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SINUMERIK NCU 730.3B PN y Numeric Control Extension NX15.3 (de izquierda a derecha)
Plataforma común y Totally Integrated Automation
En todas sus variantes, SINAMICS se basa de forma consecuente en una plataforma común. Componentes de hardware y de software compartidos y herramientas homogéneas para dimensionamiento, configuración y puesta en marcha garantizan la plena compatibilidad entre todos los componentes.
Con SINAMICS se pueden resolver las más variadas tareas de accionamiento sin necesidad de cambiar de sistema, ya que existe la posibilidad de combinar las distintas variantes de SINAMICS sin la menor dificultad.
SINAMICS es parte integrante de Totally Integrated Automation de Siemens. La homogeneidad de SINAMICS en cuestiones de configuración, gestión de datos y comunicación a nivel de la automatización garantiza soluciones sencillas con los sistemas de control SINUMERIK, SIMOTION y SIMATIC.
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SINAMICS S120 formas Blocksize, Booksize y Chassis
Todas las formas se pueden combinar libremente
Gracias a la innovadora arquitectura de accionamiento con interfaces DRIVE-CLiQ, los módulos de distintas formas de SINAMICS S120 se pueden combinar a voluntad; por ejemplo, Line Modules con forma Chassis con Motor Modules con forma Booksize, para aplicaciones multieje con elevada potencia total.
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Sistema modular para tareas de accionamiento complejas
SINAMICS S120 resuelve tareas de accionamiento complejas para un amplio abanico de aplicaciones industriales y por eso ha sido desarrollado en forma de sistema modular. De este modo, el usuario puede elegir entre un gran número de componentes y funciones plenamente compatibles entre sí para formar la combinación exacta que mejor responde a sus necesidades. SIZER, la potente herramienta de configuración, ayuda a seleccionar y calcular la configuración ideal del accionamiento. Esto es posible gracias a la consecuente subdivisión del accionamiento en objetos funcionales de hardware y de software, lo que permite la separación de unidad de potencia y módulo de regulación (Control Unit).
De acuerdo con las exigencias, las unidades de potencia se seleccionan conforme a la demanda energética para el movimiento de la máquina de trabajo y el intercambio energético con la red de alimentación. El módulo de regulación se selecciona de acuerdo con el número de ejes que se van a regular y según la potencia necesaria. La comunicación entre el módulo de regulación y la unidad de potencia se realiza sencillamente a través de la interfaz digital del sistema DRIVE-CLiQ.
SINAMICS S120 se complementa con un amplio surtido de motores. Tanto si se trata de motores síncronos como asíncronos, SINAMICS S120 les asiste de forma óptima.
Particularmente idóneo para aplicaciones multieje
En muchas aplicaciones del sector de la construcción de máquinas y plantas se utilizan accionamientos coordinados que resuelven a la vez la transmisión de potencia y el control de movimiento. Para ello se requieren accionamientos con circuito intermedio común que permitan ahorrar energía por compensación entre ejes en régimen de frenado y en régimen de accionamiento.
Cubriendo un amplio rango de potencias, SINAMICS S120 dispone de Line Modules (alimentaciones de red) y Motor Modules (onduladores) que, por su forma, garantizan un montaje compacto y permiten configurar accionamientos multieje ocupando poco espacio.
Nueva arquitectura del sistema con módulo de regulación central
Los accionamientos individuales coordinados electrónicamente resuelven las tareas de accionamiento trabajando en equipo. Los controles CNC superiores como SINUMERIK dirigen los accionamientos para que ejecuten el movimiento coordinado requerido. Para que esto sea posible, tiene que haber un intercambio de datos entre el control CNC y todos los accionamientos. Hasta ahora, dicho intercambio se canalizaba a través de un bus de campo, con todos los trabajos de montaje y configuración que esto requiere. Ahora, SINAMICS S120 abre nuevos horizontes: un módulo de regulación central que regula a un tiempo los accionamientos de todos los ejes conectados y establece, adicionalmente, los vínculos tecnológicos entre los accionamientos o entre los ejes. Como toda la información necesaria se encuentra en la unidad de regulación central, ya no es preciso transferir los datos, con todas las complicaciones que esto implicaba. Los vínculos compartidos por todos los ejes se pueden implementar en un solo módulo y se configuran con toda facilidad desde la herramienta de puesta en marcha STARTER o con el asistente para la puesta en marcha de accionamientos que se halla integrado en la interfaz de usuario HMI de SINUMERIK. Por supuesto que también se pueden interconectar varios módulos de regulación para formar un conjunto de mayor potencia de cálculo cuando la aplicación sobrepasa las capacidades de un solo módulo.
El módulo de regulación de SINAMICS S120 resuelve por sí solo las tareas tecnológicas sencillas. Para ejecutar tareas de cálculo numérico más complicadas, es sustituido por módulos más potentes de la gama de productos de SINUMERIK.
Además del control de movimientos, las transformaciones de coordenadas y las funciones lógicas, estos productos tienen también integrada la regulación de accionamientos SINAMICS. Las NCU de SINUMERIK se pueden instalar en el conjunto de accionamientos de SINAMICS S120 o junto a él e interconectarlas vía DRIVE‑CLiQ. Para implementar soluciones descentralizadas, la NCU también se puede instalar separada del conjunto de accionamientos, hasta una distancia de 100 m. En las soluciones de usuario con un gran número de ejes para realizar los movimientos de las máquinas, las unidades básicas del sistema se pueden ampliar con componentes de regulación adicionales NX10.3/NX15.3.
DRIVE-CLiQ, la interfaz digital que une todos los componentes
Todos los componentes del sistema de accionamiento SINAMICS S120, incluidos los motores y los encóders, están interconectados por medio de la interfaz serie DRIVE‑CLiQ. El diseño compatible y homogéneo de cables y conectores reduce el número de piezas y los gastos de almacén.
Para motores y encóders sin interfaz DRIVE‑CLiQ o para actuaciones de modernización se ofrecen módulos dedicados, llamados Sensor Modules, encargados de convertir a DRIVE‑CLiQ señales de encóders convencionales.
Rápida y automática: la placa de características electrónica
Todos los componentes de SINAMICS S120 con interfaz DRIVE‑CLiQ poseen una placa de características electrónica. Esta contiene todos los datos técnicos relevantes del componente en cuestión. En los motores, por ejemplo, llevan incorporados los parámetros del esquema eléctrico equivalente y las características del encóder. El módulo de regulación lee automáticamente estos datos específicos a través del bus DRIVE‑CLiQ, por lo que no es necesario especificarlos durante la puesta en marcha o el reemplazo de los componentes.
Además de los datos técnicos, la placa de características electrónica incluye también datos logísticos como el código del fabricante, la referencia y un número de identificación unívoco para todo el mundo. Estos valores se pueden visualizar electrónicamente tanto a nivel local como por telediagnóstico; por eso es posible identificar en todo momento y de forma inequívoca todos los componentes utilizados en una máquina, lo cual facilita en gran medida las tareas del servicio técnico.
Las siguientes sinopsis incluyen componentes SINAMICS S120 que suelen utilizarse para tareas de accionamiento multieje.
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Ejemplo: sistema de accionamiento SINAMICS S120 con SINUMERIK 840D sl
Control Units (módulos de regulación)
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Control Units CU310-2 PN, Control Units CU310-2 DP, CU320-2 PN, CU320-2 DP, NCU 730.3 PN y Numeric Control Extension NX15.3
Control Units para la regulación de accionamientos en SINUMERIK, las Numeric Control Extensions NX y la CU320-2.
SINAMICS S120 Control Unit CU320-2
A través de estas centrales Control Units se pueden establecer enlaces entre los diferentes accionamientos e incluso implementar funciones tecnológicas sencillas.
La Control Unit CU320-2 ha sido desarrollada para la regulación de varios accionamientos. Con SINUMERIK se pueden operar hasta 6 accionamientos en modo de servorregulación desde una misma Control Unit.
Para el control coordinado de movimientos con los ejes en interpolación de una máquina herramienta, se dispone para los controles CNC SINUMERIK de Control Units con distintas variantes de prestaciones:
SINUMERIK 840D sl
- NCU 710.3B PN/NCU 720.3B PN/NCU 730.3B PN con regulación integrada de accionamientos hasta para 6 ejes
- Numeric Control Extensions NX10.3/NX15.3 para la regulación de ampliaciones de hasta 3/6 ejes
La puesta en marcha y la función de diagnóstico de las diferentes Control Units junto con los componentes de potencia se lleva a cabo con SINUMERIK por medio del asistente para accionamientos de la herramienta de puesta en marcha HMI Operate. Alternativamente, la puesta en marcha también es posible con la herramienta de puesta en marcha STARTER.
Para más información acerca de STARTER, ver Software de ingeniería.
Motor Modules
Los Motor Modules dosifican la energía para el motor y llevan integrados un circuito intermedio de tensión alimentado por corriente continua y un ondulador para alimentar el motor con alterna.
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SINAMICS S120 Booksize Motor Modules tipos C/D
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Los Motor Modules han sido desarrollados para accionamientos multieje y están controlados por una NCU de SINUMERIK o por una Control Unit CU320. Los Motor Modules están interconectados por medio de un embarrado DC común. El circuito intermedio de corriente continua que comparten permite compensar la energía entre los Motor Modules, es decir, cuando un Motor Module está funcionando en régimen generatriz, la energía recuperable puede ser absorbida por otro Motor Module que esté funcionando en régimen motriz. El circuito intermedio DC es alimentado por un Line Module conectado a la tensión de red.
Line Modules
Los Line Modules transforman la corriente alterna de la red en corriente continua con la que se alimentan los Motor Modules a través del circuito intermedio. En la familia de SINAMICS S120, existen los siguientes tipos de Line Modules:
Basic Line Modules
Los Basic Line Modules son apropiados solo para alimentación desde la red, es decir, no pueden devolver energía a la red cuando el motor actúa como generador. Si se regenera energía, por ejemplo, al frenar, ella debe transformarse en calor con un Braking Module y una resistencia de frenado. Para la alimentación con un Basic Line Module se necesita una bobina de red apropiada. Opcionalmente se puede instalar un filtro de red para respetar los límites especificados en la norma EN 61800‑3, categoría C2.
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Smart Line Modules
Los Smart Line Modules pueden, mediante un convertidor no estabilizado, alimentar el circuito intermedio de corriente continua de un conjunto de accionamientos y, de igual forma, devolver a la red la energía sobrante generada en el sistema. En la tensión del circuito intermedio se reproducen proporcionalmente las fluctuaciones de la tensión de red. El Braking Module y la resistencia de freno solo son necesarios cuando se requiere frenar directamente accionamientos incluso en caso de una red eléctrica aislada o producirse un corte eléctrico (sin posibilidades de devolver energía a la red). Para la alimentación con un Smart Line Module se necesita la correspondiente bobina de red. Opcionalmente, para amortiguar el nivel de tensión parásita puede instalarse un filtro de red para respetar los límites especificados en la norma EN 61800-3, clase C2.
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Active Line Modules
Los Active Line Modules pueden inyectar energía en el circuito intermedio y devolver a la red la energía generada sobrante. Al contrario que los Smart Line Modules, los Active Line Modules generan una tensión continua estabilizada que se mantiene constante independientemente de las fluctuaciones que sufra la tensión de la red. Ahora bien, ésta tiene que fluctuar dentro de los límites de tolerancia admisibles. Los Braking Modules y la resistencia de freno solo son necesarios cuando se requiere frenar directamente los accionamientos incluso en caso de producirse un corte eléctrico (sin posibilidades de devolver energía a la red). Los Active Line Modules toman de la red una corriente casi senoidal, generando mínimas corrientes armónicas perjudiciales.
Active Line Modules, forma Chassis
Todos los componentes necesarios para el funcionamiento de un Active Line Module están integrados en el Active Interface Module.
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Power Modules
La variante más sencilla de un sistema de accionamiento SINAMICS S120 consta de una Control Unit CU310-2 y un Power Module. El Power Module lleva integrados un rectificador, un circuito intermedio y un ondulador para alimentar un motor.
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Power Module, forma Blocksize
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Los Power Modules han sido diseñados para accionamientos individuales sin devolver energía a la red. Cuando el accionamiento devuelve energía, ésta se transforma en calor mediante resistencias de freno.
Los Power Modules también pueden funcionar asociados a una Control Unit CU320-2 o un módulo de regulación integrado en SINUMERIK, p. ej. cuando se complementa un conjunto multieje con un accionamiento individual adicional. En dicho caso, los Power Modules en forma Blocksize tienen que equiparse con el Control Unit Adapter CUA31. Éste se conecta vía el DRIVE‑CLiQ con la Control Unit CU320-2 o con la NCU de SINUMERIK. Los Power Modules en forma Chassis se conectan directamente con la Control Unit por medio de un cable DRIVE‑CLiQ.
Variantes disponibles:
- Motor Modules y Line Modules en forma Booksize y Chassis
- Power Modules en forma Blocksize y Chassis
- Motor Modules en forma Booksize Compact
- SINAMICS S120 Combi
Forma Booksize
Los módulos con forma Booksize están optimizados para aplicaciones multieje y se montan directamente uno junto a otro. La conexión para el circuito intermedio común está integrada.
Refrigeración por aire interna
En esta solución estándar, las pérdidas térmicas de los componentes de accionamiento de la unidad electrónica y de la unidad de potencia se disipan en el interior del armario eléctrico bien por refrigeración natural, bien por ventilación forzada.
Forma Chassis
Los módulos de mayor potencia (a partir de aprox. 100 kW) tienen la forma Chassis y están disponibles como Line Modules y Motor Modules. El calor se disipa mediante refrigeración por aire interna.
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Forma Blocksize
Los módulos en forma Blocksize están optimizados para aplicaciones monoeje.
Las Control Units CU310-2 DP/CU310-2 PN o los Control Unit Adapter CUA31 se pueden enchufar directamente en ellos. El calor se disipa mediante refrigeración por aire interna.
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Power Module con Control Unit y Operator Panel enchufados
SINAMICS S120 Combi
El SINAMICS S120 Combi es un sistema de accionamiento muy compacto y robusto, para fresadoras y tornos compactos.
El SINAMICS S120 Combi integra en un Power Module una unidad de alimentación con capacidad de devolver energía a la red, unidades de potencia para motores de cabezal y de avance y una interfaz para encóder (TTL).
Sus características principales son la mínima ocupación de espacio en el armario, su reducido consumo de energía gracias a la moderna tecnología de 400 V y perfecta ampliabilidad con Motor Modules, forma Booksize Compact.
El uso de Motor Modules, forma Booksize Compact, solo se admite en combinación con SINAMICS S120 Combi.
Para el cableado se dispone de una interfaz DRIVE‑CLiQ inteligente.
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SINAMICS S120 Combi
Componentes complementarios del sistema
Con la selección de Control Unit, Line Module y Motor Modules o Power Module se determina la estructura del sistema de accionamiento. Estos componentes de sistema resuelven fundamentalmente la tarea de accionamiento.
Los componentes complementarios del sistema permiten ampliar la funcionalidad para conseguir una adaptación ideal del sistema a la tarea de accionamiento.
Los componentes del sistema se dividen en:
-
Componentes del circuito intermedio
p. ej. Braking Modules y resistencias de freno.
Existen componentes del circuito intermedio opcionales que se usan para estabilizar la tensión del circuito intermedio o respaldar la alimentación de la electrónica de control
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Componentes complementarios del sistema
p. ej. Terminal Modules para ampliar el número de interfaces E/S con la interfaz de la máquina
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Integración del sistema de encóder
para conectar diferentes tipos de encóder a SINAMICS S120
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Componentes de potencia por el lado de la red
p. ej. fusibles, contactores, bobinas y filtros para conectar el suministro de energía y cumplir las normas de CEM
Eficiencia energética
El sistema de accionamiento SINAMICS S120 ahorra energía por aprovechamiento de la energía de los ejes en régimen generador dentro del circuito intermedio de una configuración multieje y por devolución de energía a la red eléctrica. Hasta con la plena potencia de alimentación no se genera calor innecesario dentro del armario eléctrico. Por compensación inteligente de corrientes reactivas capacitivas e inductivas, el SINAMICS S120 controla también que no se produzcan pérdidas innecesarias de energía en la red de alimentación ni tampoco armónicos de corriente. Esto no solo impide efectos negativos en otros consumidores, sino que también reduce la producción de calor dentro del armario eléctrico.
Los componentes SINAMICS S120 están diseñados para su montaje en armarios eléctricos
Sus principales características son:
- Manejo sencillo
- Fácil montaje y cableado
- Práctico sistema de conexión y tendido de cables conforme a las normas de CEM
- Diseño homogéneo
- Montaje exacto
Equipos robustos
Para incrementar la robustez, los equipos SINAMICS están dotados de serie con módulos barnizados total o parcialmente.
El revestimiento de las tarjetas de circuito impreso protege los componentes SMD que sean sensibles a los efectos de los gases nocivos, el polvo químicamente activo y la humedad.
Componentes del sistema de automatización SINUMERIK y SINAMICS
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