シエメンス 6SL3111-3VE21-6FC1 多軸ドライブパワーモジュール SINAMICS S120 COMBI, 16kW

シーメンス6SL3111-3VE21-6FC1は,産業自動化におけるスペース効率とパフォーマンス密度を再定義する洗練された多軸ドライブモジュールです.SINAMICS S120 COMBI B11パワーモジュールとして知られているこのユニットは,最大3つのモーター軸の制御を単一の高度に統合されたシャシーに統合します.同期モーションとプレミアムダイナミックレスポンスを要求するアプリケーションのために設計され,400 V AC供給から16 kWの総出力を提供します.共有冷却および制御電子機器と1つの18Aおよび2つの9A軸のためのインバーターステージを組み合わせることによって,このモジュールは,複数の離散ドライブの必要性を排除し,機械製造業者に高度な多軸システムのための合理化され,信頼性があり,スペースを節約するパワーモジュールソリューションを提供します.

1.製品概要とシステムアーキテクチャ

6SL3111-3VE21-6FC1は"共有インフラストラクチャ"の理念に基づいて設計されたSINAMICS S120モーション制御システムの基石です.個々、並んで行くパワーモジュールユニットで構築されたキャビネットとは異なり、このCOMBIモジュールは、3つの軸のためのパワーエレクトロニクス、ヒートシンクおよびシステムインターフェースを1つの統一されたハウジングに統合します。規制された600VDC供給を提供するために,アップストリームアクティブラインモジュール(ALM),スマートラインモジュール(SLM),または基本ラインモジュール(BLM)を必要とするSINAMICSの共通DCバス原理で動作します.3つの軸のすべてのインテリジェンスは,単一の別々のシーメンス制御ユニット (例えば,CU320-2) によって提供され,集中的なパラメータ化,制御,診断のために,DRIVE-CLiQ インターフェースを介してモジュールと通信します.このアーキテクチャは,ロボットツールチェンジャー,多機能ヘッド,複雑な材料処理システムなど,いくつかの小型から中型の動力軸を持つ複雑な機械に最適です.

2.Technical仕様および性能プロフィール

モジュールは,多軸出力構成と堅固な電気特性によって定義されています.400 V AC、50/60 Hzの標準的な三相入力を受け入れます。その定義的な特徴は,三重出力設計です:18Aの評価された出力電流を持つ1つの主要軸と,それぞれ9A.Thisで評価された2つの次要軸は,2つのより小さな補助軸(フィード軸またはグリッパーのような)とともに,主軸(メインスピンドルまたは大きな線性軸のような)を運転するために完璧な柔軟な電力分布を可能にします.総連続出力力は16kWです。モジュールは空気が外部に取り付けられたファンによって大きな共有されたヒートシンクを通じて強制される先進的な外部空気冷却システムを使用します。この効率的な冷却設計は,3つのインバータの組み合わせた熱負荷の下で性能と信頼性を維持するために非常に重要です.重要なことに,モジュールは,シーメンスの包括的な安全統合機能をサポートするように設計され,厳格な機械安全基準を満たすために,各軸に直接セーフトルクオフ(STO)またはセーフストップ1(SS1)のような安全プロトコルの実装を可能にします.

3.Core設計特徴およびエンジニアリングの利点

COMBI B11パワーモジュールのエンジニアリングは,統合,信頼性,パフォーマンス最適化に焦点を当てています.

高密度,多軸統合:最も重要な革新は,3つの完全なドライブチャンネルの物理的および電気的統合です.これにより,制御キャビネットの総フットプリントは,3つの別々のブックサイズモジュールに比べて,50%以上減少します.また,内部ケーブル,接続ポイント,および取り付けハードウェアを最小限に抑え,よりクリーンで信頼性の高いシステム構築につながります.

最適化された共有冷却システム:強制的な外部空気冷却を備えた単一の大きなヒートシンクは,結合された熱出力のために慎重に設計されています.この共有された熱管理は,より大きく,より最適化された熱交換表面と単一の強力なファンを可能にするため,3つの独立したユニットを冷却するよりも多くの効率があります.この設計は,3つの軸が同時に負荷されている場合でも安定した動作を保証します.

統一制御と高度な診断:3つのインバータをホウジングするにもかかわらず,モジュールはDRIVE-CLiQネットワーク上の単一のノードとして提示されます.これは,TIAポータル内のシメンスのエンジニアリングソフトウェア,SINAMICS Startdriveのシステムトポロジーと構成を簡単にします.エンジニアは1つのインターフェイスから3つの軸全てをパラメータ化することができ,温度,電流,故障を含むモジュール全体の診断データは集計され,簡単にアクセスできます.

内蔵安全統合:安全はアドオンではなく,基本的な機能です.モジュールのハードウェアは,制御ユニットによって命令される安全機能を実行するために準備されています.この統合されたアプローチは,各軸の基本機能のための外部安全リレーの必要性を排除し,部品数,配線の複雑さ,安全に重要なアプリケーションの検証努力を減らします.

4.アプリケーションシナリオと運用価値提案

Siemens 6SL3111-3VE21-6FC1 COMBI モジュールは,特定の高性能オートメーションのコンテキストで最大の価値を提供します.

複数の協調軸を持つコンパクト機械:キャビネットスペースが絶対的なプレミアムであるが,性能が妥協することができない機械を設計するOEMのための理想的なソリューションです.例として,複数のシーリングジャウまたはフィーダーを備えた高速包装機械,複数のピックアンドプレイスヘッドを備えた電子組み立て機械,または先進的な実験室自動化装置があります.

コスト効率的な多軸システム:9-18 A範囲内のいくつかの軸を必要とするアプリケーションでは,単一のCOMBIモジュールを使用することは,通常3つの個々のドライブユニットの調達とインストールよりもコスト効率的です.節約は,エンジニアリング時間の削減,キャビネット製造コスト,配線労働力を含む部品コストを超えて拡大します.

高い同期を要求するシステム:3つの軸はすべて同じ物理的な多軸ドライブモジュールと同じ制御ユニットから制御を得ているので,非常に精密な内部同期から恩恵を受けます.これは,切断,溶接,または分配アプリケーションのような複雑な経路を追跡するために,2つ以上の軸が完璧な協調で移動しなければならないコントール制御のようなアプリケーションにとって重要です.

拡大された視野：システム設計における組み合わせたパワーモジュールの戦略的役割

組み合わせたパワーモジュールを離散ユニットに実装する選択は,機械の設計,性能,ライフサイクルコストに深刻な影響を与える戦略的な決定です.

1.Comparative 分析:COMBI モジュール vs.Discrete 単軸モジュール

妥協を理解することは、適切な技術選択の鍵です。

離散単軸モジュール:最大の柔軟性を提供します。各軸は独立して、混合電力評価、異なる取り付け場所および個々の交換を可能にします。このアプローチは,軸が物理的に分離されているか,非常に異なる電力要求があるシステムに最適です.

COMBI多軸ドライブモジュール（このモデル）：優れた空間効率、より低い取付けられた総コスト、および簡単化された同期を提供します。同様の電力ニーズを持つ複数の軸が一緒に位置し,緊密な協調で動作する必要がある場合は,好ましい選択です.トレードオフは個々の軸の柔軟性の損失です。1つのインバータチャンネルが故障した場合、モジュール全体がサービスを必要とするかもしれません。

6SL3111-3VE21-6FC1はコンポーネントの選択だけではなく、システムアーキテクチャの選択です。設計をより高い統合に推進し,サイズ,コスト,複雑さの削減で配当を支払う,軸電力要求が18A+9A+9A構成と一致する条件.

2.重要な実施とエンジニアリングに関する考慮

この高度なモジュールを成功に展開するには,特定の統合の詳細に注意が必要です.

熱管理およびキャビネット設計:モジュールには統合されたヒートシンクがあり,キャビネットの全体的な熱設計は最も重要です.外部ファンには専用の空気通路が必要です。設計者は,性能を低下させる熱空気の再循環を避けるために十分なクリーンで冷たい輸入空気と明確な排気道を確保しなければなりません.

制御ユニットとソフトウェア構成:調整された3つの軸を処理するのに十分な処理パワーを持つ互換性のあるシーメンス制御ユニットは必須です.SINAMICS Startdriveの構成には,モジュールを"B11"タイプとして設定し,それぞれのモータータイプ,エンコーダシステム,閉鎖ループ制御パラメータを定義する3つのドライブのそれぞれを独立してパラメータ化することが含まれています.

電源および安全統合:上流DCバス供給(ラインモジュール)は,すべての3つの軸によって同時に必要なピーク電力を提供するためにサイズが必要です.安全統合機能の統合は,制御ユニットに接続された安全信号と,関連する機能ブロックが安全プログラムで構成され,検証されなければなりません.

よくある質問（FAQ）

COMBIパワーモジュールの主要な利点は、3つの別々のモーターモジュールより何ですか？

圧倒的な利点は、スペースとコスト効率です。共有冷却,パワーエレクトロニクス,およびインターフェイスを持つ3つのドライブチャネルを1つのハウジングに統合することによって,制御キャビネットの物理的な足跡を大幅に減らします.これはまた,マウントハードウェア,キャビネット配線,エンジニアリング時間,および全体的な部品数の大幅な節約につながり,多軸システムのインストールされた総コストを減らします.

このモジュールの3つの軸は、異なるタイプのモーターを制御できますか？

はい、3つのインバーターチャンネルのそれぞれは異なるモータータイプを制御するために独立して構成することができます。例えば,18A軸はメインスピンドルのための同期サーボモーターを動かすことができますが,1つの9A軸はコンベヤーのためのインダクションモーターを制御し,他の軸は正確な位置設定のための線形モーターを制御します.SINAMICS S120制御ユニットは,各軸に対して幅広いモータータイプと制御モードをサポートしています.

外部冷却システムはどのように機能し、その要件は何ですか。

モジュールには,外部に取り付けられたファンユニットのインターフェースを備えた中央ヒートシンクがあります.このファンは制御キャビネットからヒートシンクの羽を通じて周囲の空気を強制し、熱を運ぶ。重要な要件は,キャビネットがファンの入口に適切な冷たい空気 (指定された環境温度範囲内) を供給し,排出された熱空気がこのまたは他の部品の冷却回路に引き戻されずにキャビネットを出ることができることです.

このモジュールは安全性が重要なアプリケーションに適しているのでしょうか。

確かに6SL3111-3VE21-6FC1は,シーメンスのSafety Integratedポートフォリオをサポートするように設計されています.つまり、ハードウェアはセーフトルクオフ（STO）やセーフストップ1（SS1）などの安全機能を軸ごとに実行することができます。これらの機能は,制御ユニットへの信号によって活性化され,認定されたソフトウェア機能ブロックを通じて実装され,ドライブシステムが必要な機械安全性能レベル(PL)または安全Integrity Level(SIL)の達成に直接貢献することができます.

モジュール内の3つの軸の1つが故障したらどうなりますか？

統合された設計により,電源モジュールの1つの部分 (例えば,共有されたDCリンクまたは制御電源) の深刻なハードウェア故障は,3つの軸すべてを無効にする可能性があります.しかし,モジュールは特定の故障を特定するための広範囲な診断を持っています.サービスのために,通常COMBIモジュール全体は機械のダウンタイムを最小限にするためにユニットとして置き換えられます.これは,故障のあるユニットだけが交換を必要とする離散モジュールと対照的に,統合の利点をサービス戦略と比較する重要性を強調しています.