Komplettlösungen für gesamte Antriebssysteme. Integrated Drive Systems

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1 Komplettlösungen für gesamte Antriebssysteme Siemens.de/achema-meets-wasser-hannover

2 IDS Elektrische und mechanische Komponenten SIMOTION SINUMERIK SIMATIC Motion Control, Motion Control System CNC System SPS Steuerung SINAMICS SIRIUS Umrichter, General Purpose und High Performance Umrichter Spezialantriebe für die Prozessindustrie, Mittelspannungs- Umrichter Gleichstromantriebe Motorstarter Motorstarter SIMOTICS LOHER SIMOGEAR Motoren, Getriebemotoren Hochspannungsmotoren Niederspannungsmotoren Motion Control Motoren Gleichstrommotoren Spezialmotoren Getriebemotoren FLENDER Getriebe, Standardgetriebe Applikationsspez. Getriebe Kupplungen Kupplungen Seite 2

3 Drei Dimensionen des für messbaren Kundennutzen 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 Ergänzung des Antriebssystems mit Service und Software, die den gesamten Lebenszyklus unterstützen, insbesondere in Design und Operation Seite 3

4 IDS Beispiel: Elektro-mechanisches Antriebssystem mit seinen Komponenten Engineering / Steuerung / MES IT Frequenzumrichter Arbeitsmaschine Kupplung Getriebe Kupplung Motor Condition Monitoring Seite 4

5 Tools für effizientes Engineering von Antriebsprodukten und -systemen Tools für alle Phasen des Lebenszyklus: Evaluieren à Auswählen & Bestellen à Integrieren Merkmale/Funktionen Kundennutzen EVALUIEREN: Toolgestützter Support in allen Phasen des Lebenszyklus Effizient, flexibel und komfortabel für mehr Performance und Produktivität AUSWÄHLEN & BESTELLEN: Evaluierung von Energieeinsparpotenzialen von Produkten und Applikationen Produkt- und PLK-System- Konfiguration einfach und effizient mit technischer Dokumentation Tools für das gesamte Portfolio der Antriebstechnik Konfigurations- und Engineering- Tools für ein kürzeres time-to-market Entscheidungshilfe zur Bewertung des Invest in energieeffiziente Lösungen 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: Seite 5

6 IDS Motoren News Arbeitsmaschine Kupplung Getriebe Kupplung Motor Seite 6

7 Wo stehen wir heute in Europa? Verabschiedete Maßnahmen für Messungen gemäß ErP IE2 für ALLE Motoren (gem. Norm) IE1/ EFF2 Ende IE2 IE2 minimum minimaler efficiency Wirkungsgrad for für induction Asynchronmotoren, motors, 0.75 kw 0,75 kw 375 kw 375 kw IE3 für Motoren >7,5 kw 375 kw oder Umrichter + IE2-Motor IE3 minimaler Wirkungsgrad für Motoren, 7,5 kw 375 kw oder Umrichter + IE2-Motorkombination IE3 für ALLE Motoren 0,75 kw 375 kw oder Umrichter + IE2-Motor Innerhalb der EEA werden keine IE1- Motoren geliefert (siehe verabschiedete Ausnahmen) IE3 minimaler Wirkungsgrad für Motoren, 0,75 kw 375 kw oder Umrichter + IE2-Motorkombination EU-Verordnung 640/2009 Seite 7

8 Klassifizierung des Umrichters (CDM) und des gesamten Systems (PDS) CDM = Complete Drive Module = Converter PDS = Power Drive System (Converter plus Motor) IE 0 CDM Motor PDS IES % 125 % + 25 % - 25 % 100 % IE 1 CDM Referenz PDS 100 % IES % - 20 % 75 % 50 % IE 2 Hersteller muss sein Produkt spezifizieren Hersteller muss sein Produkt spezifizieren Hersteller muss sein Produkt spezifizieren 75 % 50 % IES 2 0 % 0 % IE classes for CDM IES classes f0r PDS Seite 8

9 Mit 8 Betriebspunkten können alle Applikationskennlinien abgebildet werden Am Beispiel einer Pumpenapplikation Relatives Drehmoment 100% Lastkennlinie 0% 50% 100% Relative Drehzahl Am Beispiel einer Förderbandapplikation Lastkennlinie Relevante Betriebspunkte zur Verlustberechnung PDS relativer Drehmoment / % p L,PDS (0;100) p L,PDS (0;50) p L,PDS (0;25) p L,PDS (50;100) p L,PDS (50;50) p L,PDS (50;25) Relevante Betriebspunkte zur Verlustberechnung PDS relativer Drehmoment / % PDS relativer Drehmoment / % p L,PDS (100;100) p L,PDS (100;50) PDS relative Drehzahl / % Relatives Drehmoment 100% 0% 50% 100% Relative Drehzahl p L,PDS (0;100) p L,PDS (0;50) p L,PDS (0;25) p L,PDS (50;100) p L,PDS (50;50) p L,PDS (50;25) p L,PDS (100;100) p L,PDS (100;50) PDS relative Drehzahl / % Seite 9

10 Die Effizienzklasse wird im Nennbetriebspunkt bestimmt CDM Verluste CDM relativer Drehmomentenstrom / 100 % p L,CDM (0;100) p L,CDM (50;100) IE0 - IE2 p L,CDM (90;100) Bestimmung der Effizienzklassen p p Referenzwert (Referenzumrichter) L, CDM (90;100) L, RCDM (90;100) 125% 100% IE 0 IE 0 IE 1 IE 1 25% höhere Verluste als Referenzwert Referenzwert ± 25% 50 p L,CDM (0;50) p L,CDM (50;50) p L,CDM (90;50) 75% 25 p L,CDM (0;25) p L,CDM (50;25) CDM relative Motorstatorfrequenz / % 50% 0% IE 2 IE 2 25% niedrigere Verluste als Referenzwert Power Drive System-/ Motorensystemverluste PDS relatives Drehmoment / % p L,PDS (0;100) p L,PDS (0;50) p L,PDS (50;100) p L,PDS (50;50) IES0 - IES2 p L,PDS (100;100) p L,PDS (100;50) Bestimmung der Effizienzklassen p p L, PDS L, RPDS Referenzwert (Referenzsystem = Referenzumrichter + Referenzmotor) ( 100 ;100 ) (100 ;100 ) 120% 100% 80% IES 0 IES 0 IES 1 20% höhere Verluste als Referenzwert Referenzwert ± 20% 25 p L,PDS (0;25) p L,PDS (50;25) PDS relative Drehzahl / % 50% 0% IES 2 20% niedrigere Verluste als Referenzwert Seite 10

11 in den System-Effizienzklassen 1 und 2 der EN IES1IES 2 IES2 SINAMICS G120 SINAMICS G120 SIMOTICS SD VSD10 SIMOTICS FD SINAMICS G120P SIMOTICS GP VSD4000 Investitionsoptimiertes Antriebsystem mit geringem Energiebedarf (bis 200 kw) Leistungsstarkes System mit hoher Energieeffizienz, optimiert für den Pumpen-Lüfter-Applikationen (ab 200 kw) Höchst effizientes System mit innovativer Synchron-Reluktanz- Technologie (bis 200 kw) Seite 11

12 IDS Integration von Antriebsstrang und Steuerung Engineering / Steuerung / MES IT Frequenzumrichter Arbeitsmaschine Kupplung Getriebe Kupplung Motor Seite 12

13 TIA durch Antriebsintegration Warum G120 und S / S7-1500? Warum S / S 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 Seite 13

14 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. Seite 14

15 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 -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 Seite 15

16 TIA durch Antriebsintegration Leistungsfähige Antriebsintegration durch Technologische Objekte Technologische Objekte in jeder S Technologische Objekte für Drehzahl- und Positionierachsen in jeder S 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. Seite 16

17 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 S 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 Seite 17

18 SINAMICS Applikationen kostenlose Applikationsbeispiele für viele Anwendungen Link: 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,. Seite 18

19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Andre Zietlow RC-DE I S NORD DT TCPR Universitätsallee Bremen Tel.: +49 (421) Fax: +49 (421) Mobil: +49 (152) andre.zietlow@siemens.com siemens.com/ids Seite 19