Komplettlösungen für gesamte Antriebssysteme Integrated Drive Systems Frei verwendbar / © Siemens AG 2015. Alle Rechte vorbehalten. Siemens.de/achema-meets-wasser-hannover Integrated Drive Systems – IDS Elektrische und mechanische Komponenten Motion Control, SIMOTION SINUMERIK SIMATIC Motion Control System CNC System SPS Steuerung SINAMICS General Purpose und High Performance Umrichter Umrichter, SIRIUS Spezialantriebe für die Prozessindustrie, … MittelspannungsUmrichter Gleichstromantriebe Motorstarter Motorstarter SIMOTICS Niederspannungsmotoren Motoren, Motion Control Motoren LOHER Gleichstrommotoren Hochspannungsmotoren Spezialmotoren SIMOGEAR Getriebemotoren Getriebemotoren FLENDER Getriebe, Standardgetriebe Applikationsspez. Getriebe Kupplungen Kupplungen Frei verwendbar / © Siemens AG 2015. Alle Rechte vorbehalten. Seite 2 September 2015 Integrated Drive Systems Horizontal Funktionale, mechanische und energieeffiziente Integration des Antriebsstranges – von Getriebe und Motor bis zu Umrichtern, entlang des Energieflusses Vertikal Integration von Antriebsstrang und Steuerung bis hin zum MES IT entlang des Informationsflusses, Engineering basierend auf Totally Integrated Automation (TIA) Lebenszyklus Drei Dimensionen des Integrated Drive Systems für messbaren Kundennutzen Ergänzung des Antriebssystems mit Service und Software, die den gesamten Lebenszyklus unterstützen, insbesondere in Design und Operation Frei verwendbar / © Siemens AG 2015. Alle Rechte vorbehalten. Seite 3 September 2015 Integrated Drive Systems Integrated Drive Systems – IDS Beispiel: Elektro-mechanisches Antriebssystem mit seinen Komponenten Engineering / Steuerung / MES IT Arbeitsmaschine Kupplung Kupplung Motor Condition Getriebe Monitoring Frequenzumrichter Frei verwendbar / © Siemens AG 2015. Alle Rechte vorbehalten. Seite 4 September 2015 Integrated Drive Systems Tools für effizientes Engineering von Antriebsprodukten und -systemen Tools für alle Phasen des Lebenszyklus: Evaluieren à Auswählen & Bestellen à Integrieren EVALUIEREN: www.siemens.de/sinasave AUSWÄHLEN & BESTELLEN: www.siemens.de/dt-konfigurator Merkmale/Funktionen Kundennutzen • Toolgestützter Support in allen Phasen des Lebenszyklus • Effizient, flexibel und komfortabel für mehr Performance und Produktivität • Evaluierung von Energieeinsparpotenzialen von Produkten und Applikationen • Entscheidungshilfe zur Bewertung des Invest in energieeffiziente Lösungen • Produkt- und PLK-SystemKonfiguration einfach und effizient mit technischer Dokumentation • Tools für das gesamte Portfolio der Antriebstechnik www.siemens.de/sizer-we www.siemens.de/sizer • Konfigurations- und EngineeringTools für ein kürzeres time-to-market • Höhere Produktivität durch einfache, intuitive Bedienung • Alles aus einer Hand: Kupplungen, Motoren, Getriebe, Umrichter inklusive Komponenten sowie Verbindungstechnik • Konfiguration und Projektierung von einzelnen Antriebskompo-nenten hin zu einem abgestimmten Antriebssystem INTEGRIEREN: www.siemens.de/starter Frei verwendbar / © Siemens AG 2015. Alle Rechte vorbehalten. Seite 5 September 2015 Integrated Drive Systems Integrated Drive Systems – IDS Motoren News Arbeitsmaschine Kupplung Kupplung Motor Getriebe √ Frei verwendbar / © Siemens AG 2015. Alle Rechte vorbehalten. Seite 6 September 2015 Integrated Drive Systems Wo stehen wir heute in Europa? Verabschiedete Maßnahmen für Messungen gemäß ErP 2011 2013 2015 2017 2019 2021 16.06.2011 IE2 für ALLE Motoren (gem. Norm) IE1/ EFF2 Ende IE2IE2 minimum efficiency for minimaler Wirkungsgrad für induction motors, 0.75 kW 375–kW Asynchronmotoren, 0,75–kW 375 kW 01.01.2015 IE3 für Motoren >7,5 kW – 375 kW oder Umrichter + IE2-Motor IE3 für ALLE Motoren 0,75 kW – 375 kW IE3 minimaler Wirkungsgrad für Motoren, 7,5 kW – 375 kW oder Umrichter + IE2-Motorkombination Innerhalb der EEA werden keine IE1Motoren geliefert (siehe verabschiedete Ausnahmen) oder Umrichter + IE2-Motor 01.01.2017 IE3 minimaler Wirkungsgrad für Motoren, 0,75 kW – 375 kW oder Umrichter + IE2-Motorkombination EU-Verordnung 640/2009 Frei verwendbar / © Siemens AG 2015. Alle Rechte vorbehalten. Seite 7 September 2015 Integrated Drive Systems Klassifizierung des Umrichters (CDM) und des gesamten Systems (PDS) CDM = Complete Drive Module = Converter PDS = Power Drive System (Converter plus Motor) IE 0 CDM IES 0 PDS Motor 125 % 125 % + 25 % + 20 % 100 % IE 1 CDM Referenz PDS 100 % IES 1 - 20 % - 25 % 75 % Hersteller muss sein Produkt spezifizieren 50 % Hersteller muss sein Produkt spezifizieren 75 % Hersteller muss sein Produkt spezifizieren 50 % IE 2 0% IES 2 0% IE classes for CDM IES classes f0r PDS Frei verwendbar / © Siemens AG 2015. Alle Rechte vorbehalten. Seite 8 September 2015 Integrated Drive Systems Mit 8 Betriebspunkten können alle Applikationskennlinien abgebildet werden Am Beispiel einer Pumpenapplikation Lastkennlinie Relevante Betriebspunkte zur Verlustberechnung PDS relativer Drehmoment / % Relatives Drehmoment 100% 100 50 0% 50% 100% Relative Drehzahl 25 PDS relativer Drehmoment / % p L,PDS (0;100) p L,PDS (50;100) p L,PDS (0;50) p L,PDS (50;50) p L,PDS (0;25) p L,PDS (100;100) p L,PDS (100;50) p L,PDS (50;25) 100 50 PDS relative Drehzahl / % Am Beispiel einer Förderbandapplikation Relevante Betriebspunkte zur Verlustberechnung Relatives Drehmoment Lastkennlinie PDS relativer Drehmoment / % 100 100% 50 25 0% 50% 100% Relative Drehzahl p L,PDS (0;100) p L,PDS (50;100) p L,PDS (0;50) p L,PDS (50;50) p L,PDS (0;25) p L,PDS (100;100) p L,PDS (100;50) p L,PDS (50;25) 50 100 PDS relative Drehzahl / % Frei verwendbar / © Siemens AG 2015. Alle Rechte vorbehalten. Seite 9 September 2015 Integrated Drive Systems Die Effizienzklasse wird im Nennbetriebspunkt bestimmt CDM relativer p L,CDM (0;100) 100 Drehmomentenstrom / % 50 25 pL,CDM ( 90;100) Bestimmung der Effizienzklassen CDM Verluste IE0 - IE2 p L,CDM (90;100) p L,CDM (50;100) pL, RCDM (90;100) IE 0 25% höhere Verluste als Referenzwert IEIE 11 Referenzwert ± 25% IEIE 22 25% niedrigere Verluste als Referenzwert IE 0 125% Referenzwert 100% (Referenzumrichter) p L,CDM (0;50) p L,CDM (50;50) p L,CDM (0;25) p L,CDM (50;25) 50 75% p L,CDM (90;50) 50% CDM relative Motorstatorfrequenz / % 90100 0% Power Drive System-/ Motorensystemverluste PDS relatives Drehmoment / % 100 50 25 Bestimmung der Effizienzklassen p L,PDS (0;100) p L , PDS p L , RPDS IES0 - IES2 p L,PDS (100;100) p L,PDS (50;100) p L,PDS (50;50) p L,PDS (0;25) p L,PDS (50;25) 50 p L,PDS (100;50) ( 100 ; 100 ) (Referenzsystem = Referenzumrichter + Referenzmotor) 100% 20% höhere Verluste als Referenzwert IES 11 IES Referenzwert ± 20% IES 0 80% 50% 100 IES 0 120% Referenzwert p L,PDS (0;50) ( 100 ; 100 ) PDS relative Drehzahl / % IES 2 IES 2 20% niedrigere Verluste als Referenzwert 0% Frei verwendbar / © Siemens AG 2015. Alle Rechte vorbehalten. Seite 10 September 2015 Integrated Drive Systems Integrated Drive Systems in den System-Effizienzklassen 1 und 2 der EN 50598 IES 1IES 2 IES 2 SINAMICS G120 SINAMICS G120 SIMOTICS SD VSD10 Investitionsoptimiertes Antriebsystem mit geringem Energiebedarf (bis 200 kW) SIMOTICS FD SINAMICS G120P SIMOTICS GP VSD4000 Leistungsstarkes System mit hoher Energieeffizienz, optimiert für den Pumpen-Lüfter-Applikationen Höchst effizientes System mit innovativer Synchron-ReluktanzTechnologie (ab 200 kW) (bis 200 kW) Frei verwendbar / © Siemens AG 2015. Alle Rechte vorbehalten. Seite 11 September 2015 Integrated Drive Systems Integrated Drive Systems – IDS Integration von Antriebsstrang und Steuerung Engineering / Steuerung / MES IT √ Arbeitsmaschine Kupplung Kupplung Motor Getriebe √ Frequenzumrichter √ Frei verwendbar / © Siemens AG 2015. Alle Rechte vorbehalten. Seite 12 September 2015 Integrated Drive Systems TIA durch Antriebsintegration Warum G120 und S7-1200 / S7-1500? Warum S7 -1200 / S7-1500 in Verbindung mit G120? § Leistungsfähige Lösung für einfache Anwendungen wie Pumpen, Lüfter, Kompressoren und Verarbeitungsanwendungen § Durchgängiges Engineering auf Basis TIA-Portal § PROFINET als Basis-Schnittstelle ohne Zusatzkosten auf jeder Komponente § Effiziente Antriebsintegration auf Basis technologische Objekte inkl. automatischer Meldungsgenerierung und –quittierung am HMI ohne eine einzige Zeile Quellcode § Nahtlose Integration von Safety im TIA-Portal bis hinunter zum Umrichter Frei verwendbar / © Siemens AG 2015. Alle Rechte vorbehalten. Seite 13 September 2015 Integrated Drive Systems TIA durch Antriebsintegration Durchgängiges Engineering mit WinCC, Step7 und StartDrive Durchgängiges Engineering auf Basis desTIA-Portal § Kein Einarbeitungsaufwand in die Bedienung der Projektierungssoftware z.B. für Umrichter § Durchgängige Datenhaltung, alle Daten (auch Umrichter-Parameter) liegen in einem Projekt § Leistungsfähiges Bibliothekskonzept, einmal realisierte Element wie z.B. Programmbausteine, technologische Objekte, HMI-Bilder oder komplette Geräte wie Umrichter können zur Wiederverwendung in der Bibliothek gespeichert werden. § Automatische Projektkonsistenz, bei Änderungen an einer Komponente werden die Änderungen projektweit aktualisiert – ohne Transfer- oder Übersetzungstools § Einheitliche Editoren wie z.B. Trace im Umrichter und in der CPU lassen Einarbeitungsaufwand komplett entfallen. Frei verwendbar / © Siemens AG 2015. Alle Rechte vorbehalten. Seite 14 September 2015 Integrated Drive Systems TIA durch Antriebsintegration Einheitliches Bussystem PROFINET ohne Zusatzkosten inkl. Switch-Funktion Einheitlich PROFINET auf allen Komponenten verfügbar § Keine Zusatzkosten für Schnittstellen im Engineering-System § Web-basierte Diagnose durch in die Komponenten integrierte Webserver § eMail-Versand aus den Komponenten heraus z.B. bei ungewöhnlichen Prozesszuständen oder Fehlern. § Kommunikation basierend auf den Ethernet-Standard inkl. Drahtloser Kommunikation § Die Soll-Topologie kann – muss aber nicht – projektiert werden. § Reservierung von Bandbreiten durch die Leistungsklasse PROFINET IRT z.B. für leistungsfähige Bewegungsführung. § Hohe Leistungsreserve aufgrund 100MBit FullDuplex Frei verwendbar / © Siemens AG 2015. Alle Rechte vorbehalten. Seite 15 September 2015 Integrated Drive Systems TIA durch Antriebsintegration Leistungsfähige Antriebsintegration durch Technologische Objekte Technologische Objekte in jeder S7-1500 § Technologische Objekte für Drehzahl- und Positionierachsen in jeder S7-1500 vorhanden. § Die technologischen Objekte übernehmen das komplette Handling der Kommunikation zum Umrichter (PROFIDrive über PROFINET oder PROFIBUS oder analoge Anbindung) § Kein Ausprogrammieren der Kommunikation über „Bit-setzen“, „Bitrücksetzen“ und „DPRD_DAT“ notwendig. § Automatisch generierte Diagnose am Webserver der CPU, in Step7 und am HMI-Gerät ohne eine einzige Zeile Code. § Quittierierung von Umrichter-Fehlern über das HMI-Gerät ohne eine einzige Zeile Code zu programmieren. § Programmierung der Motion-Funktionen über PLC-Open Bausteine. Frei verwendbar / © Siemens AG 2015. Alle Rechte vorbehalten. Seite 16 September 2015 Integrated Drive Systems TIA durch Antriebsintegration Nahtlose Integration von Safety Safety nahtlos integriert § Viele Safety-Funktionen sind bereits ohne Zusatzkosten im Umrichter integriert § Beginnend mit S7-1516F und S7-1518F erhält auch die S7-1500 fehlersichere CPUs § Nahtlose Integration des fehlersicheren Engineerings mit Safety Advanced im TIA-Portal § Fehlersichere Kommunikation über PROFINET und PROFIBUS. Dadurch können Zusatzkomponenten wie z.B. IO-Systeme zum fehlersicheren Abschalten entfallen. § Einheitliche Programmierung und Diagnose für Standard- und fehlersicheren Programmteil Frei verwendbar / © Siemens AG 2015. Alle Rechte vorbehalten. Seite 17 September 2015 Integrated Drive Systems SINAMICS Applikationen kostenlose Applikationsbeispiele für viele Anwendungen Link: www.siemens.de/sinamics-applikationen Auswahl des SINAMICS Antrieb Auswahl der Funktion Auswahl der S7-Steuerung Auswahl der Projektierungss oftware (TIA Portal) Auswahl der Kommunikation (DB, PN,…) Safety, DCC, FFB,…. Frei verwendbar / © Siemens AG 2015. Alle Rechte vorbehalten. Seite 18 September 2015 Integrated Drive Systems Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Andre Zietlow RC-DE I S NORD DT TCPR Universitätsallee 16 28359 Bremen Tel.: +49 (421) 364 - 2410 Fax: +49 (421) 364 - 2239 Mobil: +49 (152) 01581677 E-Mail: [email protected] siemens.com/ids Frei verwendbar / © Siemens AG 2015. Alle Rechte vorbehalten. Seite 19 September 2015 Integrated Drive Systems
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