หรือไม่?

ใช่ ในระบบ Booksize S120 ส่วนใหญ่ ข้อมูลจำเพาะทางไฟฟ้า ขนาดทางกายภาพ อินเทอร์เฟซ Drive-CLiQ และชุดฟังก์ชันความปลอดภัยเหมือนกันระหว่าง AA3 และ AA4 ยูนิตควบคุมจะอ่านแผ่นป้ายอิเล็กทรอนิกส์ของ AA4 เมื่อเปิดเครื่องและกำหนดค่าออบเจกต์ไดรฟ์โดยไม่ต้องมีการแทรกแซงด้วยตนเอง ฟอรัมสนับสนุนอุตสาหกรรมของ Siemens ยืนยันว่า AA4 แทนที่ AA3 ในระบบที่ใช้ SIMOTION — การดาวน์โหลดเฟิร์มแวร์และข้อมูลพารามิเตอร์ของไดรฟ์จากคอนโทรลเลอร์จะจัดการการเปลี่ยนผ่าน

Q5: อะไรคือสาเหตุทั่วไปของความล้มเหลวในโมดูลนี้ และควรตรวจสอบอะไรบ้างเพื่อป้องกัน?

โหมดความล้มเหลวที่พบบ่อยที่สุดในโมดูลมอเตอร์ Booksize S120 คือความล้มเหลวของทรานซิสเตอร์ IGBT จากข้อผิดพลาดฝั่งมอเตอร์ (ขดลวดลัดวงจร, ข้อผิดพลาดระหว่างเฟส), การเสื่อมสภาพของตัวเก็บประจุเมื่อใช้งานไปหลายปี และการสึกหรอของพัดลมระบายความร้อน มาตรการป้องกัน ได้แก่ การตรวจสอบพัดลมภายในเป็นระยะๆ เพื่อความเร็วที่ถูกต้องและการไหลเวียนของอากาศที่สะอาด การตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า DC bus สำหรับระดับที่ผิดปกติซึ่งทำให้ตัวเก็บประจุทำงานหนัก และการตรวจสอบความสมบูรณ์ของฉนวนมอเตอร์ระหว่างช่วงการบำรุงรักษาตามแผน แทนที่จะรอให้โมดูลขัดข้องเพื่อบ่งชี้ปัญหาของมอเตอร์ การอ่านค่าอุณหภูมิโมดูลผ่าน Drive-CLiQ สามารถให้คำเตือนล่วงหน้าเกี่ยวกับการไหลเวียนของอากาศที่ไม่เพียงพอก่อนที่จะเกิดการปิดระบบเนื่องจากความร้อน